橡膠材料材質成分分析中標準的應用分析

張彬

[摘 要]隨著經濟的不斷發展，對于橡膠的要求也不斷提高，因此，研制性能優良的改性橡膠是當前的發展趨勢，當前合成橡膠技術不斷發展，在橡膠的生產過程中其污染物的排放量也不斷下降，達到了環保節能的效果。當前橡膠合成技術還在飛速發展，相信在不遠的將來，更多性能優良的材料會不斷問世。本文分析了使用紅外光譜法分析橡膠材料材質成分分析中的應用標準。

[關鍵詞]橡膠材料；材質成分；應用分析

中圖分類號：TQ330.7 文獻標識碼：A 文章編號：1009-914X（2017）21-0350-01

1 橡膠的分類

它主要分為兩大類：天然橡膠和人工合成橡膠。

1.1 天然橡膠

天然橡膠是從橡膠樹、橡膠草當中提取出來的，是人們應用最早的橡膠材料。天然橡膠具有良好的電性能，但是其溶劑適應性較差，尤其是在非極性溶劑之中很容易發生溶脹，同時其耐油性能、耐磨性、抗氧化能力、抗紫外線的性能也比較的差，它主要包括：三葉橡膠、銀菊膠、杜仲膠等。

1.2 人工合成橡膠

橡膠材料是人類的偉大發明，在人們的生活之中被廣泛的應用，當前隨著科技的發展，各式各樣的橡膠材料不斷問世，給人類的生活和工作帶來了極大的便利，尤其是高性能橡膠材料的發展在一定程度上促進了人類文明的進步。它主要包括：丁苯橡膠、聚丁二烯橡膠、聚丁二烯橡膠、乙丙橡膠、丁腈橡膠、丁基橡膠、氯丁橡膠等。

正如前面所提到的，橡膠材料種類繁多，每大類下涵蓋的型號也是少則幾種，多則數十種，而且新種類、新型號的研發和使用也日新月異。由于在航空工業上使用的都是相對較為成熟的種類和技術，因此可以將航空橡膠制品分為以下幾大類：異戊二烯橡膠、丁腈橡膠、氯丁橡膠、乙丙橡膠、氯磺化聚乙烯橡膠、聚氨酯橡膠、硅橡膠、氟橡膠。在有機高聚物材質成分分析手段上，綜合考慮試驗操作難易程度、成本和周期、準確性以及精確程度等多方面因素后，目前在國內外測定橡膠材料種類的鑒定方法普遍采用紅外光譜法。

2 應用標準分析

2.1 GB/T7764-2001《橡膠鑒定紅外光譜法》

2.1.1 標準介紹

GB/T7764-2001規定了用紅外光譜法鑒定橡膠聚合物的試驗方法及步驟，并給出試樣制備及譜圖解析的概要。GB/T7764-2001用于橡膠類別的生膠、混煉膠、硫化膠單一或并用膠料（但并用膠中的小比例聚合物質量比含量一般不應低于20%）的鑒定。GB/T7764-2001不適用于定量分析。GB/T7764-2001較為詳細的描述橡膠材料紅外光譜測定法中的原理，適用范圍，設備和試劑，試樣制備，裂解、熱解及光譜測定步驟，溶解制膜及光譜測定步驟，光譜解析以及部分種類橡膠材料的光譜特征吸收表和參比光譜圖等各個方面。在實際應用過程中，按照GB/T7764-2001試驗方法能夠得到準確有效的橡膠材料材質成分紅外光譜譜圖，同時結合紅外光譜分析技術和GB/T7764-2001的解析依據，可以基本鑒定出適用范圍內橡膠材料的類別和材質成分。

