防老劑4010NA（N）在輪胎膠料中的應用

何 雙，李文朋，趙艷芳*，徐應廣，蔣桂玉，陳日亮

（1.海南大學 材料與化工學院，海南 海口 570228；2.海南省產品質量監督檢驗所，海南 海口 570203）

輪胎工業的發展帶動了橡膠助劑行業的發展，在傳統防老劑的基礎上衍生出許多防老劑替代品，使防老劑的品種逐漸增多，擴大了輪胎生產用防老劑的選擇范圍[1-5]。

防老劑4010NA（N）是以防老劑4010NA為基體，采用防老化協同增效劑改性，經過特殊工藝處理而成的粉末狀防老劑。防老劑4010NA（N）對天然橡膠（NR）膠料具有較好的熱氧老化防護功能，其耐水抽出性較普通防老劑4010NA好[6]。

本工作研究防老劑4010NA（N）與防老劑D并用對輪胎胎面膠和胎側膠性能的影響，并與防老劑4010NA進行對比。

1 實驗

1.1 主要原材料

NR，SCR5，海南天然橡膠產業集團股份有限公司產品；順丁橡膠（BR），牌號9000，中國石化北京燕山石油化工股份有限公司產品；丁苯橡膠（SBR），牌號1500，中國石油蘭州石化公司產品；防老劑4010NA（N），浙江黃巖浙東橡助化工有限公司產品。

1.2 試驗配方

胎 面 膠：NR 70，BR 20，SBR 10，炭 黑N330 53，氧化鋅 4，硬脂酸 3，石蠟 1，高芳烴油 5，硫黃 1，促進劑CZ 1.2，防老劑（變品種） 2.5。

胎側膠：NR 70，BR 30，炭黑N330 55，氧化鋅 5，硬脂酸 2.5，石蠟 1.5，高芳烴油 6，硫黃 1.3，促進劑CZ 0.95，防老劑（變品種）2.5。

1.3 主要設備和儀器

JTC-752型開煉機，呼和浩特新生聯合機械制造廠產品；XLB-D3508型平板硫化機，上海第一橡膠機械廠有限公司產品；ODR-100E型硫化儀，無錫市蠡園電子化工設備有限公司產品；LX-A型邵爾A型硬度計，江都市明珠試驗機械廠產品；XL-50A型拉力試驗機，廣州廣試儀器有限公司產品；XUF型厚度儀，上海六菱儀器廠產品；401A型老化試驗箱，上海路達實驗儀器有限公司產品；MMML-27型數顯阿克隆磨耗試驗機，江都試驗機械廠產品。

1.4 試樣制備

膠料混煉加料順序為：生膠→硬脂酸和石蠟→氧化鋅、促進劑和防老劑→炭黑→高芳烴油→硫黃。混煉膠停放24 h后采用平板硫化機硫化，硫化條件為145 ℃×t90。

1.5 性能測試

混煉膠硫化特性按照GB/T 9869—2014《橡膠膠料 硫化特性的測定 圓盤振蕩硫化儀法》采用ODR-100E型硫化儀進行測試；邵爾A型硬度按照GB/T 531.1—2008《硫化橡膠或熱塑性橡膠 壓入硬度試驗方法 第1部分：邵氏硬度計法（邵爾硬度）》采用LX-A型邵爾A型硬度計進行測試；拉伸性能按照GB/T 528—2009《硫化橡膠或熱塑性橡膠 拉伸應力應變性能的測定》、撕裂強度按照GB/T 529—2008《硫化橡膠或熱塑性橡膠撕裂強度的測定（褲形、直角形和新月形試樣）》采用XL-50A型拉力試驗機進行測試；熱氧老化性能按照GB/T 3512—2014《硫化橡膠或熱塑性橡膠 熱空氣加速老化和耐熱試驗》采用DL-401A型老化試驗箱進行測試；耐磨性能按照GB/T 1689—2014《硫化橡膠 耐磨性能的測定（用阿克隆磨耗試驗機）》采用MMML-27型數顯阿克隆磨耗試驗機進行測試[7]。

