浅谈橡胶原材料分析检验方法

张维

（天津市化学工业学校，天津，300131）

1.前言

橡胶制品广泛应用于各行各业，橡胶制品的质量至关重要，产品质量的控制离不开化学检验。橡胶制品一般是在橡胶胶料中，掺加各种配合剂，采用纤维织物或金属材料做骨架，成型成各种胶坯，最后硫化制成橡胶制品。其橡胶胶料除含有主要成分橡胶外，一般还含有补强剂填充剂（炭黑、轻质碳酸钙）、交联剂（硫黄）、促进剂、活性剂、软化剂及防老剂等多种成分。因此橡胶制品的性能受各种原材料自身性质的影响，原材料质量的好坏，直接影响橡胶制品性能，把好原材料质量至关重要。

橡胶原材料的分析检验范围与配方成分本身的结构也有关。所以其分析检验的项目非常之多，其中有并用聚合物分散形态和炭黑在橡胶中分散形态的分析，有交联密度和交联结构的分析，有各种纤维和金属帘线高次结构或组分的分析，还 有骨架材料与胶料之间粘合界面的分析等。在进行上述分析时，不仅要将现在使用的分析检验方法适当地组合，更重要的是要依据分析数据去理解问题的本质。随着原材料和配方的不断改进，分析检验项目越来越细。另一方面，由于电子技术的飞速发展，近年来分析仪器进步很快，基本上适应了分析检验的需要。

本文把这些分析检验方法进行分类，大致可分为化学分析法和仪器分析法。包括对橡胶制品中主要原材料的分析和配方中促进剂、活化剂、防老剂等的分析检测。尽管原材料有所不同，配方不同，但分析检验方法是一样。可以通过分析检验手段，结合实际状况，去解决橡胶制品出现的实际问题。

2.化学分析法

化学分析法是以物质的化学反应为基础的分析方法。化学分析法有滴定分析法和重量分析法两种。滴定分析法是通过滴定操作，根据所需滴定剂的体积和浓度，以确定试样中待测组分含量的一种化学分析法。根据所利用的化学反应的不同，分为酸碱滴定法、沉淀滴定法、配位滴定法和氧化还原滴定法。重量分析法是通过称量操作测定试样中待测组分的质量，以确定其含量的一种分析方法。化学分析的特点是仪器设备简单、操作简便，但是灵敏度低，常适用于常量组分分析。

2.1 酸碱滴定法

酸碱滴定法是以酸、碱之间质子传递反应为基础的一种滴定分析法。可用于测定酸、碱和两性物质。其基本反应为。在橡胶原材料分析中应用非常广泛。主要应用情况见表-1。

表-1 酸碱滴定法在橡胶分析中的应用

2.2 配位滴定法

配位滴定法是以配位反应为基础的滴定分析方法。配位反应的实质为：

最常用的配位剂是EDTA。常常利用EDTA进行滴定分析，测定橡胶中原材料的纯度。主要应用见表-2。

表-2 酸碱滴定法在橡胶分析中的应用

2.3 氧化还原滴定法

氧化还原滴定法是以氧化还原反应为基础的滴定分析方法。根据所选标准溶液的不同，将氧化还原滴定法分为以下几种：

高锰酸钾法是以高锰酸钾作为滴定剂，一般在强酸性（硫酸）介质中进行滴定，以自身作为指示剂，滴定至溶液呈粉红色30s 内不褪色为终点。

重铬酸钾法是以重铬酸钾作为滴定剂，在酸性介质中（盐酸或硫酸），以二苯胺磺酸钠作为指示剂，滴定至溶液呈红紫色为终点。

碘量法是利用I2的氧化性和I－的还原性来进行滴定的方法，其基本反应是：

碘量法既可测定氧化剂，又可测定还原剂。I2/I－电对反应的可逆性好，副反应少，又有很灵敏的淀粉指示剂指示终点。在橡胶工业分析中，应用最多的是碘量法。

现将氧化还原滴定在橡胶分析中的应用列于表-3。

表-3 氧化还原滴定法在橡胶分析中的应用

类别 分析检测项目 所用标准溶液 指示剂 方法 碘值的测定 Na2S2O3、I2 淀粉 软化剂 游离硫的测定 Na2S2O3、I2 淀粉 碘量法 碘值的测定 Na2S2O3、I2 淀粉 硅烷乙氧基含量的测定 Na2S2O3、I2 淀粉 溶剂类 硅氢键硅油硅氢键含量的测定 Na2S2O3、I2 淀粉 碘量法 着色剂 铅铬黄纯度的测定 Na2S2O3、I2 淀粉 碘量法 碘值的测定 Na2S2O3、I2 淀粉 其他配合剂 多聚甲醛纯度的测定 Na2S2O3、I2 淀粉 碘量法 MnO2 纯度的测定 KMnO4 KMnO4 Fe2O3 纯度的测定 KMnO4 KMnO4 TiO2 纯度的测定 KMnO4 KMnO4 高锰酸钾法

