輪胎生產(chǎn)中的環(huán)保型原材料應(yīng)用

任海寧

山東豐源輪胎制造股份有限公司 山東棗莊 277300

輪胎產(chǎn)品內(nèi)涵蓋了不低于十種的化學物質(zhì)，且被列入《REACH法規(guī)》規(guī)定產(chǎn)品，因而其化學物質(zhì)均要注冊評估范疇，確保滿足規(guī)定要求。目前階段，各國對環(huán)境保護以及自然資源節(jié)約問題均給予高度重視，且環(huán)保意識也明顯提升，因而汽車輪胎環(huán)保性能也備受關(guān)注。由此可見，深入研究并分析輪胎生產(chǎn)中的環(huán)保型原材料應(yīng)用問題十分有必要。

1 橡膠加工油的應(yīng)用

橡膠加工油是使用量最大的輪胎生產(chǎn)材料，尤其是高芳烴油，其優(yōu)勢明顯，能夠和橡膠相容，潤濕性能理想，價格實惠。然而，高芳烴油內(nèi)存在多環(huán)芳香族化合物，會在加工與使用期間嚴重影響人體健康以及生態(tài)環(huán)境質(zhì)量。

環(huán)保型的橡膠加工油，其性能指標的參考依據(jù)ASTMD2140，要求多環(huán)芳香族化合物質(zhì)量分數(shù)低于0.03。為此，在對替代產(chǎn)品進行選擇方面，一般以殘余芳烴提取物、經(jīng)處理芳烴萃取物以及輕度萃取石蠟油[1]。其中，經(jīng)處理芳烴萃取物在提煉處理以后并不危害生態(tài)環(huán)境，而且與高芳烴油的化學結(jié)構(gòu)最為接近，能夠和橡膠本體相容。對于輕度萃取石蠟油來講，屬于無害石蠟油，生產(chǎn)難度不大，但不容易溶解，和聚合物相容效果不理想。殘余芳烴萃取物也有替代使用的可能，產(chǎn)量相對穩(wěn)定，而且和聚合物的相容效果良好，在使用于輪胎生產(chǎn)后，能夠使輪胎的滾動阻力下降，環(huán)保性能更為顯著。

經(jīng)處理芳烴萃取物在性能方面與高芳烴油等，主要以相似相容原理為依據(jù)，均可和SBR 以及NR 相容。殘余芳烴提取物環(huán)烷烴結(jié)構(gòu)雖不如芳香烴，但效果仍優(yōu)于輕度萃取石蠟油。因橡膠加工油能夠被當做填充油使用并對充油型SR 進行生產(chǎn)，所以很多企業(yè)也積極致力于環(huán)保型合成橡膠的開發(fā)。

2 重油SBR 的應(yīng)用

在輪胎生產(chǎn)中，SBR 的使用量也相對較大，特別是SBR1500、SBR1712。其中，SBR1712 為非環(huán)保型，主要填充的是37.5 份高芳烴油。另外，SBR1712E 選擇了不存在亞硝胺環(huán)保防老劑，而且與歐洲標準相比，亞硝胺類的化合物含量偏低，與環(huán)保需求相適應(yīng)。

目前階段，已經(jīng)有公司對SBR1723 成功開發(fā)，和SBR1712的結(jié)構(gòu)基本相同，僅改變了所填充的芳烴油，使用的是TDAE。從玻璃化溫度角度分析，SBR1723 要低于SBR1712 2℃-3℃左右，而且炭黑分散的時間不變，即便流動性理想，始終無法保證擠出物的表面光滑。在硫化性能方面，SBR1723 的定伸應(yīng)力偏大，但拉斷伸長率并不高[2]。在研究中發(fā)現(xiàn)，TDAE 能使膠料的滾動阻力下降，而且生熱效果突出，耐磨性也有所改善。但需要注意的是，使用TDAE 很容易出現(xiàn)抗?jié)窕阅芘c牽引性能降低的情況。如果是高填充輪胎，其胎面膠中的補強劑在增強的情況下，油料引起的差異會明顯縮小。尤其是白炭黑對部分炭黑進行替代的時候，膠料的定伸應(yīng)力會顯著下降，而拉斷伸長率會隨之提升，一定程度上優(yōu)化了抗?jié)窕阅堋?/p>

