耐热氧/耐臭氧型防老剂防护性能和迁移污染性的研究

薛壮志，赵贝贝，高 伟

（1.山东兴鸿源轮胎有限公司，山东 临沂 276200；2.北京化工大学，北京 100029）

老化是橡胶中不饱和基团与氧、臭氧及其他活性物质反应使橡胶分子链发生断裂、交联的现象。为制造经久耐用的橡胶制品，需在胶料中加入抑制其老化的物质，尤其需要加入应对臭氧的防护体系[1-2]。轮胎的使用地区不同，其对耐热氧老化和耐臭氧老化性能的要求不同。为防止白胎侧及其他浅色制品受到污染，要求与其接触的材料所用防老剂迁移污染性要小。

本工作对上海益晨化工新材料有限公司生产的耐热氧/耐臭氧型防老剂与普通防老剂在橡胶中的耐热氧老化和耐臭氧老化性能及迁移污染性进行了比对研究。

1 实验

1.1 主要原材料

天然橡胶（NR），牌号STR20，泰国产品；顺丁橡胶（BR），中国石油化工股份有限公司产品；炭黑N330，金能科技股份有限公司产品；环保芳烃油，牌号V700，德国汉圣公司产品；防老剂4020，江苏圣奥化学科技有限公司产品；防老剂RD，科迈化工股份有限公司产品；防老剂YC-B30，YC-B60，YC-D30和YC-D60（理化性能见表1），上海益晨化工新材料有限公司产品。

表1 新型防老剂的理化性能

1.2 主要设备与仪器

XSM-1/10-120型橡塑试验密炼机，上海科创橡塑机械设备有限公司产品；X（S）K-160型开炼机，无锡市第一橡塑机械有限公司产品；XLB63-B型平板硫化机，湖州双力自动化科技装备有限公司产品；MV2000型门尼粘度仪和MDR2000型无转子硫化仪，美国阿尔法科技有限公司产品；INSTRON3366型拉力试验机，美国英斯特朗公司产品；GT-7017-URP型热老化箱和OZ200型臭氧老化试验机，中国台湾高铁科技股份有限公司产品。

1.3 配方

不同防护体系胶料配方见表2。

表2 不同防护体系胶料配方 份

1.4 试样制备

1.5 性能测试

采用橡塑试验密炼机自动记录工艺曲线以评价胶料的混炼工艺性能；采用门尼粘度仪测定混炼胶的门尼焦烧时间和门尼粘度；采用无转子硫化仪测定混炼胶的硫化特性；采用拉力试验机测定硫化胶的拉伸性能；采用热老化箱和臭氧老化试验机分别对硫化胶进行热氧和臭氧老化；迁移污染性测试方法：将白胎侧胶与混炼胶平面对接，硫化后观察接触面的颜色变化。

2 结果与讨论

2.1 混炼胶性能

2.1.1 混炼工艺性能

防护体系对胶料混炼工艺性能的影响如图1所示，1#—6#配方胶料的炼胶能耗分别为198.3，200.3，199.6，195.8，201.1，200.7 kJ。从胶料的炼胶能耗和图1可以看出，不同防护体系胶料的混炼工艺性能无明显差异。

图1 不同防护体系胶料的混炼工艺曲线

2.1.2 门尼粘度和门尼焦烧时间

防护体系对混炼胶的门尼粘度和门尼焦烧时间的影响如表3所示。从表3可以看出，与普通防护体系混炼胶相比，耐热氧/耐臭氧型防护体系混炼胶的门尼焦烧时间延长，但普通防护体系与耐热氧/耐臭氧型防护体系混炼胶的门尼焦烧时间和门尼粘度处于同一水平。

表3 不同防老剂体系混炼胶的门尼粘度和门尼焦烧时间

2.1.3 硫化特性

防护体系对混炼胶硫化特性的影响如表4所示。从表4可以看出，不同防护体系混炼胶的交联密度和硫化速率相差不大。

表4 不同防老剂体系混炼胶的硫化特性（160 °C）

2.2 硫化胶性能

2.2.1 耐热氧老化性能

防护体系对硫化胶耐热氧老化性能影响如表5所示。从表5可以看出，热氧老化前，耐热氧/耐臭氧型防护体系硫化胶的邵尔A型硬度、5%定伸应力、300%定伸应力、拉伸强度以及拉断伸长率与普通防护体系硫化胶相差不大，热氧老化后，耐热氧/耐臭氧型防护体系硫化胶的物理性能较好，其中4#配方硫化胶的耐热氧老化性能最佳。

表5 不同防护体系硫化胶的耐热氧老化性能

2.2.2 耐臭氧老化性能

防护体系对硫化胶耐臭氧老化性能的影响如表6所示，1#—6#配方硫化胶臭氧老化后的照片如图2所示（臭氧浓度为50×10-8，试验温度为40 ℃，静态拉伸率为20 %）。从表6和图2可以看出，耐臭氧老化性能由好到差的硫化胶配方编号顺序为：6#，4#，3#，1#，2#和5#。

图2 1#—6#配方硫化胶臭氧老化后的试样照片

表6 不同防护体系硫化胶的耐臭氧老化性能

2.3 防护体系的迁移污染性

不同防护体系的迁移污染性试验结果如图3所示。从图3可以看出，与1#配方胶料接触的白胎侧胶污染最严重，防护体系迁移污染性由轻到重的配方编号顺序为：6#，4#，3#，2#和5#，1#。

图3 不同防老剂体系的迁移污染性试验结果

3 结论

（1）耐热氧/耐臭氧型防护体系胶料的混炼工艺性能、加工性能、硫化特性和物理性能与普通防老剂体系胶料无明显差异。

（2）耐热氧/耐臭氧型防护体系硫化胶的耐热氧老化性能和耐臭氧老化性能以及防老剂的迁移污染性得到改善。

（3）高效耐臭氧型防老剂YC-D60硫化胶的耐耐臭氧老化性能最佳，而普通防老剂4020/耐热氧型防老剂YC-B60/耐臭氧型防老剂YC-D60并用的防护体系实际使用价值更高。