一种橡胶发泡材料交联密度的测试方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及材料交联密度的测试方法领域，尤其涉及一种橡胶发泡材料交联密度 的测试方法。
【背景技术】
[0002] 目前，用于测试橡胶材料相交联密度的方法主要有:平衡溶胀法、应力-应变法、动 态机械热分析法、流变法和核磁共振法。其中，平衡溶胀法测试交联密度的基本原理是根据 橡胶材料在溶胀平衡状态下，溶剂挤出的弹性收缩力与溶剂渗入橡胶材料的压力相等，橡 胶材料溶胀体积达到平衡，此时体系的吉布斯自由能为零，然后应用橡胶弹性统计论和 Flory&Huggins理论就可以得出橡胶材料的交联密度计算公式，即Flory-Rehner公式，通过 该公式即可测出橡胶材料的交联密度，其中，Flory-Rehner公式以及公式中各个符号的含 义如下：
[0003] 巧=」'岫，)+，+，广 W υ/、 J
[0004] u2 = Vi/(Vi+%)
[0005] %= (M2-Mi)/pjg
[0006] Vi=M3/p
[0007] 其中：ue是待测橡胶材料交联密度m〇l/cm3，
[0008] υ2是待测橡胶材料中橡胶相在溶胀的待测橡胶材料中体积分数，
[0009] X是待测橡胶材料与溶剂相互作用参数，
[0010] υ是溶剂摩尔体积，
[0011] %是待测橡胶材料溶胀后溶剂所占体积，
[0012] Vi是待测橡胶材料中橡胶相体积，
[0013] 是溶剂密度，
[0014] P是待测橡胶材料中橡胶相密度，
[0015] Mi是溶胀前待须-胶材料质量，
[0016] M2是溶胀后待测橡胶材料质量，这里所说的M2是指溶胀后待测橡胶材料的实际质 量，也可用你表示。
[0017] M3是待测橡胶材料中橡胶相质量。
[0018] 平衡溶胀法测试交联密度具有操作简单，测试仪器价廉，测试成本低等优点，但目 前平衡溶胀法仅能用于测试非发泡材料的交联密度，其在测试发泡材料的交联密度时的测 试值与真实值差距较大。
【发明内容】
[0019] 有鉴于此，本发明的目的在于提供一种橡胶发泡材料交联密度的测试方法，本发 明提供的测试方法基于平衡溶胀法，可准确测试橡胶发泡材料的交联密度。
[0020] 本发明提供了一种橡胶发泡材料交联密度的测试方法，包括以下步骤：
[0021] 采用平衡溶胀法对待测橡胶发泡材料的交联密度进行测试，得到待测橡胶发泡材 料的交联密度值；
[0022] 所述交联密度测试过程中使用的交联密度计算公式中的溶胀后待测橡胶材料质 量此根据式(I)计算得到： ?副 ?
[0023] Μ2=Μ 类-~ χ χ 匕 χ 匕：式 α); I A j .....
[0024] 式(I)中，Μ实为溶胀后待测橡胶发泡材料实际质量，P?g为溶剂密度，A为统计面积，η 为统计面积中的泡孔数量，Μ为扫描电镜放大倍数，V单为统计面积中的单个泡孔平均体积， V后为溶胀后待测橡胶发泡材料体积；
[0025] 所述A、n、i^P%通过对所述待测橡胶发泡材料进行扫描电子显微镜检测得到。
[0026] 优选的，所述Μ实按照以下方法测量得到：
[0027] 将待测橡胶发泡材料与溶剂混合恒温溶胀，每隔3~5h测定一次橡胶发泡材料的 质量，当相邻两次测得的质量差小于等于〇.〇1时，测得的溶胀的橡胶发泡材料的质量为 [0028]优选的，所述溶剂为苯、甲苯、二氯甲烷、三氯甲烷、环己烷、乙酸乙酯、乙醚和石油 醚中的一种或多种。
[0029] 与现有技术相比，本发明提供了一种橡胶发泡材料交联密度的测试方法。本发明 提供的方法包括以下步骤:采用平衡溶胀法对待测橡胶发泡材料的交联密度进行测试，得 到待测橡胶发泡材料的交联密度值;所述交联密度测试过程中使用的交联密度计算公式中 的溶胀后待测橡胶材料质量M2根据式（I)计算得到：M2=M 式（I); 式(I)中，Μ实为溶胀后待测橡胶发泡材料实际质量，PS为溶剂密度，A为统计面积，η为统计面 积中的泡孔数量，Μ为扫描电镜放大倍数，V单为统计面积中的单个泡孔平均体积，V后为溶胀 后待测橡胶发泡材料体积;所述Α、η、Μ和V单通过对所述待测橡胶发泡材料进行扫描电子显 微镜检测得到。本发明通过对交联密度计算公式，即Flory-Rehner公式中的溶胀后待测橡 胶材料的质量M 2进行修正，从而使得采用平衡溶胀法测试得到的橡胶发泡材料的交联密度 值的准确度有了很大的提高，实验结果表明，采用本发明的方法通过平衡溶胀法测试得到 的橡胶发泡材料的交联密度值与固体核磁测量得到的交联密度值相近。
【附图说明】
[0030] 为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现 有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本 发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据 提供的附图获得其他的附图。
[0031] 图1是本发明实施例1提供的待测橡胶发泡材料的扫描电镜图。
【具体实施方式】
