防老劑AW 對(duì)工程輪胎胎側(cè)膠耐老化性能影響的研究

李曉光LI Xiao-guang；楊昭YANG Zhao；徐云慧XU Yun-hui；姚亮YAO Liang

（徐州工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院材料工程技術(shù)學(xué)院，徐州 221140）

（Department of Material and Engineering，Xuzhou College of Industrial and Technology，Xuzhou 221140，China）

1 概述

工程車輛是一個(gè)建筑工程的主干力量，由于它們的出現(xiàn)使建筑工程的進(jìn)度倍增，大大減少了人力。工程車輛上的重要部件是工程輪胎，起到關(guān)鍵的作用，且胎側(cè)膠較薄，運(yùn)動(dòng)過程中持續(xù)不斷地受到屈撓作用，所以工程輪胎胎側(cè)部分要求耐疲勞性性好、耐刺扎性好、耐熱氧老化和耐臭氧老化性好[1]。生產(chǎn)配方中多采用4010NA/RD 或4020/RD作為老化防護(hù)體系，但近幾年來，隨著大氣臭氧濃度的提高，加速了工程輪胎胎側(cè)的老化，本課題通過并用對(duì)比試驗(yàn)研究防老劑AW 對(duì)工程輪胎胎側(cè)膠耐老化性能的影響。

2 實(shí)驗(yàn)部分

2.1 主要原材料 NR-1 標(biāo)膠，中國(guó)石化有限公司；SBR1500，吉林石油化工廠；炭黑N330、N660、防老劑4010NA、防老劑4020，中國(guó)石化南京化工廠；防老劑RD、防老劑AW、促進(jìn)劑NOBS、芳烴油，中國(guó)石化南京化工廠；氧化鋅、硫黃，河南省固始縣鵬鑫鋅化有限公司；均勻劑MS、硬脂酸、防護(hù)蠟，中國(guó)石化南京化工廠。

2.2 主要儀器設(shè)備 開煉機(jī)（X(S)K-160），無錫市第一橡塑機(jī)械有限公司；平板硫化機(jī)（QLB-500/Q），無錫市第一橡塑機(jī)械有限公司；高低溫拉力試驗(yàn)機(jī)（GT-AI-7000-GD），高鐵科技股份有限公司；無轉(zhuǎn)子硫化儀（GT-M2000-A），高鐵科技股份有限公司；橡膠硬度計(jì)（邵爾氏LX-A），江都市真威試驗(yàn)機(jī)械有限公司；門尼粘度儀（NW-97），華昆電子廠；老化箱（401B），江都市真威試驗(yàn)機(jī)械有限公司；臭氧老化機(jī)（DAL-0500），高鐵科技股份有限公司；等。

2.3 基本配方 NR-1 標(biāo)膠60，SBR1500 40，膠粉8，氧化鋅4，硬脂酸3，N330 40，N660 12，均勻劑MS 1.5，芳烴油4，松焦油4，古馬隆3，促進(jìn)劑NOBS 0.6，S 1.8，防老劑4010NA 1，防老劑RD 1，防老劑4020 和防老劑AW 變量，石蠟1.5。

2.4 試樣制備 采用兩段混煉工藝，在開煉機(jī)上進(jìn)行，促進(jìn)劑和硫磺、防老劑在二段加入；試樣在平板硫化機(jī)上硫化。硫化試片規(guī)格為啞鈴狀試樣，用于機(jī)械拉伸強(qiáng)度的測(cè)定。屈撓試樣為具有模壓溝槽的半圓形斷面長(zhǎng)條。試樣制備完畢后按照國(guó)標(biāo)規(guī)定進(jìn)行相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)操作。

3 結(jié)果與討論

3.1 防老劑AW 對(duì)輪胎胎側(cè)膠力學(xué)性能的影響 防老劑AW 和4010NA、4020、RD、石蠟并用，分別對(duì)六個(gè)配方進(jìn)行門尼粘度、硫化特性、力學(xué)性能等進(jìn)行測(cè)試，結(jié)果見表1。

表1 防老劑AW 對(duì)輪胎胎側(cè)膠力學(xué)性能的影響

從表中可以看出6 組膠料的硫化特性相近，說明防護(hù)體系對(duì)膠料的硫化特性影響較?。籺10 均在3′20″～3′30″左右，焦燒時(shí)間能滿足膠料的安全操作要求；t90 在21′-26′之間，能滿足輪胎整體硫化的工藝要求。硬度、密度和沖擊彈性變化均不大，都能滿足工程輪胎胎側(cè)膠各方面性能的要求。

