合成生橡胶的挥发分含量热辊法测定的研究

翟月勤，贾慧青，杨 芳

（中国石油兰州化工研究中心，甘肃兰州730060）

生橡胶挥发分是橡胶生产单位和用户非常关注的产品性能参数之一[1]，也是橡胶产品标准中的必检项目，准确测定生橡胶挥发分具有重要意义。

目前国内测定合成生橡胶的挥发分含量的方法有热辊法、烘箱法[2-3]及带红外线干燥单元的自动分析仪加热失重法[4]。由于热辊法方便快捷，为生产厂家广泛应用，但在实际测定中存在很多问题，如部分胶种粘辊的问题，有的厂家热辊法测定生橡胶挥发分结果偏低。笔者结合国内实际情况，针对合成生橡胶的挥发分含量热辊测定的方法进行了研究，查找影响挥发分测定结果的主要因素：辊筒间距、炼机辊速和前后辊速率比，组织多家实验室进行精密度试验，为实际应用提供技术支持。

1 试验条件

1.1 主要仪器和样品

开炼机1#:符合GB/T 6038-2006规定，前辊筒转速24r/min，前后辊筒速比1.00:1.40；开炼机2#：前辊筒转速17.8r/min，前后辊筒速比1.00:1.35。天平：AE200，梅特勒- 托利多公司，精度0.01 g。

样品：BR9000-1（上海高桥石油化工公司）；BR9000-2（大庆石化公司）；BR9000 -3（大庆石化公司）；NBR2707（兰州石化公司）；SBR1500（兰州石化公司）；SBR1712（兰州石化公司）；SBR1502（申华化学工业有限公司）。

1.2 试验方法

从实验室样品中称取约250 g试样，精确至0.1 g。

调节辊筒间距为0.30 mm±0.05 mm，按GB/T 6038使用铅条的方法测量辊筒间距，辊筒表面温度保持在105℃ 5℃。将试样反复通过开炼机4 min，称量，精确至0.1g。再将试样在开炼机上通过2 min，称量，精确至0.1g。

如果在4min末和6min末的质量之差小于0.1g，计算挥发分的含量。否则，将试样在开炼机上再通过2 min，直至连续两次称量值之差小于0.1g。

2 结果与讨论

2.1 开炼机不同辊筒间距对挥发分测定结果影响

开炼机辊筒间距是影响橡胶挥发分含量测定结果的一个重要因素，分别在0.25mm、0.30mm和0.35mm的辊筒间距下测定挥发分含量，结果见表1。

表 1 不同的辊筒间距下挥发分测定结果Table 1 The result of volatile-matter content under different roll clearance

表1试验结果和试验现象表明，辊筒间距为0.30 mm和辊筒间距为0.35 mm时，挥发分测定结果相当；由于国产塑炼机辊筒材质、硬度及光洁度等原因，部分合成橡胶在辊筒间距为0.25mm时有粘辊现象。

2.2 开炼机辊速对测定结果的影响

按热辊法在前辊筒转速和前后辊筒速比不同的两台开炼机1#、2#开展试验，试验结果见表2。

由表2看出，在标准规定的条件下，挥发分含量低的BR9000-2样品两台开炼机试验结果相当，挥发分含量高的BR9000-3样品，开炼机1#的试验结果明显偏高。

从试验过程发现按热辊法测定橡胶的挥发分，在标准规定4min内，辊速慢的开炼机2#，过辊8次或9次，辊速快的开炼机1#过辊次数在16次至18次之间。由于辊速慢的开炼机达不到标准实验室开炼机要求，试样通过辊筒次数少，导致测定结果偏低。

表2 开炼机辊速对测定结果的影响Table 2 The result of volatile-matter content at different roll spee

橡胶的挥发分测定结果偏低，可能会造成橡胶等级误判，将不合格品定为合格品，挥发分含量对加工性能具有一定的影响，挥发分含量高能使橡胶制品内部产生瑕疵，其瑕疵处容易产生应力集中而遭到破坏，直接影响到橡胶制品的质量，造成用户经济损失。

2.3 精密度试验

在国内8家实验室在同一周对不同挥发分含量的BR 9000（挥发分含量约0.06，水平1）和SBR 1502（挥发分含量约0.40，水平2）开展了精密度试验，每个样品重复2次。计算精密度[5]，试验数据见表3。

表3 橡胶中挥发分含量测定数据Table 3 The result of volatile-matter content in different laboratories

用柯克伦检验对表3的最大绝对差进行检验。重复次数n=2，实验室数p=8，显著性水平为5%时临界值为0.680，检验统计量C小于5%临界值（0.680），表明没有歧离值。

用格拉布斯对表中最小平均值和最大平均值进行检验。重复次数n=2，实验室数p=8，5%临界值为2.126，检验统计量小于5%临界值（2.126），表明没有歧离值。

通过数理统计方法计算重复性限、相对重复性限、再现性限及相对再现性限，计算过程见表4，精密度计算结果见表5。

表4 热辊法的精密度计算Table 4 Precision calculation of hot-mill method

表5 热辊法的精密度结果Table 5 Precision data for hot-mill method

从表5可以得出，当样品挥发分含量约为0.06%时，实验室内两次重复试验结果的绝对差不大于0.05%，两个实验室间试验结果的绝对差不大于0.08%；当样品挥发分含量约为0.40%时，实验室内两次重复试验结果的绝对差不大于0.12%，两个实验室间试验结果的绝对差不大于0.18%。

3 结论

（1）热辊法适合于不粘辊的合成橡胶测定挥发分含量，不适合于粘辊的橡胶。对于国内生产的合成橡胶开炼机0.25mm的辊筒间距有些橡胶可能会粘辊，0.30mm辊筒间距相对于0.25mm易于操作。

（2 ）开炼机辊速和前后辊速率比是影响挥发分含量的重要因素。如果开炼机辊速达不到标准实验室开炼机要求，应和达到要求的开炼机试验结果进行比对，确定试验时间，否则影响试验结果。

（3）按照热辊法在国内8家实验室对2个不同挥发分含量的合成橡胶开展了精密度试验。通过数理统计得到精密度，当样品挥发分含量约为0.06%时，实验室内两次重复试验结果的绝对差不大于0.05%，两个实验室间试验结果的绝对差不大于0.08%;当样品挥发分含量约为0.40%时，实验室内两次重复试验结果的绝对差不大于0.12%，两个实验室间试验结果的绝对差不大于0.18%，为实验室内和实验室间试验结果比对提供技术依据。