防老剂AW 对工程轮胎胎侧胶耐老化性能影响的研究

李晓光LI Xiao-guang；杨昭YANG Zhao；徐云慧XU Yun-hui；姚亮YAO Liang

（徐州工业职业技术学院材料工程技术学院，徐州 221140）

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

1 概述

工程车辆是一个建筑工程的主干力量，由于它们的出现使建筑工程的进度倍增，大大减少了人力。工程车辆上的重要部件是工程轮胎，起到关键的作用，且胎侧胶较薄，运动过程中持续不断地受到屈挠作用，所以工程轮胎胎侧部分要求耐疲劳性性好、耐刺扎性好、耐热氧老化和耐臭氧老化性好[1]。生产配方中多采用4010NA/RD 或4020/RD作为老化防护体系，但近几年来，随着大气臭氧浓度的提高，加速了工程轮胎胎侧的老化，本课题通过并用对比试验研究防老剂AW 对工程轮胎胎侧胶耐老化性能的影响。

2 实验部分

2.1 主要原材料 NR-1 标胶，中国石化有限公司；SBR1500，吉林石油化工厂；炭黑N330、N660、防老剂4010NA、防老剂4020，中国石化南京化工厂；防老剂RD、防老剂AW、促进剂NOBS、芳烃油，中国石化南京化工厂；氧化锌、硫黄，河南省固始县鹏鑫锌化有限公司；均匀剂MS、硬脂酸、防护蜡，中国石化南京化工厂。

2.2 主要仪器设备 开炼机（X(S)K-160），无锡市第一橡塑机械有限公司；平板硫化机（QLB-500/Q），无锡市第一橡塑机械有限公司；高低温拉力试验机（GT-AI-7000-GD），高铁科技股份有限公司；无转子硫化仪（GT-M2000-A），高铁科技股份有限公司；橡胶硬度计（邵尔氏LX-A），江都市真威试验机械有限公司；门尼粘度仪（NW-97），华昆电子厂；老化箱（401B），江都市真威试验机械有限公司；臭氧老化机（DAL-0500），高铁科技股份有限公司；等。

2.3 基本配方 NR-1 标胶60，SBR1500 40，胶粉8，氧化锌4，硬脂酸3，N330 40，N660 12，均匀剂MS 1.5，芳烃油4，松焦油4，古马隆3，促进剂NOBS 0.6，S 1.8，防老剂4010NA 1，防老剂RD 1，防老剂4020 和防老剂AW 变量，石蜡1.5。

2.4 试样制备 采用两段混炼工艺，在开炼机上进行，促进剂和硫磺、防老剂在二段加入；试样在平板硫化机上硫化。硫化试片规格为哑铃状试样，用于机械拉伸强度的测定。屈挠试样为具有模压沟槽的半圆形断面长条。试样制备完毕后按照国标规定进行相应的实验操作。

3 结果与讨论

3.1 防老剂AW 对轮胎胎侧胶力学性能的影响 防老剂AW 和4010NA、4020、RD、石蜡并用，分别对六个配方进行门尼粘度、硫化特性、力学性能等进行测试，结果见表1。

表1 防老剂AW 对轮胎胎侧胶力学性能的影响

从表中可以看出6 组胶料的硫化特性相近，说明防护体系对胶料的硫化特性影响较小；t10 均在3′20″～3′30″左右，焦烧时间能满足胶料的安全操作要求；t90 在21′-26′之间，能满足轮胎整体硫化的工艺要求。硬度、密度和冲击弹性变化均不大，都能满足工程轮胎胎侧胶各方面性能的要求。

6 组胶料拉伸强度虽有所变化，但均能满足≧15.5 Mpa 的要求，配方4 拉伸强度最低，但也比标准高27.3%；伸长率、300%定伸应力、扯断永久变形均能满足使用要求；通过无割口直角撕裂实验来判断撕裂强度的大小，看出6 组配方撕裂强度均能满足工程轮胎胎侧胶使用要求，配方6 的撕裂强度最低，但也比标准高3.9%，热氧老化后性能变化不大，说明防老剂AW 用量对热氧老化性能影响较小。

3.2 防老剂AW 对轮胎胎侧胶疲劳性能的影响 本次实验通过屈挠龟裂实验测定胶料达到20万次屈挠次数时裂口的程度来判断工程轮胎胎侧胶耐疲劳性能的好坏，通过表2 可以看出6 组配方曲挠龟裂级别均在二级或一级，满足了疲劳性能的要求[2]。

3.3 臭氧老化性能测试 通过将6 组胶料在两种条件下进行臭氧老化实验，记录开始出现裂口时间和裂口现象见表3。

通过对6 组胶料的臭氧老化情况进行分析可以看出：配方1 是防老剂4010NA 和4020 并用，未加入防老剂AW，该配方胶料出现裂口时间较早，拉伸20%，72 小时裂口数量达到了15 个，分布在边部，拉伸40%，30 小时内裂口较严重，夹具口处出现纹状裂口；配方2～6 中加入防老剂AW，用量从0.5 增加到2.5，采用的是4010NA/RD/4020/AW 的并用体系，随着AW 加入量的增加防护效果增加，但当AW 用量超过1.5 份时防化效果开始变差，分析可知在防老剂并用体系中，一种防老剂用量过大时会造成析出，影响防护效果，所以使用份数不易过多；配方3、4 中并用的防老剂AW 用量在1.0 和1.5 份，防护效果提高，防老剂AW 在1.0 份时，即配方3 效果最好。

表2 防老剂AW 对轮胎胎侧胶屈挠龟裂性能的影响

表3 防老剂AW 对轮胎胎侧胶耐臭氧老化性能的影响

4 结论

①6 组配方均能满足基本性能、拉伸性能、撕裂性能及热氧老化性能要求；

②防老剂AW、4010NA、4020 与RD、石蜡并用，对工程轮胎胎侧胶有臭耐氧老化防护效果，在拉伸20%状态下，72 小时两组配方均满足抗臭氧要求，且配方3 未见裂口。在拉伸40%状态下出现裂口的时间明显缩短，但配方3 样条仍未见裂口，有良好的臭氧防护效果；

③新型防老剂AW 单独使用的耐臭氧老化效果不好，只有防老剂AW 与防老剂4010NA、4020、RD、防护蜡并用，且并用量合适时才能达到很好的协同效应，过少或过多都不能满足使用要求；

④采用石蜡做物理防护，与化学防护剂并用，能满足工程轮胎胎侧胶耐臭氧老化防护要求。

[1]徐云慧，邹一明.橡胶制品工艺[M].二版.北京：化学工业出版社，2009.

[2]中国人民共和国国家质量监督检验检疫总局，中国国家标准化管理委员会发布.GB/T 13934，硫化橡胶屈绕龟裂的测定[S].北京：中国标准出版社出版发行，2003.

[3]中国人民共和国国家质量监督检验检疫总局，中国国家标准化管理委员会发布.GB/T 7762-2003，硫化橡胶或热塑性橡胶耐臭氧龟裂静态拉伸试验[S].北京：中国标准出版社出版发行，2003.