2.1.2 標準應用分析

GB/T7764-2001內容全面數據準確，方法適用范圍相對廣泛，試驗操作記述條理清晰、步驟明確。但由于GB/T7764-2001等效的ISO國際標準——ISO4650-1984《橡膠鑒定紅外光譜法》，其版本非常陳舊，而且在2001年重新修訂過程中只是單一擴大適用范圍，即增加氯醚橡膠、丁腈酯橡膠、硅橡膠及氟橡膠等4種膠型，而沒有相應依照目前國際國內儀器升級優化情況，與時俱進的改進檢測方法及更新譜庫，依然沿襲以往相對落后簡單的檢測方法，而這種簡單的檢測方法已經難以應對目前廣泛使用先進新型號儀器進行檢測的形勢。因此建議GB/T7764-2001及時、全面、細致地更新檢測方法和儀器操作過程，例如增加目前日益普及的衰減全反射（ATR）光譜檢測相關的應用方法，以及先進的橡膠熱裂解自動儀和其參數要求等。此外GB/T7764-2001所記錄的紅外光譜譜圖相對分辨率較低，規格種類也相互不一致，并被分格線遮擋譜線，導致辨識度降低。基于以上原因，建議應當使用功能先進的新型號傅立葉變換中紅外光譜儀，按照國際標準試驗方法重新制作繪制譜圖，并相應統一明確標注特征峰，對官能團的解析也應該準確全面細致，以便于為使用GB/T7764-2001進行試驗操作及判定的檢測人員提供更加準確有效的鑒定依據。

2.2 HB5490-1991《航空非金屬材料商品紅外光譜標準圖譜集》

2.2.1 標準介紹

HB5490-1991規定航空非金屬材料商品紅外光譜標準譜圖的術語、代號、技術要求、應用方法及收錄涵蓋范圍內材料的紅外光譜譜圖集。HB5490-1991適用于圖譜集涵蓋的各種類相關牌號的航空非金屬商品材料，對其主要化學成分的進行紅外光譜檢測。

HB5490-1991描述測定所記錄光譜圖集的要求：圖譜所用樣品為通過技術鑒定、定型和批量生產的航空非金屬材料的成品、半成品和原材料以及航空產品上試用的新材料；譜圖波數范圍在4000～400cm-1，最強吸收譜帶的透過率在5%左右，譜圖基線在95%左右；譜圖準確表征所測材料的主要化學成分的特征吸收譜帶的位置、形狀與相對強度，并無樣品以外和易揮發溶劑的吸收譜帶。

HB5490-1991提供大量詳細準確的紅外光譜譜圖，用于航空非金屬材料的成品件、半成品件和原材料的常規質量監控，以及航空產品中測繪新材料的材質成分分析。

2.2.2 標準應用分析

HB5490-1991在使用過程中涵蓋范圍非常廣，包含航空產品中11大種類相當一部分常用的非金屬材料，并且紅外光譜檢測方法統一，譜圖有效性和準確性要求一致，具有較強的可比性。但是HB5490-1991同樣存在版本過于陳舊的問題，現行有效的最新版本實施年代為1992年，因此不足在于制樣方法相對單一落后，新興材料以及從國外引進的材料譜圖更新不及時。建議增加多樣化先進成熟的制樣手段以及檢測方法，并能夠定期及時更新材料譜圖。此外HB5490-1991所記錄的紅外光譜譜圖相對分辨率較低，為紙制筆記錄式，并被分格線遮擋譜線，導致辨識度降低。基于以上原因，建議應當使用功能先進的新型號傅立葉變換中紅外光譜儀，按照國際標準試驗方法重新制作繪制譜圖，并相應統一明確標注特征峰，對官能團的解析也應該準確全面細致，以便于為使用HB5490-1991進行試驗操作及判定的檢測人員提供更加準確有效的鑒定依據。

結束語

經過以上論述，可以看出國家標準、航空標準均有或曾經有過橡膠材料材質成分分析的具體標準或譜圖集，此類標準應用范圍廣泛、使用可靠、數據準確。因此建議應當在各類標準中采取針對性高、兼容性好、覆蓋范圍廣、使用先進的樣品制備手段和新興普及的檢測方法，制作全面細致準確的紅外光譜譜圖，以滿足日益提高的需求。

參考文獻

[1] 實用橡膠工藝學[M].楊清芝.北京：化學工業出版社，2005：10-11.

[2] 低壓縮永久變形導電炭黑/硅橡膠復合材料的制備與性能[J].劉小艷，吳福迪，王幫武，復合材料學報，2016，32（4）：925-932.

[3] 特種硅橡膠制品裝機貯存性能微觀分析及老化機理研究[J].崔俞，溫家亮，劉凱，航天制造技術，2016（2）：13-17.

[4] 基于聲表面波聚二甲基硅氧烷薄膜形變研究[J].章安良，付相庭，查燕.壓電與聲光，2016，37（1）：6-9.

[5] 航空橡膠密封材料發展及應用[J].劉麗萍，馮志力.軍民兩用技術與產品，2013（6）.