橡胶的组分分析在质量控制和产品研发方面都是非常重要的。本文中，我们使用热重分析仪TGA测定了NR/SBR橡胶共混物中油的含量，同时通过优化加热速率和使用真空条件对油的气化和聚合物分解的分离程度进行研究。测试结果表明，较低的加热速率提高了油测定的准确度，但是相应的测试时间也变长，然而通过减小环境压力则可以快速非常准确地测定油的含量。

      我们知道聚合物通常含有多种组分以及各种添加剂，例如：交联剂、增塑剂、填料、稳定剂、阻燃剂等。橡胶的生产过程和物理性能主要依赖于橡胶的组分。橡胶的组分分析对于橡胶生产商和购买方以及进行橡胶研发都是至关重要。对橡胶组分的分析主要是帮助我们进行原材料和硫化产品的质量控制，研发新的配方以及优化共混和硫化过程中的各种加工参数。

      橡胶中使用的重要的增塑剂是油。它可以提高橡胶的流动性能、加工性能以及物理性能。然而测定橡胶中油的含量是比较困难，因为油的气化和聚合物的分解经常重叠，所以要想准确测定油的含量需要确保油在低温下挥发的实验条件。橡胶中油的挥发包含了一个相转变过程和一个时间依赖性的传送过程。加速油的挥发可以通过两种途径，一是使用小质量的样品，这样可以提高表面/体积比，从而可以加速油的挥发；二是减小压力。低加热速率也能够延长分解温度之前的挥发时间。聚合物的分解温度几乎不受样品质量、加热速率和压力的影响，所以可以通过优化这些参数提高气化和聚合物分解的程度，这样就可以获得一个更准确的油含量测试结果。下面我们以NR/SBR橡胶共混物的例子给大家进行介绍。

       图1显示了常压下加热速率为2、10和30K/min的样品测试曲线。质量损失主要有三个台阶。台阶1对应挥发性组分的失重，例如水分和油。当2K/min加热 (低速率)时，这个台阶可以被分成两个不同的质量损失区域，分别为170°C以前的失水，然后是300°C以前的油挥发。台阶2和台阶3对应于NR和SBR的分解。残余物为无机添加剂和碳黑。使用DTG曲线对TGA曲线进行计算，结果总结在表2中。

                  图1.NR/SBR共混物的TGA和DTG曲线， 加热速率分别为2、10和30K/min，常压氮气。

      从测试曲线中可以看出，包含质量损失的这些效应在更低的加热速率下向低温方向偏移。这样的结果可以很好地分离每一个过程。油的挥发和聚合物分解分离程度的改善使得油含量的测试值从4.6% (30K/min)变化到8.4%(2K/min)。后者更接近于配方的真实值9.1%。低加热速率条件下分辨率的提高使得每一种聚合物组分都能够准确测定。分解台阶(2和3)的总质量损失与聚合物组分(25.5%+7.2%)和硫化添加剂(4%)的总和(36.7%)吻合得很好。

              压力对油含量测定的影响

       通过10mbar和1000mbar氮气条件下的样品测试来进行压力影响的研究，加热速率为10K/min。图2中显示了TGA和DTG曲线，结果总结在表3中。标记(M)的温度为台阶的中点，另一个温度是DTG曲线的峰值温度。

       DTG曲线显示，在真空条件下油在更低的温度下挥发，但是聚合物的分解温度保持不变。两种聚合物组分的分解台阶在真空条件下可以分离得更好，这主要是因为分解的气体产物在真空条件下可以更快地扩散出样品。

       油的含量也可以在真空10K/min加热的条件下准确地测定。10K/min的真空测试的分辨率和常压2K/min的测试相当(图2)。聚合物组分和硫化剂的含量是36.1%。真空条件下测试的油的含量比常压下的测试值更接近于真实值。

           图2 NR/SBR共混物的TGA曲线和DTG曲线，测试条件分别为10mbar和1000mbar，氮气，10K/min

              表3. NR/SBR共混物的失重结果，测试条件分别为10mbar和1000mbar，氮气，10K/min