2.4 沉淀滴定法

沉淀滴定法是利用沉淀反应为基础的一种滴定分析方法。最常用的沉淀滴定法是银量法。根据确定终点所采用的指示剂不同，银量法分为：莫尔法、佛尔哈德法和法扬司法。通常利用莫尔法测定水中氯化物的含量，利用佛尔哈德法测定环氧树脂无机氯值的测定。

2.5 重量分析法

重量分析法是用适当的方法先将试样中待测组分与其它组分分离，然后用称量的方法测定该组分的含量。根据分离方法的不同，重量分析法常分为三类，沉淀法、气化法（又称挥发法）、电解法。常用重量分析法测定硫量的纯度，填充物碳酸钙盐酸不溶物的含量等。

3、仪器分析法

仪器分析法是以物质的物理或者物理化学性质为基础的分析方法，此类分析由于需要使用特殊的仪器设备，所以称为仪器分析法。随着科学技术的发展，分析检验工作在检验方法和实验技术上都发生着日新月异的变化，特别是仪器分析法吸收了当代科学技术最新成就，不仅强化和改善了原有仪器的性能，而且推出了很多新的分析测试仪器，为科学研究和生产实际提供更多、更新和更全面的信息，成为现代实验化学的重要部分。因此，常用仪器分析方法的一些基本原理和实验技术是每位分析人员必须要掌握的基础知识和基本技能。因为一旦掌握了这些知识和技能，将会迅速而精确地获得物质系统的各种信息，并能充分利用这些信息做出科学的结论。仪器分析方法具有快速、灵敏、自动化程度高和分析结果信息量大等优点，适用于微量组分分析。

3.1 紫外可见分光光度法

紫外可见分光光度法是根据物质对不同波长的单色光的吸收程度不同而对物质进行定性和定量分析的方法。可见分光光度法应用的波长范围是400nm～780nm，紫外分光光度法应用的波长范围是200 nm～400nm。橡胶分析中常用此方法测定微量的铜、锰和铁含量，例如氧化锌中锰和氧化铜含量、硫化剂硫磺中铁含量等。

3.2 电位分析法

电化学分析法是利用物质的电学及电化学性质进行分析的一类分析方法，是仪器分析的一个重要分支。电位分析法是电化学分析法的一个重要组成部分。电位分析法是将指示电极和参比电极插入待测溶液中组成一个化学电池，在零电流的条件下，通过测定电池电动势，进而求得溶液中待测组分含量的方法。电位分析法包括直接电位法和电位滴定法。

在橡胶原材料分析中，通常利用直接电位法测定硫磺、炭黑、陶土的pH 值，某些橡胶水溶液的pH 值，一些增塑剂水溶液pH 值。其中硫磺、炭黑、陶土的pH 值是例行的分析项目。炭黑的pH 值的大小可促进或延缓橡胶的硫化速度，pH值高，将加快胶料的硫化速度；pH 值低，将会延缓橡胶的硫化速度。一般来说，槽法炭黑pH 值呈弱酸性，能延缓胶料的硫化；炉法炭黑pH 值呈碱性，将促进胶料的硫化。提高硫化胶的硫化速度，对提高经济效益是非常重要的。

3.3 色谱法

色谱法是一种分离技术，是混合物最有效的分离分析方法。按流动相与固定相的物理状态分为气相色谱法和液相色谱法。气相色谱法是以气体作为流动相的色谱法，能解决那些物理常数相近、化学性质相似的同系物、异构体等复杂组分混合物的分离和检测。液相色谱法是以液体作为流动相的色谱法，适用于大量高沸点化合物、非挥发性物质及热不稳定性物质等的分离分析。常用气、液相色谱法测定橡胶中的防老剂、促进剂纯度等，是一种既简便快捷又准确的分析方法。

色谱法中的薄层色谱法，简称TLC，是将适宜的固定相涂布于玻璃板、塑料或铝基片上，成一均匀薄层。点样后，试样中的各组分在固定相和作为展开剂的流动相之间不断地发生溶解、吸附、再溶解、再吸附的分配过程。不同物质上升的距离不一样而形成相互分开的斑点从而达到分离。与适宜的对照物按同法所得的色谱图作对比，用以进行助剂的鉴别、杂质检查或含量测定。在橡胶原材料的分析检验中应用较多。利用薄层色谱法可以测定橡胶中的防老剂、促进剂及软化剂纯度等。

3.4 原子吸收光谱法

原子吸收光谱法是根据基态原子对特征波长光的吸收，测定试样中待测元素含量的分析。原于吸收光谱法被广泛应用于各领域中，它可以直接测定70 多种金属元素，也可以用间接方法测定一些非金属元素和有机化合物。在橡胶分析中，常测定微量铁、铜、锰、钼、锌、钴、铅、镉等含量。