[0032] 下面对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例 仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技 术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范 围。
[0033] 本发明提供了一种橡胶发泡材料交联密度的测试方法，包括以下步骤：
[0034] 采用平衡溶胀法对待测橡胶发泡材料的交联密度进行测试，得到待测橡胶发泡材 料的交联密度值；
[0035] 所述交联密度测试过程中使用的交联密度计算公式中的溶胀后待测橡胶材料的 质量M2根据式(I)计算得到： / ^ \3/2 ? \
[0036] Μ2=Μ X ! X Ρ'二.X F...式⑴； "t A J 、r !!：
[0037] 式(I)中，M实为溶胀后待测橡胶发泡材料实际质量，P?为溶剂密度，A为统计面积，n 为统计面积中的泡孔数量，Μ为扫描电镜的放大倍数，V单为统计面积中的单个泡孔平均体 积，V后为溶胀后发泡材料体积；
[0038] 所述A、n、i^P%通过对所述待测橡胶发泡材料进行扫描电子显微镜检测得到。 [0039]在本发明中，采用平衡溶胀法对待测橡胶发泡材料的交联密度进行测试，该过程 具体为：
[0040]首先，在所述待测橡胶发泡材料进行溶胀处理之前，获得其与计算交联密度相关 的参数数据，所述参数数据包括:溶胀前待测橡胶发泡材料质量施、待测橡胶发泡材料中橡 胶相密度P、待测橡胶发泡材料中橡胶相质量M3、统计面积A、统计面积中的泡孔数量η、扫描 电镜的放大倍数Μ、统计面积中的单个泡孔平均体积V单和溶胀后待测橡胶发泡材料体积％。 [0041 ]在本发明中，对所述待测橡胶发泡材料没有特别限定，任何橡胶发泡材料都可采 用本发明提供的方法测试其交联密度。在本发明提供的一个实施例中，所述待测橡胶发泡 材料为三元乙丙橡胶发泡材料。在本发明提供的一个实施例中，所述三元乙丙橡胶发泡材 料由三元乙丙橡胶发泡制成，所述三元乙丙橡胶的可选择为日本合成橡胶公司生产的ΕΡ-35三元乙丙橡胶。在本发明提供的一个实施例中，所述三元乙丙橡胶发泡材料具体按照以 下方法制备得到：
[0042]首先，将三元乙丙橡胶与助剂混炼，得到混炼胶。所述助剂包括氧化锌、氧化镁、硬 脂酸、炭黑、防老剂、硫磺、促进剂和发泡剂中的一种或多种。其中，所述碳炭黑的型号优选 为Ν330;所述防老剂的型号优选为4010ΝΑ;所述促进剂优选为促进剂DM和/或促进剂TMTD; 所述发泡剂优选为发泡剂AC。在本发明中，所述三元乙丙橡胶与助剂的质量比优选为100: (50~60)。在本发明中，所述氧化锌、氧化镁、硬脂酸、炭黑、防老剂、硫磺、促进剂DM、促进剂 TMTD和发泡剂的质量比优选为（10~15): (4~6): (6~8): (20~30): (1~2): (1~2): (1~ 2): (4~6): (9~10)。之后，对所述混炼胶进行硫化发泡成型，得到三元乙丙橡胶发泡材料。 在本发明中，所述硫化发泡成型的温度优选为170~190°C;所述硫化发泡成型的压力优选 为10~12MPa;所述硫化发泡成型的时间优选为10~15min。
[0043]在本发明中，对获得所述Mi、P、M3和V后的数据的方式没有特别限定，本领域技术人 员根据本领域熟知的平衡溶胀法测试交联密度时获得上述参数数据的方式获得上述参数 的数据即可。
[0044]在本发明中，所述A、n、M和V单通过对所述待测橡胶发泡材料进行扫描电子显微镜 检测得到，该过程具体为:首先，用扫描电子显微镜(SEM)对所述待测橡胶发泡材料的微观 结构进行拍照，得到扫描电镜图，并获得扫描电镜的放大倍数M;之后用测绘软件对扫描电 镜图进行分析，确定选择的统计面积A，并在确定统计面积A之后获得统计面积中的泡孔数 量η和统计面积中的单个泡孔平均体积細。在本发明中优选使用Image pro plus测绘软件 对所述扫描电镜图进行分析。
[0045]在获得上述与计算交联密度相关的参数数据后，将所述待测橡胶发泡材料与溶剂 混合，进行恒温溶胀，获得与计算交联密度相关的待测橡胶发泡材料溶胀后的参数数据，所 述参数数据包括:溶胀后待测橡胶发泡材料实际质量Μ实、溶剂密度P?、溶剂摩尔体积u和待 测橡胶材料与溶剂的相互作用参数X。
[0046]在本发明中，对获得所述Μ实、Ρ溶、υ和X的数据的方式没有特别限定，本领域技术人 员根据本领域熟知的平衡溶胀法测试交联密度时获得上述参数数据的方式获得上述参数 的数据即可。在本发明提供的一个实施例中，所述取按照以下方法测量得到：
[0047]将待测橡胶发泡材料与溶剂混合恒温溶胀，每隔3~5h测定一次橡胶发泡材料的 质量，当相邻两次测得的质量差小于等于0.01时，测得的溶胀的橡胶发泡材料的质量为Μ实。 其中，所述溶剂优选为苯、甲苯、二氯甲烷、三氯甲烷、环己烷、乙酸乙酯、乙醚和石油醚中的 一种或多种;所述恒温溶胀的温度优选为40~60°C;对于溶胀过程中发泡材料的质量的称 量方法没有特殊要求，本领域公知的称量方法即可。
[0048] 在获得了％、Ρ、Μ3、ν后、A、n、M、V单、Μ实、Ρ?、υ和X的数据之后，根据交联密度计算公式 计算得到待测橡胶发泡材料的交联密度。其中，所述交联密度计算公式如下： y X 1 Ι