一种测试橡胶杂质的方法与流程

1.本发明涉及橡胶分析检测技术领域，具体涉及一种测试橡胶杂质的方法。


背景技术：

2.在橡胶产品生产加工的过程中，除橡胶主材以外，还需添加不同性能的助剂以增强和改善橡胶的基本性能，使其具有更高的应用价值。常见的配合助剂包括硫化助剂、填充补强助剂、防老化助剂、阻燃剂、抗氧化剂、着色剂等，多种助剂经过科学设计得到合理配比，再经混炼、成型和交联，最终制成橡胶成品。橡胶中各种填料各司其职，如补强剂炭黑可增加成品的抗张强度、硬度、耐磨性以及抗撕裂强度，促进剂可使配料硫化速率加快而缩短加硫时间。但在橡胶实际加工过程中，易出现各种填料分散均匀性差以及团聚现象，导致橡胶整体性能下降。
3.另外，橡胶从生胶制备成为成品橡胶的过程中，还会引入一些杂质，如生胶在乳胶或杂胶的收集和加工过程中易混入外来物质，像割胶时树身、胶杯、胶舌等杂质；或在加工过程中引入杂质；或在干燥、包装、运输和储存过程中带入杂质。橡胶中混入杂质，会引起橡胶机械性能下降、抗疲劳性能下降、外观不良、表面不够光滑、不耐撕裂等。
4.因此，有必要对橡胶中的所有杂质进行检测分析，以获取橡胶杂质分布及其缺陷位点信息，从而有助于快速判断橡胶性能的优劣。目前，对橡胶中杂质颗粒分布情况进行分析的文献较少，文献中报道的多为橡胶中某单一助剂对橡胶性能的影响研究，并没有针对橡胶整体进行杂质分析检测报道。然而，橡胶中各种杂质的分布情况以及缺陷信息又关乎整个橡胶的使用寿命，因此，需要开发新的检测方法，以实现对橡胶中杂质及其分布情况的全面检测。


技术实现要素：

5.有鉴于此，本发明提供了一种测试橡胶杂质的方法，利用本发明中提供的测试方法能够简单准确地得到橡胶中杂质的种类及各类杂质的分布情况。
6.为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：
7.第一方面，本发明提供了一种测试橡胶杂质的方法，所述方法包括以下步骤：
8.s1：选取作为测试样品的橡胶成品；
9.s2：选取所述橡胶成品的不同部位分别进行拉曼光谱测试，根据测试所得的拉曼光谱分析所述橡胶成品中的杂质种类；
10.s3：对所述橡胶成品进行拉曼面扫描，得到拉曼成像，通过与所述s2中的分析的杂质种类进行对应，得到不同杂质的杂质信息，所述杂质信息包括杂质的微观形态、在样品中的分布情况和缺陷位点情况中的至少一种。
11.进一步地，所述s2中不同部位包括选取所述橡胶成品外表面上不同的位置，和/或
12.所述橡胶成品中不同厚度的位置。
13.进一步地，选取所述橡胶成品外表面上中心点的位置，以及四角方向上的位置。
14.进一步地，所述s1中所述测试样品的数量为2个以上。
15.进一步地，所述s2中选用显微高分辨拉曼光谱仪进行拉曼光谱测试。
16.进一步地，所述s2中进行拉曼光谱测试的测试条件为：激光波长为785nm，谱图范围为200-3500cm-1
；和/或
17.激光波长为532nm，谱图范围为50-3500cm-1
。
18.进一步地，所述s3中对s2中测试到杂质的位置进行拉曼面扫描。
19.进一步地，s2中所述杂质包括增强剂、填料、着色剂、阻燃剂、增白剂、防老化剂、活性剂与助剂中的至少一种。
