防老剂4010NA（N）在轮胎胶料中的应用

何 双，李文朋，赵艳芳*，徐应广，蒋桂玉，陈日亮

（1.海南大学 材料与化工学院，海南 海口 570228；2.海南省产品质量监督检验所，海南 海口 570203）

轮胎工业的发展带动了橡胶助剂行业的发展，在传统防老剂的基础上衍生出许多防老剂替代品，使防老剂的品种逐渐增多，扩大了轮胎生产用防老剂的选择范围[1-5]。

防老剂4010NA（N）是以防老剂4010NA为基体，采用防老化协同增效剂改性，经过特殊工艺处理而成的粉末状防老剂。防老剂4010NA（N）对天然橡胶（NR）胶料具有较好的热氧老化防护功能，其耐水抽出性较普通防老剂4010NA好[6]。

本工作研究防老剂4010NA（N）与防老剂D并用对轮胎胎面胶和胎侧胶性能的影响，并与防老剂4010NA进行对比。

1 实验

1.1 主要原材料

NR，SCR5，海南天然橡胶产业集团股份有限公司产品；顺丁橡胶（BR），牌号9000，中国石化北京燕山石油化工股份有限公司产品；丁苯橡胶（SBR），牌号1500，中国石油兰州石化公司产品；防老剂4010NA（N），浙江黄岩浙东橡助化工有限公司产品。

1.2 试验配方

胎 面 胶：NR 70，BR 20，SBR 10，炭 黑N330 53，氧化锌 4，硬脂酸 3，石蜡 1，高芳烃油 5，硫黄 1，促进剂CZ 1.2，防老剂（变品种） 2.5。

胎侧胶：NR 70，BR 30，炭黑N330 55，氧化锌 5，硬脂酸 2.5，石蜡 1.5，高芳烃油 6，硫黄 1.3，促进剂CZ 0.95，防老剂（变品种）2.5。

1.3 主要设备和仪器

JTC-752型开炼机，呼和浩特新生联合机械制造厂产品；XLB-D3508型平板硫化机，上海第一橡胶机械厂有限公司产品；ODR-100E型硫化仪，无锡市蠡园电子化工设备有限公司产品；LX-A型邵尔A型硬度计，江都市明珠试验机械厂产品；XL-50A型拉力试验机，广州广试仪器有限公司产品；XUF型厚度仪，上海六菱仪器厂产品；401A型老化试验箱，上海路达实验仪器有限公司产品；MMML-27型数显阿克隆磨耗试验机，江都试验机械厂产品。

1.4 试样制备

胶料混炼加料顺序为：生胶→硬脂酸和石蜡→氧化锌、促进剂和防老剂→炭黑→高芳烃油→硫黄。混炼胶停放24 h后采用平板硫化机硫化，硫化条件为145 ℃×t90。

1.5 性能测试

混炼胶硫化特性按照GB/T 9869—2014《橡胶胶料 硫化特性的测定 圆盘振荡硫化仪法》采用ODR-100E型硫化仪进行测试；邵尔A型硬度按照GB/T 531.1—2008《硫化橡胶或热塑性橡胶 压入硬度试验方法 第1部分：邵氏硬度计法（邵尔硬度）》采用LX-A型邵尔A型硬度计进行测试；拉伸性能按照GB/T 528—2009《硫化橡胶或热塑性橡胶 拉伸应力应变性能的测定》、撕裂强度按照GB/T 529—2008《硫化橡胶或热塑性橡胶撕裂强度的测定（裤形、直角形和新月形试样）》采用XL-50A型拉力试验机进行测试；热氧老化性能按照GB/T 3512—2014《硫化橡胶或热塑性橡胶 热空气加速老化和耐热试验》采用DL-401A型老化试验箱进行测试；耐磨性能按照GB/T 1689—2014《硫化橡胶 耐磨性能的测定（用阿克隆磨耗试验机）》采用MMML-27型数显阿克隆磨耗试验机进行测试[7]。

