Page 107 - 《橡塑技术与装备》2021年11期（6月下半月橡胶）

测试与分析 吴爱芹 等·加压顶空气质联用法分析实验室模拟橡胶硫化烟气成分

1.3 分析测试条件
1.3.1 模拟硫化条件
将制备好的圆胶片取三片放入开发的磨具加压
后，置于顶空瓶中，密封后在 180 ℃下硫化 30 min。
另取一片直接放入顶空瓶中，相同条件硫化作为参照。
1.3.2 GC/MS 条件
DB-5MS 型色谱柱 60 m×0. 25 mm×0. 25 μm，
进样口温度 180 ℃，分流比 10:1，载气为氦气，载气
流速 1. 2 mL·min -1 ；升温程序 ： 35 ℃保持 1 min，以
5 ℃ ·min -1 的速度升温至 150 ℃，继续以 20 ℃ ·min -1
的速度升至 220 ℃，保持 25 mins ；传输线温度 220
℃，离子源温度 230 ℃，MS 扫描方式全扫描，质荷
比（m/z）为 20~650。

1— 顶空瓶 ； 2— 硫化筒 ； 3— 透气层 ； 4— 胶； 5— 内六角螺芯
2 结果与讨论 图 1 加压硫化模具和顶空瓶气体收集系统
2.1 加压顶空模拟硫化系统开发
顶空进样器的特点是控温、控时准确，可收集气 研究硫化烟气成分的同时，也与不加压顶空气质联用
体及气体定量进样。此特点可非常好的满足橡胶硫化 法对同一个配方的分析结果进行对比，详见图 2 和表 1。
烟气研究所需要的准确控制硫化的温度和时间的要求，
收集硫化产生的烟气及将烟气定量导入气质系统。唯
一不能满足的是，橡胶硫化有的需要加压 , 而顶空自
身无法加压。为此，本文专门设计一个与顶空瓶匹配
的可加压，可透气的模具放到顶空瓶中，这样橡胶在
顶空瓶中硫化时，模具提供一定的压力，硫化产生的
烟气可排出到顶空瓶中密封收集，如此模拟加压硫化
烟气收集系统设计完成，详见图 1。图中顶空瓶体积
20 mL，高约 7.5 cm，瓶口内径约 1.1 cm。硫化模具
设计为外径 1.0 cm，高 3 cm 的圆柱体（进样针瓶中
下探深度约 1.7 cm），底部为透气板层，板上可放胶 图 2 加压顶空法和顶空法硫化烟气分析气质总离子流图
样，上部为内六角的螺芯密封，可旋转加压。在瓶中
该模具是底部朝上，以保证硫化时烟气充分排出。这 图 2 给出两种方法的气质总离子流图，由图 2 可
样将直径为 9 mm 的混炼胶圆片放到模具中，旋转内 以直观的看到，顶空气质谱图中有的峰，在加压顶空
六角螺芯给胶加压密封。随后将模具底部朝上放到顶 气质的谱图中也有相应的峰，只是二者的谱峰高高低
空瓶中，盖上顶空瓶的盖放到顶空气质自动进样器上， 低有所不同。总的来看有低分子量区顶空气质的谱峰
下步可启动对混炼胶进行模拟加压硫化烟气的分析。 多数高，高分子量区加压顶空气质的谱峰多数高的趋
2.2 加压顶空气质联用法模拟橡胶硫化烟气 势。表 1 给出加压顶空气质法模拟硫化烟气成分分析
成分分析 和顶空气质法模拟硫化烟气成分分析具体结果。从定
橡胶硫化过程有的加压，有的不加压，所以本实 性角度对比两种方法的分析结果，不加压模式硫化烟
验室首先采用顶空气质联用法开展不加压实验室模拟 气有的成分，在加压后同样出现，且没有产生新峰，
硫化研究硫化烟气成分的工作。同时一直尝试自行设 此结果说明硫化过程中加压和不加压对硫化烟气的成
计加压实验室模拟硫化模具，气体收集和进样一体化 分种类基本无影响。从定量角度看两种方法的分析结
系统。本系统开发出后，在开展加压顶空气质联用法 果，低分子量的成分加压顶空法多数比顶空法低，低

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