20.进一步地，所述杂质包括炭黑、碳酸盐、硅酸盐、滑石粉、硅藻土、白云石、云母、橄榄石、透辉石、海绿石、酞菁铜、高岭土、果壳粉、软木粉、木质素、煤粉、陶土、硅石灰、氧化锌、氧化铁、氧化砷、二氧化钛、氢氧化铝、氢氧化镁、三氧化钼、氧化铁类颜料、群青蓝、铬黄类颜料、永固红f3rk、永固红f5rk、耐晒艳红、立索尔洋红4bp、永固黄2g、永固黄hr、永固黄hgr、颜料黄81、颜料黄110、颜料黄139、颜料黄151、颜料黄180、永固桔黄g、颜料橙64、酞菁蓝、酞菁绿、颜料紫19与永固紫rl中的至少一种。
21.进一步地，所述橡胶成品包括电缆、轮胎、护套、膨胀节、传送带、胶鞋、胶管或胶带橡胶。
22.本发明的上述技术方案的有益效果如下：
23.本发明提供了一种测试橡胶杂质的方法，所述方法包括以下步骤：s1：选取作为测试样品的橡胶成品；s2：选取所述橡胶成品的不同部位分别进行拉曼光谱测试，根据测试所得的拉曼光谱分析所述橡胶成品中的杂质种类；s3：对所述橡胶成品进行拉曼面扫描，得到拉曼成像，通过与所述s2中的分析的杂质种类进行对应，得到不同杂质的杂质信息，所述杂质信息包括杂质的微观形态、在样品中的分布情况和缺陷位点情况中的至少一种。
24.本发明中提供的利用拉曼测试橡胶杂质的方法，能够简单、快捷、准确地得到橡胶样品中各种杂质的种类、分布情况、微观形态以及缺陷位点情况。利用本发明中提供的测试方法一方面能够判断橡胶产品的质量，另一方面还可以通过橡胶中各种杂质的分布状况来进一步指导橡胶生产加工工艺的改进。
附图说明
25.图1为测试橡胶杂质的方法的流程图；
26.图2为实施例1中橡胶样品的拉曼光谱图；
27.图3为实施例1中橡胶样品杂质颗粒成分分布的拉曼成像图；
28.图4为实施例2中橡胶样品的拉曼光谱图；
29.图5为实施例2中橡胶样品杂质颗粒成分分布的拉曼成像图。
具体实施方式
30.为了进一步理解本发明，下面结合实施例对本发明优选实施方案进行描述，但是应当理解，这些描述只是为进一步说明本发明的特征和优点，而不是对本发明的限制。
31.第一方面，本发明提供了一种测试橡胶杂质的方法，所述方法包括以下步骤：
32.s1：选取作为测试样品的橡胶成品；
33.s2：选取所述橡胶成品的不同部位分别进行拉曼光谱测试，根据测试所得的拉曼光谱分析所述橡胶成品中的杂质种类；
34.s3：对所述橡胶成品进行拉曼面扫描，得到拉曼成像，通过与所述s2中的分析的杂质种类进行对应，得到不同杂质的杂质信息，所述杂质信息包括杂质的微观形态、在样品中的分布情况和缺陷位点情况中的至少一种。
35.本发明提供了一种测试橡胶杂质的方法，所述测试方法主要包括三个步骤，第一步是在待测的橡胶成品中选取测试样品，在选取测试样品时对待测的橡胶成品进行随机的选择，但为了确保测试结果的准确性和具有代表性，应该在可行的范围内尽量选取数量更多的测试样品。第二步是对选取的测试样品的橡胶成品进行拉曼光谱测试，在进行拉曼光谱测试的时候注意要选取测试样品上不同的位置进行测试，从而避免偶然情况，得到具有准确性和代表性的测试结果。通过对测试得到的拉曼光谱进行分析，能够得到测试样品中的杂质种类。具体的测试方法是通过拉曼混合物光谱分析软件对光谱图进行解析，分别获知各曲线对应的杂质的种类。第三步是对橡胶成品进行拉曼面扫描得到拉曼成像，在第二步的测试中已经能够得到测试样品中杂质的种类，进一步进行拉曼面扫描是为了更多杂质的信息。具体的，将面扫描的结果与第二步分析得到的杂质的种类相对，得到测试样品中各种杂质在测试样品中的分布情况、微观形态以及缺陷位点情况。