3 促進劑的應(yīng)用

目前，促進劑NOBS 屬于次磺酰胺類的促進劑，加工以及使用階段均會和空氣內(nèi)部氮氧化物發(fā)生反應(yīng)，進而形成致癌物質(zhì)。為此，在對此產(chǎn)品進行替代方面，選擇的是促進劑NS，屬于伯胺結(jié)構(gòu)的產(chǎn)品，并不會在硫化期間生成亞硝胺毒性物質(zhì)，在物性方面和NOBS 十分相似。

除此之外，也有其它環(huán)保型的促進劑產(chǎn)品被成功開發(fā)和使用，最常見的就是TBSI、XT580 以及CBBS 等等。較之于NS 促進劑，TBSI 具有較大的相對分子質(zhì)量，而且熱穩(wěn)定性理想，其熔點超過30℃，具有較快的硫化速度。在和NOBS 以及NS 相比的情況下可以發(fā)現(xiàn)，TBSI 膠料加工性能較強，而且生熱不高，然而實際的購買價格偏高。對比CBBS、DZ 以及NOBS 以后，發(fā)現(xiàn)三者的物理性能基本一致，而CBBS 焦燒性能和粘合鋼絲性能則處于三者中間，會在硫化期間形成伯胺，所以其替代價值明顯。在此基礎(chǔ)上，促進劑XT580 并不具備嗎啉基結(jié)構(gòu)，因而實際硫化期間也不會形成亞硝胺，因此沒有毒性且不會污染，被稱之為綠色的環(huán)保型促進劑。

4 防老劑的應(yīng)用

在防老劑D 中存在游離β-萘胺，具有致癌風險，所以其使用也逐漸受限。防老劑RD 的抗臭氧老化效果明顯優(yōu)于防老劑D，不僅原料的來源廣泛，而且適用范圍較大，具有較高的替代價值。日本某公司研發(fā)了防老劑FR，與RD 是同系物，但有效成分的含量要遠遠超過RD，不僅具備較強的耐熱氧老化的性能，而且有效改善其耐屈撓龜裂的性能。在對比防老劑RD 以后發(fā)現(xiàn)，F(xiàn)R 的膠料溶解度相對較大，即便大量使用也不會噴霜。另外，防老劑HPG 的使用也可使膠料耐老化的性能增強，膠料的焦燒時間更安全，也使得膠料表面噴霜量下降。

5 塑解劑的應(yīng)用

長期以來，我國始終使用五氯硫酚類的塑解劑，不僅能夠保證橡膠塑性數(shù)值與塑煉效率提高，同樣也縮減了塑煉的時間，能源節(jié)省效果理想，生產(chǎn)率明顯改善。但五氯硫酚毒性較大，因而有必要對其替代[3]。

當前，環(huán)保型塑解劑ZD-4 沒有毒性，屬于金屬有機絡(luò)合物和有機酸鋅皂復(fù)合物，能夠在較短的時間內(nèi)將膠料的門尼粘度下降，使得膠料的工藝與物理性能明顯改善。此塑解劑加快了炭黑與配合劑的分散速度，硫化膠的物理性能有所優(yōu)化，生產(chǎn)效率也隨之提升，能源消耗量下降。另外，成功開發(fā)的塑解劑HTA，屬于化學活性劑和鋅皂復(fù)合物，化學塑解作用顯著。在塑煉橡膠的時候，效果突出且時間明顯縮短，能量消耗小，一定程度上提高了橡膠的物性水平。

6 結(jié)語

綜上，輪胎產(chǎn)品在骨架材料的基礎(chǔ)上，其構(gòu)成仍涵括了多種化工材料的物理化學反應(yīng)，而芳烴油、促進劑以及防老劑等在輪胎的生產(chǎn)以及使用期間均危害了人類的健康與生態(tài)環(huán)境質(zhì)量。所以，在輪胎生產(chǎn)與出口方面，必須大力開發(fā)和生產(chǎn)環(huán)保型的替代原材料，進而為世界環(huán)保戰(zhàn)略的推廣落實奠定堅實基礎(chǔ)。