乳胶垫芯成分、压陷硬度、压陷比、含水率、压缩永久变形、水抽提蛋白质含量的测定

60 W ed Oc t 2 2 10: 31:51 2 014 ( GMT +08: 00) 031 229 C FSBR :I R=40 ： 60 40 20
0 - 20
60 W ed Sep 24 13:5 4:14 20 14 ( GMT+08 :0 0) 028 063 手 动 裂 解 SBR :IR = 60： 40
附录A （规范性附录） 乳胶垫芯成分的测定
HG/T XXXXX—XXXX
A.1 概述
利用傅里叶变换红外光谱仪(FTIR)、裂解气相-质谱仪(PyGC-MS)、气相-质谱仪(GC-MS)、能量色 散X射线荧光光谱仪(XRF)及热重分析仪(TGA)等方法分析乳胶垫中的成份。
A.2 试剂
A.2.1 氯仿，分析纯； A.2.2 丙酮，分析纯。
A.5.2 样品含有氢氧化铝时的结果与计算
A.5.2.1 FTIR结果 当样品含有氢氧化铝时，样品的红外光谱图(3300～3620)cm-1，1020cm-1，797cm-1有特征吸收峰，
如图A.7，ATR采集的FTIR谱图在(3300～3620)cm-1吸收峰较弱，可选择KBr压片的方式采集FTIR谱图。
A.5 结果与计算
A.5.1 样品不含氢氧化铝时的结果与计算
A.5.1.1 FTIR结果
通过FTIR分析样品的橡胶成分，聚异戊二烯和丁苯胶的特征峰及红外图见表A.1、表A.2与图A.1、 A.2。
表 A.1 聚异戊二烯 FTIR 特征峰
波数/cm-1 835 1040 1130 1370 1460
官能团 >C=CH-
13
HG/T XXXXX—XXXX
表 A.4 EDX 结果
元素 Al S Zn K Si Ca P Fe
含量，% 51.448 24.736 12.481 6.636 1.970 1.540 0.933 0.256
标准偏差，% 0.502 0.152 0.050 0.121 0.103 0.062 0.074 0.017
A.5.1.6 天然胶乳含量计算
样品只含天然胶乳时，天然胶乳含量按式（A.1）计算。 天然胶乳含量 = 100% － a’% － b% － e%............................................... (A.1)
式中： a’%——减去天然胶乳固有物质含量的索氏提取物含量； b%——无机物含量； e%——含硫助剂含量。 样品含有天然胶乳和丁苯胶时，天然胶乳含量按式（A.2）计算。
1167.75 1076.74 968.08
909.92 837.23
759.00 700.35
571.11
171156.1839.55 1493.32
1450.60 1375.98 1310.50
3026.35 2926.44
2854.21 2726.37
3461.90
%T
967.07 911.70
注：叠加试样与标准试样的实验结果可能会有所不同。
B.2.2 试样取向
试验时的压陷方向应与产品实际使用时的受力方向一致。
B.2.3 调节
试样在生产后放置16h后方可进行试验，试验前将试样放在不受弯曲变形和破坏的条件下，在实验 室标准环境:温度(23±2)℃，相对湿度(50±5)%中进行。
B.3 步骤
B.3.1 按B.2.3的规定状态调节后进行试验。把试样放在支撑板表面上，使试样中心置于压头下方。使 压头以（100±20）mm/min的速度压陷试样，压入试样厚度的（70.0±2.5）%后，再以同样的速度卸载。 重复加载和卸载两次，然后按照B.3.2压陷硬度/压陷比检验方法进行试验。
A.3 仪器设备
A.3.1 傅里叶变换红外光谱仪（FTIR）。 A.3.2 热重分析仪（TGA）。 A.3.3 能量色散X射线荧光光谱仪（EDX）。 A.3.4 裂解气相质谱仪（PyGC-MS）。 A.3.5 气相质谱仪（GCMS）。 A.3.6 马弗炉。
A.4 测试方法
A.4.1 FTIR测试 FTIR在(4000~400)cm-1波数范围采集原样、提取物、无机物的红外光谱图，通过红外光谱图分析样