2 結果與討論

2.1 防老劑對胎面膠性能的影響

2.1.1 硫化特性

采用防老劑4010NA（N）等量替代防老劑4010NA，與防老劑D并用于輪胎胎面膠中，防老劑品種及用量對胎面膠硫化特性的影響如表1所示。

表1 防老劑品種及用量對胎面膠硫化特性的影響

從表1可以看出：當防老劑D并用防老劑4010NA后，膠料的t10和t90均有所縮短，雖然提高了硫化速率，但也一定程度上降低了加工安全性，當防老劑4010NA/D并用比為1/1.5時，膠料的硫化特性與單用防老劑D膠料相近；當防老劑D并用防老劑4010NA（N）后，膠料的t10和t90均變化不大，表明防老劑4010NA（N）對膠料的硫化特性影響不明顯。

2.1.2 物理性能

防老劑品種及用量對胎面膠物理性能的影響如表2所示。

從表2可以看出：防老劑D并用防老劑4010NA和4010NA（N）時，隨著防老劑4010NA和4010NA（N）用量的增大，膠料的拉斷伸長率和拉斷永久變形變化不大，300%定伸應力、拉伸強度和撕裂強度呈現先減小后增大的趨勢，防老劑4010NA/D及防老劑4010NA（N）/D并用比為1/1.5時，膠料的這3項性能均較好；防老劑D并用防老劑4010NA和防老劑D并用防老劑4010NA（N）膠料的磨耗前后質量下降率均小于單用防老劑D膠料，表明防老劑D與防老劑4010NA或4010NA（N）并用有利于提高膠料的耐磨性能。

表2 防老劑品種及用量對胎面膠物理性能的影響

從表2還可以看出，防老劑4010NA或4010NA（N）單用膠料的耐熱氧老化性能均優于防老劑D單用膠料，其中防老劑4010NA（N）膠料的耐熱氧老化效能更長效。

2.2 防老劑對胎側膠性能的影響

2.2.1 硫化特性

防老劑品種及用量對胎側膠硫化特性的影響如表3所示。

從表3可以看出：防老劑4010NA能在一定程度上提高膠料的硫化速率，但加工安全性有降低趨勢；防老劑4010NA（N）對膠料的硫化特性的影響較小。

表3 防老劑品種及用量對胎側膠硫化特性的影響

2.2.2 物理性能

防老劑品種及用量對胎側膠物理性能的影響如表4所示。

表4 防老劑品種及用量對胎側膠物理性能的影響

從表4可以看出：防老劑D并用防老劑4010NA和4010NA（N）時，膠料的邵爾A型硬度、拉斷伸長率和拉斷永久變形變化不大，300%定伸應力、拉伸強度和撕裂強度變化較大，當防老劑單用時，防老劑4010NA或4010NA（N）膠料的這3項性能均較好，且優于防老劑D膠料；當防老劑并用時，防老劑4010NA/D和防老劑4010NA（N）/D并用比分別為0.5/2和1.5/1的膠料這3項性能較好。

從表4還可以看出：經過100 ℃×24 h熱氧老化后，部分防老劑4010NA（N）/D并用膠料的拉伸強度保持率較高；經過100 ℃×48 h熱氧老化后，防老劑4010NA/D和防老劑4010NA（N）/D并用膠料的拉伸強度保持率高于單用防老劑D膠料，表明防老劑4010NA和4010NA（N）在熱氧老化防護長效性方面優于防老劑D，而防老劑4010NA（N）膠料的耐熱氧老化性能略優于采用防老劑4010NA膠料。

3 結論

對比防老劑4010NA（N）與防老劑4010NA用于輪胎胎面膠和胎側膠的研究得出以下結論。

（1）防老劑4010NA（N）/D并用對膠料硫化特性基本沒有影響，防老劑4010NA/D并用使膠料的焦燒時間和硫化時間略有縮短。

（2）防老劑4010NA（N）膠料的300%定伸應力、拉伸強度和撕裂強度略大于防老劑D膠料，與防老劑4010NA膠料相當。

（3）防老劑4010NA（N）/D并用膠料的耐熱氧老化長效性優于防老劑4010NA/D并用和防老劑D單用膠料。

（4）對于胎面膠，防老劑4010NA（N）/D和防老劑4010NA/D并用膠料的耐磨性能優于防老劑D單用膠料。