2 结果与讨论

2.1 防老剂对胎面胶性能的影响

2.1.1 硫化特性

采用防老剂4010NA（N）等量替代防老剂4010NA，与防老剂D并用于轮胎胎面胶中，防老剂品种及用量对胎面胶硫化特性的影响如表1所示。

表1 防老剂品种及用量对胎面胶硫化特性的影响

从表1可以看出：当防老剂D并用防老剂4010NA后，胶料的t10和t90均有所缩短，虽然提高了硫化速率，但也一定程度上降低了加工安全性，当防老剂4010NA/D并用比为1/1.5时，胶料的硫化特性与单用防老剂D胶料相近；当防老剂D并用防老剂4010NA（N）后，胶料的t10和t90均变化不大，表明防老剂4010NA（N）对胶料的硫化特性影响不明显。

2.1.2 物理性能

防老剂品种及用量对胎面胶物理性能的影响如表2所示。

从表2可以看出：防老剂D并用防老剂4010NA和4010NA（N）时，随着防老剂4010NA和4010NA（N）用量的增大，胶料的拉断伸长率和拉断永久变形变化不大，300%定伸应力、拉伸强度和撕裂强度呈现先减小后增大的趋势，防老剂4010NA/D及防老剂4010NA（N）/D并用比为1/1.5时，胶料的这3项性能均较好；防老剂D并用防老剂4010NA和防老剂D并用防老剂4010NA（N）胶料的磨耗前后质量下降率均小于单用防老剂D胶料，表明防老剂D与防老剂4010NA或4010NA（N）并用有利于提高胶料的耐磨性能。

表2 防老剂品种及用量对胎面胶物理性能的影响

从表2还可以看出，防老剂4010NA或4010NA（N）单用胶料的耐热氧老化性能均优于防老剂D单用胶料，其中防老剂4010NA（N）胶料的耐热氧老化效能更长效。

2.2 防老剂对胎侧胶性能的影响

2.2.1 硫化特性

防老剂品种及用量对胎侧胶硫化特性的影响如表3所示。

从表3可以看出：防老剂4010NA能在一定程度上提高胶料的硫化速率，但加工安全性有降低趋势；防老剂4010NA（N）对胶料的硫化特性的影响较小。

表3 防老剂品种及用量对胎侧胶硫化特性的影响

2.2.2 物理性能

防老剂品种及用量对胎侧胶物理性能的影响如表4所示。

表4 防老剂品种及用量对胎侧胶物理性能的影响

从表4可以看出：防老剂D并用防老剂4010NA和4010NA（N）时，胶料的邵尔A型硬度、拉断伸长率和拉断永久变形变化不大，300%定伸应力、拉伸强度和撕裂强度变化较大，当防老剂单用时，防老剂4010NA或4010NA（N）胶料的这3项性能均较好，且优于防老剂D胶料；当防老剂并用时，防老剂4010NA/D和防老剂4010NA（N）/D并用比分别为0.5/2和1.5/1的胶料这3项性能较好。

从表4还可以看出：经过100 ℃×24 h热氧老化后，部分防老剂4010NA（N）/D并用胶料的拉伸强度保持率较高；经过100 ℃×48 h热氧老化后，防老剂4010NA/D和防老剂4010NA（N）/D并用胶料的拉伸强度保持率高于单用防老剂D胶料，表明防老剂4010NA和4010NA（N）在热氧老化防护长效性方面优于防老剂D，而防老剂4010NA（N）胶料的耐热氧老化性能略优于采用防老剂4010NA胶料。

3 结论

对比防老剂4010NA（N）与防老剂4010NA用于轮胎胎面胶和胎侧胶的研究得出以下结论。

（1）防老剂4010NA（N）/D并用对胶料硫化特性基本没有影响，防老剂4010NA/D并用使胶料的焦烧时间和硫化时间略有缩短。

（2）防老剂4010NA（N）胶料的300%定伸应力、拉伸强度和撕裂强度略大于防老剂D胶料，与防老剂4010NA胶料相当。

（3）防老剂4010NA（N）/D并用胶料的耐热氧老化长效性优于防老剂4010NA/D并用和防老剂D单用胶料。

（4）对于胎面胶，防老剂4010NA（N）/D和防老剂4010NA/D并用胶料的耐磨性能优于防老剂D单用胶料。