36.综上所述，本发明中提供的利用拉曼测试橡胶的方法，能够简单、快捷、准确地得到橡胶样品中各种杂质的种类、分布情况、微观形态以及缺陷位点情况。利用本发明中提供的测试方法一方面能够判断橡胶产品的质量，另一方面还可以通过橡胶中各种杂质的分布状况来进一步指导橡胶生产加工工艺的改进。
37.根据本发明的一些实施例，所述s2中不同部位包括选取所述橡胶成品外表面上不同的位置，和/或所述橡胶成品中不同厚度的位置。
38.根据本发明的一些实施例，选取所述橡胶成品外表面上中心点的位置，以及四角方向上的位置。
39.在本发明中，选取测试样品的不同部位的目的是为了避免偶然情况，得到具有准确性和代表性的测试结果。一般来讲，所述测试样品的不同部位处理包括外表面上不同的位置，还包括测试样品中不同厚度的位置。在实际的测试过程中，可以选取所述橡胶成品外表面上中心点的位置，以及四角方向上的位置。
40.根据本发明的一些实施例，所述s1中所述测试样品的数量为2个以上。在实际测试过程中，为了确保测试结果的准确性和具有代表性，应该在可行的范围内尽量选取数量更多的测试样品。
41.根据本发明的一些实施例，所述s2中选用显微高分辨拉曼光谱仪进行拉曼光谱测试。采用显微高分辨拉曼光谱仪，可以尽量排除高分子本底的干扰，精准定位杂质颗粒，提高杂质信号信噪比，给出杂质颗粒的物质信息，实现橡胶杂质种类及其分布信息的分析。具体的，市面上常见的horiba公司生产的labram odyssey拉曼光谱仪、赛默飞的dxr3xi显微拉曼成像光谱仪均可以用于测试橡胶杂质。
42.根据本发明的一些实施例，所述s2中进行拉曼光谱测试的测试条件为：激光波长为785nm，谱图范围为200-3500cm-1
；和/或激光波长为532nm，谱图范围为50-3500cm-1
。在测试过程中，除了选择激光波长和谱图范围，还包括对激光强度的控制，对激光强度的控制
为：测试时从低功率开始尝试，以谱图不变形，样品不损坏为宜。
43.根据本发明的一些实施例，所述s3中对s2中测试到杂质的位置进行拉曼面扫描。
44.根据本发明的一些实施例，s2中所述杂质包括增强剂、填料、着色剂、阻燃剂、增白剂、防老化剂、活性剂与助剂中的至少一种。
45.根据本发明的一些实施例，所述杂质包括炭黑、碳酸盐、硅酸盐、滑石粉、硅藻土、白云石、云母、橄榄石、透辉石、海绿石、酞菁铜、高岭土、果壳粉、软木粉、木质素、煤粉、陶土、硅石灰、氧化锌、氧化铁、氧化砷、二氧化钛、氢氧化铝、氢氧化镁、三氧化钼、氧化铁类颜料、群青蓝、铬黄类颜料、永固红f3rk、永固红f5rk、耐晒艳红、立索尔洋红4bp、永固黄2g、永固黄hr、永固黄hgr、颜料黄81、颜料黄110、颜料黄139、颜料黄151、颜料黄180、永固桔黄g、颜料橙64、酞菁蓝、酞菁绿、颜料紫19与永固紫rl中的至少一种。
46.根据本发明的一些实施例，所述橡胶成品包括电缆、轮胎、护套、膨胀节、传送带、胶鞋、胶管或胶带橡胶。本发明中提供的测试橡胶杂质的方法具有广阔的应用，在测试电缆、轮胎、护套、膨胀节、传送带、胶鞋、胶管、胶带橡胶等橡胶产品中均可应用。
47.下面通过一些具体实施例对本发明作进一步说明。
48.实施例1
49.(1)选取测试样品
50.本实施例选用的样品为电缆绝缘与护套组合橡胶样品，其具有两层结构，分别为黑色外层和白色内层橡胶，本实施例选取白色内层橡胶作为测试样品，将样品剪为(1cm*1cm)，备测。
