BS ISO 09924——橡胶及橡胶制品热重分析法测定组成标准系列(丁二烯乙烯丙烯共聚物等与丁腈卤化丁基橡胶)

Rubber and Rubber Products — Determination of Composition of Vulcanizates and Uncured Compounds by Thermogravimetry

🧪 BS ISO 9924 是英国标准协会(BSI)采用国际标准化组织(ISO)标准而形成的橡胶及橡胶制品热重分析法(TGA)测定组成标准系列,本批包含两个部分:第1部分(BS ISO 9924-1:2016)适用于丁二烯、乙烯-丙烯共聚物与三元乙丙、异丁烯-异戊二烯(丁基)、异戊二烯及丁苯橡胶;第2部分(BS ISO 9924-2:2016)适用于丁腈(NBR)与卤化丁基橡胶。该系列是橡胶配方分析、硫化胶组成测定与产品质量控制的重要方法标准。

💡 橡胶制品由生胶、填充剂(炭黑/白炭黑)、增塑剂、硫化剂与助剂等组成,其组成比例直接决定力学性能与成本。热重分析法通过程序升温测定各组分的失重,可快速、定量地给出配方组成,是橡胶行业常用分析手段。

一、标准系列概述与适用范围 📌

本标准系列由 ISO/TC 45(橡胶与橡胶制品)制定,英国方面由技术委员会 PRI/22(橡胶试验与分析)参与。BS ISO 9924-1:2016 于2016年7月31日发布,取代 BS ISO 9924-1:2000;BS ISO 9924-2:2016 于2016年7月31日发布,取代 BS ISO 9924-2:2000+A1:2012。

标准适用于硫化胶与未硫化胶料中挥发性组分、聚合物、炭黑/无机填料等含量的热重测定。第1部分针对不含卤素的通用橡胶(丁二烯 BR、乙烯-丙烯共聚物与三元乙丙 EPM/EPDM、丁基 IIR、异戊二烯 IR、丁苯 SBR);第2部分针对含卤素的丁腈(NBR)与卤化丁基橡胶,其热分解特性不同,需专门的方法。

⚠️ 热重分析对升温速率、气氛与温度程序敏感:不同橡胶的热分解温度区间不同,必须按标准规定的方法设置温度程序与气氛(氮气/空气),否则组分间的失重台阶无法正确区分。

二、系列构成与适用范围 📋

标准分部适用橡胶核心内容
BS ISO 9924-1:2016BR、EPM/EPDM、IIR、IR、SBR热重分析仪检查、试验方法、组分失重测定与结果计算
BS ISO 9924-2:2016NBR、卤化丁基橡胶热重分析仪检查、试验方法、组分失重测定与结果计算

三、第1部分:丁二烯、乙烯丙烯等通用橡胶 🔧

第1部分规定了不含卤素通用橡胶(BR、EPM/EPDM、IIR、IR、SBR)硫化胶与未硫化胶料的热重分析法。试样在惰性气氛(氮气)中程序升温,依次失重:先挥发增塑剂/油等挥发性组分,再热分解聚合物,剩余为炭黑与无机灰分;随后切换为氧化性气氛(空气)使炭黑燃烧,最终残留为无机灰分。

标准给出热重分析仪的检查方法(用标准物质验证温度与质量校准),以及试验程序、温度-质量曲线的解析与各组分含量的计算。该方法可同时定量挥发性组分、聚合物、炭黑与灰分,是橡胶配方分析的快速手段。

✅ 实践要点:严格控制升温速率与气氛切换点,使用标准物质定期校准热重分析仪;对含油量高的胶料应防止挥发物冷凝,确保失重台阶清晰可辨。

四、第2部分:丁腈与卤化丁基橡胶 🧪

第2部分规定了丁腈(NBR)与卤化丁基橡胶的热重分析法。含卤素橡胶在热分解时释放卤化氢等,热稳定性与失重行为与通用橡胶不同,需采用专门的方法与温度程序。

标准给出适用于 NBR 与卤化丁基橡胶的试验方法、温度程序与结果计算,同样测定挥发性组分、聚合物、炭黑与灰分含量。标准还规定热重分析仪的检查要求,以保证测量准确性与一致性。

⚠️ 含卤素橡胶热分解产生腐蚀性气体,试验时应注意排风与气体处理,保护仪器与人员;温度程序与气氛设置应避免卤化氢对测量结果的影响。

五、质量控制与配方分析应用 🛠️

  • 🔍 试样制备:按标准切取/称量代表性试样,保证样品均匀与适量。
  • 📊 热重曲线解析:按温度-质量曲线划分失重台阶,计算各组分含量,并注明试验条件。
  • 📋 仪器校准:定期用标准物质校准温度与质量,确保测量准确;检查气氛切换与气体流量。
  • 🔬 结果比对:将测定组成与配方设计/供应商数据比对,用于来料检验、配方调整与工艺监控。

六、常见问题解答 ❓

❓ 问:热重分析能测定哪些组分?
答:可测定挥发性组分(增塑剂/油)、聚合物(生胶)、炭黑/无机填料与灰分的含量;通过分段失重区分不同组分。
❓ 问:第1部分与第2部分为何分开?
答:第1部分针对不含卤素的通用橡胶,第2部分针对含卤素的 NBR 与卤化丁基橡胶;两者热分解行为不同,需采用不同的温度程序与方法。
🔍 问:如何保证热重分析结果的准确性?
答:用标准物质校准热重分析仪的温度与质量,严格控制升温速率、气氛与气体流量,并做重复测定验证。
⚠️ 问:含卤素橡胶热重分析需注意什么?
答:热分解产生腐蚀性卤化氢气体,应做好排风与尾气处理;避免卤化氢腐蚀仪器并影响结果,使用耐腐蚀部件。
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