图 A.6 样品索提后的 TGA 曲线 A.5.1.5 EDX结果
EDX 数据表明样品含 Zn，S，Si 等元素。结合 A.4.6 灰分的 FTIR 谱图，可以获得无机物的成分信 息，例如氧化锌，胶乳高温分解产物硅酸盐等。S 元素可以进一步确认硫化促进剂及硫化体系。根据已 知硫含量的 EDX 标准曲线以及 IC 测试结果可知 S 含量，从而得到含硫助剂的含量约为 e%。结果如表 A.3。
A.6 标样红外光谱图
1128.93 1084.81 967.51
910.78 836.66
757.61 700.10
571.23
1716.18 1677.66
1600.83 1493.36
1449.51 1375.92
1310.60
3027.71 2926.03 2854.32
2726.39
3463.01
11
HG/T XXXXX—XXXX
表 A.3 样品的 EDX 结果
元素 S Zn Si P Ca K Fe Pd
含量，% 63.358 30.336 2.303 1.716 1.166 0.858 0.158 0.106
标准偏差，% 0.309 0.117 0.123 0.114 0.087 0.104 0.027 0.025
837.84 758.51
699.92 559.86 430.74
1691.27 1601.51 1493.19 1450.79 1375.94
3026.03 2923.42
2852.16
3448.80
40
%T
20
0
300 0
220000 00
150 0 W av enu mber s ( c m- 1)
12
HG/T XXXXX—XXXX
图 A.7 氢氧化铝和含氢氧化铝胶乳的 FTIR 图 A.5.2.2 样品PyGC-MS和提取物分析
样品PyGC-MS和提取物分析见A.5.1.2 ～ A.5.1.3。 A.5.2.3 TGA结果
索氏提取后的样品测试TGA，TGA曲线中：第一台阶失重f%为氢氧化铝分解水失重，第二台阶失 重为天然胶乳分解失重，第三台阶失重d%为丁苯胶和部分的天然胶乳的分解失重，如果样品只有天然 胶乳，那么第二、三台阶均为天然胶乳分解失重。剩余无机物含量b%，如图A.8。
样品量约10mg，升温速率10℃/min，室温到600℃，氮气氛围，600℃切换空气，升温至800℃。
7
HG/T XXXXX—XXXX A.4.5 EDX测试
EDX-720测试元素范围11Na～92U，气氛：抽真空，记录样品的元素信息。 A.4.6 灰分含量的测试
根据GB/T 9345.1—2008进行测试，样品称重2g ~5g，600℃马弗炉煅烧2h，再称重，计算前后重量， 计算灰分含量。
A.5.2.5 天然胶乳含量计算
天然胶乳含量计算见 A.5.1.6。 氢氧化铝含量按式 A.3 计算。
氢氧化铝含量 = (f%×156/54 ) ×（1－a）% ................................................ (A.3) 式中： f%——氢氧化铝分解水的失重含量； a%——索氏提取物含量。
图 A.4 提取物的 FTIR 图
10
HG/T XXXXX—XXXX
图A.5 提取物的GC-MS图 A.5.1.4 TGA结果
索氏提取后的样品测试TGA，TGA曲线中：第一台阶失重c%为天然胶乳分解失重，第二台阶失重 d%为丁苯胶和少部分的天然胶乳的分解失重，如果样品只有天然胶乳，那么第一、二台阶均为天然胶 乳分解失重。剩余无机物含量b%，如图A.6。
-CH3 >C=C<
-CH3 -CH2-
波数/cm-1 700 和 760
910 970 995 1460 1500 和 1600 1640
表 A.2 丁苯胶的 FTIR 特征峰
官能团 -C6H5
-CH=CH2(vinyl，乙烯基) -CH=CH-(反式)
CH2=CH-CH=CH-(顺式) -CH2-C6H5
