Seal技术轮胎内部亮层薄膜的定性分析
2021-07-19刘玉环
岳 敏，刘玉环
（北京橡胶工业研究设计院有限公司，北京 100143）
倍耐力公司Seal Inside技术、德国大陆公司ContiSeal技术、米其林公司SelfSeal技术、住友公司CoreSeal技术等都是一种抗刺扎、自愈合或自补漏的安全轮胎Seal（密封）技术。其原理是当直径不大于5 mm的尖锐异物刺入轮胎胎面时，会被轮胎内部的一层特殊密封胶料（也称为轮胎自愈合或自密封胶，具有流动性和伸缩性）包裹住，避免异物刺扎至腔体，防止压力气体泄露，从而保持轮胎的充气压力；当异物被移除时，密封胶料会自动封闭穿孔，达到密合，不让胎压下降，起到补胎的效果，保证轮胎安全使用。特殊密封胶料具有粘性，喷涂在专用保护薄膜上，在轮胎成型过程中贴合在胎面部位胎体层上。该保护薄膜透明光亮，对密封胶料可以起到防粘和保护的作用[1-7]。
本工作采用红外光谱仪和化学法对Seal技术轮胎内部亮层薄膜进行定性分析。
1 实验
1.1 样品
Seal技术轮胎内部亮层薄膜在胎体上的具体所处部位为轮胎肩部与内衬层搭接处（见图1），其替代了该部位对应的内衬层。亮层薄膜在特殊密封胶料表面，如图2所示。亮层薄膜样品剖析自成品轮胎，样品（带特殊密封胶料）质量为20 mg。
图1 轮胎Seal技术结构Fig.1 Seal technology structure of tire
图2 Seal技术轮胎断面剖析Fig.2 Analysis of Seal technology tire section
1.2 测试分析
采用美国Thermo Fisher科技公司生产的NICOLET iS10型傅里叶红外光谱（FTIR）仪进行FTIR测试分析，条件为：检测器 热释电型（DTGS），波长 4 000～650 cm-1，扫描次数 32，分辨率 4 cm-1，晶体材料 金刚石；采用衰减全反射（ATR）技术，用ATR附件固定平压头，直接测试，采集样品的FTIR谱[5-6]。
2 FTIR分析
Seal技术轮胎亮层薄膜的FTIR谱及指纹区FTIR谱分别如图3和4所示。
图3 Seal技术轮胎亮层薄膜的FTIR谱Fig.3 FTIR spectrum of bright layer film of Seal technology tire
图4 Seal技术轮胎亮层薄膜的指纹区红外光谱Fig.4 Fingerprint region FTIR spectrum of bright layer film of Seal technology tire
从图3和4可以看出：1 635.96 cm-1处为酰胺Ⅰ谱带（C=O伸缩振动）的吸收峰，1 537.94 cm-1处为酰胺Ⅱ谱带（N—H弯曲振动和C—N伸缩振动）的吸收峰；官能团振动区3 298.43 cm-1处为N—H的伸缩振动峰；3 083.45 cm-1为C—N的耦合振动峰，2 930.11和2 857.57 cm-1处为—CH2—的振动吸收峰；683.98 cm-1为N—H的摇摆振动峰。因此，推断Seal技术轮胎亮层薄膜为聚酰胺材质。
从图4还可以看出：亮层薄膜在1 000～900 cm-1范围内有2个明显的特征吸收峰，即在958.55和928.26 cm-1处有特征吸收峰；在1 027.68 cm-1处有较弱的特征吸收峰。由此判定，该轮胎亮层薄膜为聚己内酰胺（尼龙6）。与聚己内酰胺不同的是聚己二酸己二胺（尼龙66）在935 cm-1附近有中等强度的特征吸收峰，在906 cm-1附近有弱的特征吸收峰。
图5和6分别示出了Seal技术轮胎亮层薄膜的FTIR谱与聚己内酰胺的标准FTIR谱及亮层薄膜的指纹区FTIR谱与聚己内酰胺的指纹区标准FTIR谱对比[8-16]。
图5 Seal技术轮胎亮层薄膜的FTIR谱与聚己内酰胺的标准FTIR谱对比Fig.5 Comparison between FTIR spectrum of bright layer film of Seal technology tire and standard FTIR spectrum of polycaprolactam
图6 Seal技术轮胎亮层薄膜的指纹区FTIR谱与聚己内酰胺的指纹区标准FTIR谱对比Fig.6 Comparison between fingerprint region FTIR spectrum of bright layer film of Seal technology tire and fingerprint region standard FTIR spectrum of polycaprolactam
从图5和6可以看出，轮胎亮层薄膜的FTIR谱与聚己内酰胺的标准FTIR谱匹配度为96%左右，指纹区FTIR谱的出峰位置可一一对应。此外，该亮层薄膜可溶于甲酸，这也可以佐证其为聚己内酰胺材质。
3 结论
采用FTIR法分析聚合物材料具有测试方便、取样少、不破坏样品的特点。尖锐异物刺入Seal技术轮胎胎面时，会被胎体内部的特殊密封胶料包裹住，阻止压力气体泄漏。特殊密封胶料具有粘性，喷涂在透明光亮的专用保护薄膜上。亮层薄膜能够对Seal技术轮胎特殊密封胶料起到保护和防粘的作用，并使其成型贴合容易操作。取自成品轮胎的带特殊密封胶料的亮层薄膜通过FTIR分析确定，亮层薄膜为聚己内酰胺材质。
