防老劑AW 對工程輪胎胎側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

（徐州工業職業技術學院材料工程技術學院，徐州 221140）

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

1 概述

工程車輛是一個建筑工程的主干力量，由于它們的出現使建筑工程的進度倍增，大大減少了人力。工程車輛上的重要部件是工程輪胎，起到關鍵的作用，且胎側膠較薄，運動過程中持續不斷地受到屈撓作用，所以工程輪胎胎側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]。生產配方中多采用4010NA/RD 或4020/RD作為老化防護體系，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的老化，本課題通過并用對比試驗研究防老劑AW 對工程輪胎胎側膠耐老化性能的影響。

2 實驗部分

2.1 主要原材料 NR-1 標膠，中國石化有限公司；SBR1500，吉林石油化工廠；炭黑N330、N660、防老劑4010NA、防老劑4020，中國石化南京化工廠；防老劑RD、防老劑AW、促進劑NOBS、芳烴油，中國石化南京化工廠；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、防護蠟，中國石化南京化工廠。

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

2.3 基本配方 NR-1 標膠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，在開煉機上進行，促進劑和硫磺、防老劑在二段加入；試樣在平板硫化機上硫化。硫化試片規格為啞鈴狀試樣，用于機械拉伸強度的測定。屈撓試樣為具有模壓溝槽的半圓形斷面長條。試樣制備完畢后按照國標規定進行相應的實驗操作。

3 結果與討論

3.1 防老劑AW 對輪胎胎側膠力學性能的影響 防老劑AW 和4010NA、4020、RD、石蠟并用，分別對六個配方進行門尼粘度、硫化特性、力學性能等進行測試，結果見表1。

表1 防老劑AW 對輪胎胎側膠力學性能的影響

從表中可以看出6 組膠料的硫化特性相近，說明防護體系對膠料的硫化特性影響較小；t10 均在3′20″～3′30″左右，焦燒時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膠各方面性能的要求。

6 組膠料拉伸強度雖有所變化，但均能滿足≧15.5 Mpa 的要求，配方4 拉伸強度最低，但也比標準高27.3%；伸長率、300%定伸應力、扯斷永久變形均能滿足使用要求；通過無割口直角撕裂實驗來判斷撕裂強度的大小，看出6 組配方撕裂強度均能滿足工程輪胎胎側膠使用要求，配方6 的撕裂強度最低，但也比標準高3.9%，熱氧老化后性能變化不大，說明防老劑AW 用量對熱氧老化性能影響較小。

3.2 防老劑AW 對輪胎胎側膠疲勞性能的影響 本次實驗通過屈撓龜裂實驗測定膠料達到20萬次屈撓次數時裂口的程度來判斷工程輪胎胎側膠耐疲勞性能的好壞，通過表2 可以看出6 組配方曲撓龜裂級別均在二級或一級，滿足了疲勞性能的要求[2]。

3.3 臭氧老化性能測試 通過將6 組膠料在兩種條件下進行臭氧老化實驗，記錄開始出現裂口時間和裂口現象見表3。

通過對6 組膠料的臭氧老化情況進行分析可以看出：配方1 是防老劑4010NA 和4020 并用，未加入防老劑AW，該配方膠料出現裂口時間較早，拉伸20%，72 小時裂口數量達到了15 個，分布在邊部，拉伸40%，30 小時內裂口較嚴重，夾具口處出現紋狀裂口；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 加入量的增加防護效果增加，但當AW 用量超過1.5 份時防化效果開始變差，分析可知在防老劑并用體系中，一種防老劑用量過大時會造成析出，影響防護效果，所以使用份數不易過多；配方3、4 中并用的防老劑AW 用量在1.0 和1.5 份，防護效果提高，防老劑AW 在1.0 份時，即配方3 效果最好。

表2 防老劑AW 對輪胎胎側膠屈撓龜裂性能的影響

表3 防老劑AW 對輪胎胎側膠耐臭氧老化性能的影響

4 結論

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，對工程輪胎胎側膠有臭耐氧老化防護效果，在拉伸20%狀態下，72 小時兩組配方均滿足抗臭氧要求，且配方3 未見裂口。在拉伸40%狀態下出現裂口的時間明顯縮短，但配方3 樣條仍未見裂口，有良好的臭氧防護效果；

③新型防老劑AW 單獨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、防護蠟并用，且并用量合適時才能達到很好的協同效應，過少或過多都不能滿足使用要求；

④采用石蠟做物理防護，與化學防護劑并用，能滿足工程輪胎胎側膠耐臭氧老化防護要求。

[1]徐云慧，鄒一明.橡膠制品工藝[M].二版.北京：化學工業出版社，2009.

[2]中國人民共和國國家質量監督檢驗檢疫總局，中國國家標準化管理委員會發布.GB/T 13934，硫化橡膠屈繞龜裂的測定[S].北京：中國標準出版社出版發行，2003.

[3]中國人民共和國國家質量監督檢驗檢疫總局，中國國家標準化管理委員會發布.GB/T 7762-2003，硫化橡膠或熱塑性橡膠耐臭氧龜裂靜態拉伸試驗[S].北京：中國標準出版社出版發行，2003.