隨著我國汽車工業的發展,子午線輪胎的需求量日益增長,用于生產子午線輪胎的原材料需求量也呈現出快速發展的勢頭。橡膠防護蠟是生產子午線輪胎的重要原材料,橡膠防護蠟需要進口,目前我國撫順石油化工研究院、荊門煉油廠、撫順石油一廠等單位已先后研制成功可以替代進口的橡膠防護蠟。但與國外相比,我國橡膠防護蠟的品種和質量還有待于開發和提高。

南陽石蠟精細化工廠根據不同碳原子數的石蠟在不同溫度下向橡膠表面遷移的速度,設計了在0,5,25,35,40和50℃使用溫度下抗臭氧作用的橡膠防護蠟品種。前蘇.聯已成功地開發出改性橡膠防護蠟。這種防護蠟性能優異,使用它可以減小化學防老劑的用量。

1 橡膠防護蠟主要成分

南陽石蠟精細化工廠中的橡膠防護蠟主要分為普通石蠟和微晶蠟兩種。石蠟是以減壓餾分油為原料,經過溶劑精制、溶劑脫蠟脫油、精制、成型和包裝等工藝而得到的。石蠟分為皂蠟、粗蠟、半精煉蠟和全精煉蠟等,每一類又根據熔點的高低分為多種牌號,常用的有54和58號兩種石蠟。

我國全精煉石蠟主要質量指標(一.級品)。

石蠟的相對分子質量較微晶蠟低,一般在300～500之間,碳原子數為20～35,相對密度

為0.86～0.94,熔點為30～70℃,呈大片狀結晶。商品石蠟主要成分是正構烷烴,另外還含有異構烷烴、單環環烷烴、雙環環烷烴、單環芳烴和雙環芳烴。

微晶蠟是以減壓殘渣油為原料,經過溶劑脫瀝青、溶劑精制、溶劑脫蠟脫油、精制、成型和包裝等工藝而得到的。我國微晶蠟主要質量指標(一.級品)。

微晶蠟結晶細小,相對分子質量在500～700范圍內,碳原子數為35～55,滴熔點為60～90℃。微晶蠟的分子結構比石蠟更復雜,正構烷烴類的質量分數較小,異構烷烴和長側鏈環烷烴質量分數較大。微晶蠟化學性質比較活潑,與發煙硫酸發生劇烈的反應并產生泡沫和發熱。微晶蠟還可以與氯磺酸發生反應。而石蠟與發煙硫酸和氯磺酸不起反應,其化學性質不活潑。

2 橡膠防護蠟的作用機理

橡膠與橡膠防護蠟形成一種固體溶液,在較高溫度(如硫化溫度)下,橡膠防護蠟完全溶解于橡膠;在較低溫度下,由于橡膠防護蠟與橡膠溶解性差,此時橡膠防護蠟在橡膠中呈過飽和狀態,故橡膠防護蠟從橡膠內部連續不斷地遷移到橡膠的表面,形成一層均勻的蠟膜,此蠟膜隔絕了大氣中臭氧與橡膠表面的接觸。

石蠟作為橡膠防老劑時,其遷移到橡膠表面噴霜而成的蠟膜結晶成松散的、具有孔隙的、與橡膠的附著力較小的脆性蠟膜,此蠟膜容易呈片狀從橡膠表面脫落,因而臭氧容易穿透此蠟膜與橡膠分子雙鍵進行反應而發生橡膠老化現象。

微晶蠟分子中含有較多的相對分子質量較高的異構烷烴和帶有長側鏈的環烷烴,其熔點高、韌性好、結晶細小、致密、粘度大,因此用微晶蠟作為橡膠防老劑時,其遷移到橡膠表面的

速度較慢,形成的蠟膜韌性好、致密、附著性好且不易脫落。但因微晶蠟遷移速度較慢,故形成蠟膜的時間較長、蠟膜較薄。

若石蠟與微晶蠟按一定比例混合(即正構烷烴與異構烷烴按比例混合),結晶會形成無定形的、致密的、較厚的蠟膜,可有效防止臭氧的穿透,從而達到良好的防護臭氧的目的[9]。一般情況下,正構烷烴與異構烷烴的比例為25～45。