中钢集团郑州金属制品研究院有限公司，河南 郑州 450001

0 前言

密封材料是指不易流淌、具有一定粘结性的胶粘剂，多用来填充接缝、裂缝、接头等间隙处，主要起密封作用，具有防泄漏、防水、防振动以及隔音、隔热等作用，广泛用于建筑、交通运输、电子仪器仪表及零部件的密封。我国有多个相关标准对密封材料的密度有明确要求。在生产中，密度这一指标也起着至关重要的作用。比如在密封胶的生产中，一般的包装规格是300 ml/支，用户多是用密度和质量去换算成体积来判断是否足量包装。另外在使用过程中的密封胶用量，也是由密度进行准确计算的。利用这一特点，一些不法商户在包装袋上动手脚，将包装袋做成和正规包装袋大小相同，但内径减小，重量增加，这就使产品净容量大大缩水，以此来坑害用户。所以，如何快速、准确的测定密封材料的密度关系到各方的利益。我们通过试验得知，GB/T 13477.2-2002 规定的方法操作难度大、效率低、实验装置不易清洗、操作过程产生大量垃圾，增加了实验员的负担也不符合绿色环保的理念。本文提出了一种测定密封材料的新方法，很好地解决了以上问题，供参考讨论。

1 GB/T 13477.2-2002 中密度试验方法分析

标准方法的原理是：在已知容积的金属环内填充等体积的试样，测量试样的质量。以试样的质量和体积计算试样的密度。用到的实验器具由金属环（黄铜或不锈钢材质，高12 mm，内径65 mm，厚2 mm）、尺寸均为85 mm×85 mm玻璃上板（厚2 mm，带V 形缺口）和下板（厚3 mm）组成。试验仪器有50 ml 滴定管、感量0.1 g 的天平。试验步骤包括：

（1）金属环容积的标定

将环置于下板中部，与下板密切结合，为防止滴定时漏水，可用密封材料等密封下板与环的接缝处，用滴定管往金属环中滴注约23℃的水，即将满盈时盖上上板，继续滴注水，直至环内气泡消除。从滴定管的读数差求取金属环的容积V（ml）；

（2）质量的测定

把金属环置于下板中部，测定其质量 m0。在环内填充试样，将试样在环和下板上填嵌密实，不得有空隙，一直填充到金属环的上部，然后用刮刀沿环上部刮平，测定质量m1；

（3）对试样表面出现凹陷的试件应采取以下步骤进行体积校正

将上板小心盖在填有试样的环上，上板的缺口对准试样凹陷处，用滴定管往试样表面的凹陷处滴注水，直至环内气泡全部消除，从滴定管的读数差求取试样表面凹陷处的容积Vc（ml）；

（4）试验结果的计算

密度按式（1）计算，取三个试件的平均值，精确至0.01 g/cm3。

在此方法中，每一次试验都要进行一次金属环容积的标定。另外，由于密封材料为膏状粘稠状形态，在环内填充试样时，如果金属环内试样中包裹有气泡，则会影响试验结果的准确性，而我们很难通过肉眼观察去判断是否有气泡存在。本标准方法的关键步骤是：在环内填充试样并用刮刀沿环上部刮平，以及对试样表面出现凹陷进行体积校正。这两步的难点在于密封材料为膏状粘稠状形态，仅依靠刮刀很难将试样刮平，特别是粘稠度比较大样品，样品容易粘在刮刀上，需要反复调整和一定的技巧才能刮平。而且在刮平的过程中，样品很容易溢出金属环，这就需要将溢出金属环的样品擦除，这需要很小心才能在不破坏样品表面平整度的情况下完成。测试的另一个难点是对试样表面出现凹陷进行体积校正，由于实验员很难保证试样表面只出现一个凹陷，所以进行体积校正时需要转动上板，将上板的缺口对准试样凹陷处从而对所有的凹陷体积进行校正。在转动上板时，不可避免的会将一部分试样带出金属环，这一步骤极其考验实验员的操作水品，稍有不慎就会增大试验误差。试验结束后，试验器具的清洗比较麻烦，由于密封材料不溶于水且粘接力大，必须借助有机溶剂进行清洗，会产生大量垃圾并用掉大量溶剂，不符合绿色环保理念。如果没有及时清洗，一旦密封材料固化，将牢牢粘接在金属环内，很难彻底清洗干净，严重者甚至会报废一套实验器具。

2 新方法的提出

2.1 设计原理

本文针对国标方法的不足之处，提出了一种测定密封材料密度的新方法。本方法是根据密度的公式和阿基米德原理来设计的。从密度的公式可知：物体的密度等于质量与体积的比值；根据阿基米德原理可知：浸入水中的样品失去的重量等于它所排开水的重量，通过在空气和水中先后称量待测试样的质量差，可得到试样排开水的质量。根据水的密度可求得其体积，即试样的体积。试样质量可由天平直接称量得到，即可通过计算求得其密度。所用仪器为比重天平，它是由金属网篮、固体支架、烧杯及温度计组成，可以称量试样在空气中的质量，亦可以称量试样在浸渍液中的质量。

2.2 仪器与试剂

比重天平；去离子水或高纯水。

2.3 试验方法

测试步骤如下：

（1）准备辅助载体和试样：采用新鲜的蒸馏水或去离子水进行试验，选用密度大于水、不与水发生反应且不吸水的材料制作成若干个薄片状辅助载体（辅助载体的形状和大小可以根据比重天平的金属网篮进行裁剪，保证载体能稳定放入金属网篮内、且不与烧杯接触）；选用常温下无结皮、无结块、均匀、粘稠膏状的密封材料作为试样（本方法不适用于测定具有自流平性质的密封材料的密度）；

（2）称量m1：称量辅助载体在空气中的质量m1；

（3）称量m2：称量出辅助载体在浸渍液中的质量m2；

（4）称量m3：取出辅助载体，用滤纸擦干表面的浸渍液；在辅助载体中心位置上涂抹试样，并确保试样不溢出辅助载体的边缘（避免试样沾到天平的金属网篮上，影响实验结果），称量出辅助载体和试样在空气中的总质量m3；

（5）称量m4：称量出辅助载体和试样完全浸没在水中的总质量m4；

（6）查询ρ液：读取温度计数值t，并查询水在温度t 时的密度ρ液；

（7）密度按式（2）计算，平行测定三次，求取三个试样的平均值，精确至0.01g/cm3

ρs——试样密度，单位为克每立方厘米（g/cm3）；

m1——辅助载体在空气中的质量，单位为克（g）；

m2——辅助载体在水中的质量，单位为克（g）；

m3——辅助载体与试样在空气中的总质量，单位为克（g）；

m4——辅助载体与试样在水中的总质量，单位为克（g）；

ρ液——水在温度t 时的密度，单位为克每立方厘米（g/cm3）。

3 结果与讨论

我们用本方法测定了8 个试样的密度值，并与用标准方法测得的结果进行了对比，结果如下：

表1 按新方法测得的密度值 g/cm3

表2 两种方法密度结果比较 g/cm3

由以上结果可知，采用本文中的新方法测得8 个试样的结果与标准方法得到的结果差值很小，完全可以满足检测要求，并且新方法有较好的重复性和再现性，具有准确、高效、经济、环保、操作简单和易于推广的优点，能更好的用于检测任务中。