51.(2)拉曼光谱分析
52.本实施例选用horiba公司生产的labram odyssey拉曼光谱仪来进行测试。拉曼光谱测试的仪器参数为：激光波长为785nm，谱图范围为200-3500cm-1
。激光强度：测试时从低功率开始尝试，以谱图不变形，样品不损坏为宜，积分时间为50秒。
53.选取上述待测样品的中心点、四个角的位置、以及橡胶不同厚度位置区域进行拉曼扫描，拉曼光谱识别表面颗粒，并自动进行多个颗粒的拉曼信号采集，结果如图2所示，通过拉曼混合物光谱分析软件对图2中的光谱图进行解析，分别获知各曲线对应的物质类型，经解析，该测试样品中包含的杂质种类分别为碳酸钙镁+滑石、云母、碳酸钙、碳酸镁、透辉石、海绿石，依次对应图2中的拉曼光谱1-6。
54.(3)拉曼面扫描
55.对测试样品步骤(2)中测得的杂质颗粒进行拉曼面扫描，获得杂质颗粒成分分布的拉曼成像，可以用不同颜色标识出不同种类的颗粒，从而清晰明了地观察杂质分布，结果如图3所示。结合图2中测试分析得到的杂质的种类，可以看出图3中的杂质#1碳酸钙、#2滑石、#3碳酸镁等杂质颗粒分散程度较为均匀，未出现较明显的团聚现象。
56.实施例2
57.(1)选取测试样品
58.选取乙丙橡胶样品进行检测，将样品剪为(1cm*1cm)，备测。
59.(2)拉曼光谱分析
60.本实施例采用赛默飞的dxr3xi显微拉曼成像光谱仪来进行测试。拉曼光谱测试的仪器参数为：激光波长为532nm，谱图范围为50-3500cm-1
。激光强度：测试时从低功率开始尝
试，以谱图不变形，样品不损坏为宜，积分时间为30秒。
61.选取上述待测样品不同平面、不同厚度位置的区域进行拉曼扫描，获得不同位置拉曼光谱，选取其中具有代表性的拉曼测试结果，如图4所示。通过拉曼混合物光谱分析软件对图4中的光谱图进行解析，分别获知各曲线对应的物质类型，经解析，其中光谱1为乙烯-丙烯共聚物(乙丙橡胶)和酞菁铜染料，光谱2为抗氧剂1010成分和α-甲基二苯乙烯，光谱3为榍石(硅酸盐矿物)，光谱4为碳酸钙，光谱5为三氧化二砷，光谱6为二氧化钛，光谱7为滑石粉。
62.(3)拉曼面扫描
63.对测试样品步骤(2)中测得的杂质颗粒进行拉曼面扫描，获得杂质颗粒成分分布的拉曼成像，通过用不同颜色标识不同颗粒类型，来获知杂质颗粒分散情况，结果如图5所示。通过将面扫描的结果与上述杂质类型进行对应，得出图5中1-6号位置的杂质分别为乙丙橡胶+酞菁铜+碳酸钙、乙丙橡胶+酞菁铜、三氧化二砷、乙丙橡胶+酞菁铜+滑石粉、乙丙橡胶+酞菁铜+白云石、抗氧化剂1010成分+α-甲基二苯乙烯。结合图5中各种杂质分布情况，可知该橡胶中各种杂质分散较为均匀。
64.由此可见，本实施例1、2通过拉曼光谱分析结合拉曼面扫描，能够简单准确的分析出橡胶样品中的杂质种类以及杂质的分布情况。
65.除非另作定义，本发明中使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本发明中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也相应地改变。
66.以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。