石蜡的防护作用.doc

石蜡在子午线轮胎中的防护作用 一．前言： 子午胎胎侧软而薄,特别是轿车胎的高宽比呈下降趋势,使屈挠区集中在胎侧的小区域范围内,因此,除要求胎侧胶具有优异的动态性能外,对其抗臭氧龟裂性能也有更高的要求。 众所周知，石蜡是橡胶制品中广泛采用的物理防护剂，其主要作用是在橡胶制品的表面生成一层抗臭氧龟裂的薄膜。石蜡薄膜的生成主要与其本身的分子结构及其环境温度有关，其次橡胶中填料份数与种类也是一个较重要的因素。 目前在轮胎中，特别是在子午线轮胎胎侧胶中基本上都是采用石油腊来抵抗臭氧的侵蚀，石油腊是通过石油精炼制得，可以分为三类：第一种是普通石蜡，其主要成分是直链石蜡烃，碳原子数为18至50，这些碳原子绝大部分以线型连结在一起，分子链为线型且有规，可以束状或晶体状或堆积在一起，这种石蜡的特点是结晶产品，其支化程度不超过30%；第二种是微晶蜡，它的平均分子量高，绝大部分的组份分子式仍是链烷烃分子式，其碳原子数范围为30至80，其余大部分为直链烃，随分子量的提高，分子的复杂程度和异构排列增加；第三种为混合蜡，其分子结构介于普通蜡和微晶蜡之间，碳原子数最小为20最大为50，直链烃的含量在30%至70%之间，这种蜡的堆积或结晶能力有限。 二．直链烃含量不同的石蜡对其迁移性能的影响： 我们都知道，在硫化温度下，石蜡完全溶解在橡胶中。轮胎冷却时，胶料内部形成了蜡的过饱和溶液，胶料内部与胶料表面的石蜡浓度差使得石蜡分子连续不断地迁移到橡胶的表面上，这样就形成了一层均匀的特性薄膜，但要使轮胎，特别是胎侧在存放和使用前后都能保持这层薄膜才能使其免受臭氧的侵蚀。因此要求石蜡薄膜具有较高的挠性，附着力强且不结晶。 试验使用直链烃含量为70%以上的国产石蜡以及直链烃含量为62%的进口混合蜡时，发现在室温下贮存时，采用直链烃含量高的石蜡的轮胎，其表面石蜡层厚度明显高于采用直链烃含量低的石蜡的轮胎。且发现前者胎侧表面有明显的垢状物，这表明轮胎表面石蜡的迁移性能与直链烃含量有较明显的相关性，石蜡的直链烃含量越高，就越有利于石蜡喷出，石蜡支化程度越高，其迁移性能就越低。根据资料记载，直链烃含量高的石蜡在橡胶表面形成的薄膜是结晶体，其孔隙大，臭氧容易通过它而侵蚀橡胶表层，且这种结晶体薄膜脆性大，挠性差，粘着力低。由于轮胎使用条件苛刻，使得这种薄膜易脱落不易获得良好的抗臭氧侵蚀性能。但是，直链烃含量的微晶蜡，因其支化程度大，迁移过于缓慢，几乎对轮胎没有什麽防护作用，仅用在少数需长期防护的橡胶制品中。因此要获得良好的抗臭氧侵蚀性能需采用较易迁移的普通石蜡与易生成挠性好，粘着力强且不结晶薄膜的微晶蜡的混合体——混合蜡。 根据存在的问题，应加强对混合蜡的质量控制，要严格控制混合蜡中直链烃的含量在51%至63%之间，以使产品在外观上有较明显的改进，消除轮胎外表有石蜡污垢现象。 三．具有不同碳原子分布的石蜡对其迁移性的影响： 由于轮胎库存区域的不同，其库存温度会有很大的差别（-20℃至40℃）。因为在50℃以上，臭氧本身开始分解，对橡胶中双链的侵蚀能力大为减少，在-5℃以下，臭氧与橡胶中的双链反应活化能降至临界值。因此，可以不考虑-5℃以下和50℃以上时轮胎的抗臭氧能力。由此可见，若使轮胎具有优良的抗臭氧性能，必须选用一种能在-5℃---50℃的温度范围内都能保持轮胎表面有一层抗臭氧侵蚀的薄膜。 有资料表明：C23至C26的低馏碳氢化合物在0℃左右能较易喷出,而在40℃以上时,C33以下的石蜡完全溶解在橡胶中,因此要保证在40℃和50℃之间,轮胎表面能形成一层石蜡薄膜,C33的含量应偏高,为保证0℃左右在轮胎表面也能生成一层防护膜,故C24左右的含量应偏高,因为-5℃以下和50℃以上无需考虑防护问题。故C20以下和C44以上的蜡的含量可以为零。总之须保持C22至C38之间的石蜡均能形成一层防护膜,其碳原子分布图为我公司的双峰型碳原子分布图。 若轮胎使用地区的温度在10℃左右或30℃左右,那麽,则可以考虑选用单峰型碳原子分布图,其峰值对应的碳原子数为：在该地区的温度下具有最大迁移性能的碳原子。 四．建议： 选用普通石蜡与微晶石蜡的混合体,并严格控制支化程度(直链烃含量)配合优良的抗氧剂PPD能使子午线轮胎获得良好的抗臭氧性能。 指定石蜡中碳原子的分布图(指明碳原子数的范围),能使轮胎在不同的气温下均能生成一层抗臭氧防护膜。 轮胎中的石蜡迁出过多,可能由于以下两种原因所导致：(1)是石蜡的直链烃含量偏高(因为近期所进的国产石蜡未能检验其中的直链烃含量)。(2)是石蜡中的碳原子分布有所变化。(3)轮胎存放区域温度过高。