6 組膠料拉伸強(qiáng)度雖有所變化，但均能滿足≧15.5 Mpa 的要求，配方4 拉伸強(qiáng)度最低，但也比標(biāo)準(zhǔn)高27.3%；伸長(zhǎng)率、300%定伸應(yīng)力、扯斷永久變形均能滿足使用要求；通過無割口直角撕裂實(shí)驗(yàn)來判斷撕裂強(qiáng)度的大小，看出6 組配方撕裂強(qiáng)度均能滿足工程輪胎胎側(cè)膠使用要求，配方6 的撕裂強(qiáng)度最低，但也比標(biāo)準(zhǔn)高3.9%，熱氧老化后性能變化不大，說明防老劑AW 用量對(duì)熱氧老化性能影響較小。

3.2 防老劑AW 對(duì)輪胎胎側(cè)膠疲勞性能的影響 本次實(shí)驗(yàn)通過屈撓龜裂實(shí)驗(yàn)測(cè)定膠料達(dá)到20萬次屈撓次數(shù)時(shí)裂口的程度來判斷工程輪胎胎側(cè)膠耐疲勞性能的好壞，通過表2 可以看出6 組配方曲撓龜裂級(jí)別均在二級(jí)或一級(jí)，滿足了疲勞性能的要求[2]。

3.3 臭氧老化性能測(cè)試 通過將6 組膠料在兩種條件下進(jìn)行臭氧老化實(shí)驗(yàn)，記錄開始出現(xiàn)裂口時(shí)間和裂口現(xiàn)象見表3。

通過對(duì)6 組膠料的臭氧老化情況進(jìn)行分析可以看出：配方1 是防老劑4010NA 和4020 并用，未加入防老劑AW，該配方膠料出現(xiàn)裂口時(shí)間較早，拉伸20%，72 小時(shí)裂口數(shù)量達(dá)到了15 個(gè)，分布在邊部，拉伸40%，30 小時(shí)內(nèi)裂口較嚴(yán)重，夾具口處出現(xiàn)紋狀裂口；配方2～6 中加入防老劑AW，用量從0.5 增加到2.5，采用的是4010NA/RD/4020/AW 的并用體系，隨著AW 加入量的增加防護(hù)效果增加，但當(dāng)AW 用量超過1.5 份時(shí)防化效果開始變差，分析可知在防老劑并用體系中，一種防老劑用量過大時(shí)會(huì)造成析出，影響防護(hù)效果，所以使用份數(shù)不易過多；配方3、4 中并用的防老劑AW 用量在1.0 和1.5 份，防護(hù)效果提高，防老劑AW 在1.0 份時(shí)，即配方3 效果最好。

表2 防老劑AW 對(duì)輪胎胎側(cè)膠屈撓龜裂性能的影響

表3 防老劑AW 對(duì)輪胎胎側(cè)膠耐臭氧老化性能的影響

4 結(jié)論

①6 組配方均能滿足基本性能、拉伸性能、撕裂性能及熱氧老化性能要求；

②防老劑AW、4010NA、4020 與RD、石蠟并用，對(duì)工程輪胎胎側(cè)膠有臭耐氧老化防護(hù)效果，在拉伸20%狀態(tài)下，72 小時(shí)兩組配方均滿足抗臭氧要求，且配方3 未見裂口。在拉伸40%狀態(tài)下出現(xiàn)裂口的時(shí)間明顯縮短，但配方3 樣條仍未見裂口，有良好的臭氧防護(hù)效果；

③新型防老劑AW 單獨(dú)使用的耐臭氧老化效果不好，只有防老劑AW 與防老劑4010NA、4020、RD、防護(hù)蠟并用，且并用量合適時(shí)才能達(dá)到很好的協(xié)同效應(yīng)，過少或過多都不能滿足使用要求；

④采用石蠟做物理防護(hù)，與化學(xué)防護(hù)劑并用，能滿足工程輪胎胎側(cè)膠耐臭氧老化防護(hù)要求。

[1]徐云慧，鄒一明.橡膠制品工藝[M].二版.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2009.

[2]中國(guó)人民共和國(guó)國(guó)家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局，中國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會(huì)發(fā)布.GB/T 13934，硫化橡膠屈繞龜裂的測(cè)定[S].北京：中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社出版發(fā)行，2003.

[3]中國(guó)人民共和國(guó)國(guó)家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局，中國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會(huì)發(fā)布.GB/T 7762-2003，硫化橡膠或熱塑性橡膠耐臭氧龜裂靜態(tài)拉伸試驗(yàn)[S].北京：中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社出版發(fā)行，2003.