天然胶乳含量= (c%/0.76) × (1－a%) + (a%－a’%).............................................(A.2) 式中： a%——索氏提取物含量； a’%——减去天然胶乳固有物质含量的索氏提取物含量； c%——TGA 曲线中天然胶乳第一台阶分解失重含量； 0.76——为 10 个纯天然胶乳标准样品的 TGA 第一台阶分解失重平均系数。
B.1.2 支撑板：支撑板为刚性材料，表面应光滑、平整，并大于试样。
B.1.3 压头：压头表面光滑，但不需要抛光，采用防止垂直运动的球型连接件进行装配或其他适宜方 法。
B.2 试样
B.2.1 形状和尺寸
试样边长(380+20)mm，厚度为(50±2)mm。小于标准厚度的试样应叠加以达到标准厚度。根据供 需双方协商也可对最终制品进行测试。
100 0
500
图A.9 标样红外光谱图
14
附录B （规范性附录） 压陷硬度、压陷比的测定
HG/T XXXXX—XXXX
B.1 仪器
B.1.1 试验机： 试验机的压头应能支撑表面方向匀速运动，运动速度为(100±20)mm/min。试验机的 测力精度为±1%或±1N，或更高的精度，应能测量载荷下试样厚度的精度为±0.25mm。试验机还应具 有在规定时间内，保持规定压陷变形量，精度为±0.25mm。
%T
除了上述的TGA方法，还需要严格按照天然胶乳和丁苯橡胶的混合红外标样图对照定量，如图A.9 为标样的红外光谱图。
60 W ed Sep 24 13:5 8:54 20 14 ( GMT+08 :0 0) 028 062 手 动 裂 解 SBR :IR = 20： 80 40 20
0 - 20 - 40来自品的成分信息。A.4.2 PyGC-MS测试 原样裂解温度550℃。分流比100，色谱柱DB-5，柱温40℃，保温2min，13℃/min，最终温度保持
8min。 A.4.3 GC-MS测试
原样提取物。分流比100，色谱柱DB-5HT，柱温50℃，保温2min，15℃/min升温至200℃，8℃/min 升温至310℃并保持10min，溶剂延时2.5min。 A.4.4 TGA测试
9
4/5.212
3/4.200 5/7.263
1/1.445 2/1.567
HG/T XXXXX—XXXX
(x10,000,000) TIC (1.00) 2.25 2.00 1.75 1.50 1.25 1.00 0.75 0.50 0.25
1.0 2.0 3.0 4.0 5.0 6.0 7.0 8.0 9.0 10.0 11.0 12.0 13.0 14.0 15.0 16.0 17.0 18.0 19.0 20.0
图A.3 聚异戊二烯和丁苯胶的PyGC-MS图 A.5.1.3 提取物FTIR、GC-MS结果
经过氯仿索氏提取8h，称重计算得到提取物含量为a%。将溶剂通过氮吹仪吹干，测提取物的FTIR、 GC-MS。从FTIR、GC-MS的分析结果可以获得助剂成分，例如：二乙基二硫代氨基甲酸盐，苯并噻唑 类促进剂、脂肪酸酯、脂肪酸、胺类物质等，其中脂肪酸酯、脂肪酸、胺类物质为天然胶乳固有物质， 则提取物含量为减去天然乳胶固有物质含量的a’%。结果见图A.4、A.5。
图 A.8 样品索氏提取后的 TGA 曲线 A.5.2.4 原样的EDX结果
EDX数据(见表A.4)表明样品含Zn、S、Al元素。结合A.4.6灰分的FTIR谱图，可以获得无机物的成 分信息，例如氧化锌、氢氧化铝及乳胶高温分解产物硅酸盐等。S元素可以进一步确认硫化促进剂及硫 化体系。根据已知硫含量的EDX标准曲线以及IC测试结果可知S含量, 从而得到含硫助剂的含量约为 e%。
>C=C<
8
HG/T XXXXX—XXXX
图 A.1 聚异戊二烯的 FTIR 图
图 A.2 丁苯胶的 FTIR 图 A.5.1.2 PyGC-MS结果
通过PyGC-MS测试分析聚合物的单体碎片，结合FTIR，确认样品橡胶成分。保留时间1.57min的峰 是聚异戊二烯的单体碎片异戊二烯，保留时间7.26min的峰是聚异戊二烯的异戊二烯二聚体碎片。保留 时间1.44min的峰是丁苯胶的单体碎片丁二烯，保留时间4.20min的峰是丁苯胶的丁二烯二聚体碎片，保 留时间5.20min的峰是丁苯胶的单体苯乙烯的碎片。聚异戊二烯和丁苯胶的PyGC-MS图见图A.3。