董文武，朱黎瀾，謝上盛

（雙錢集團上海輪胎研究所有限公司，上海 200245）

橡膠粘合增進劑硼?；捰糜谧游缇€輪胎，能賦予膠料較好的耐熱、耐濕、耐蒸汽和耐鹽水性能。從硼酰化鈷分子結(jié)構(gòu)（如圖1所示）可以看出，羧酸基/鈷的物質(zhì)的量比為1，比環(huán)烷酸鈷或硬脂酸鈷的羧酸基/鈷的物質(zhì)的量比大1倍，且硼/鈷的物質(zhì)的量比為1/3，因此硼?；挶拳h(huán)烷酸鈷或硬脂酸鈷具有更好的耐腐蝕性。另外，硼酰化鈷在硫化溫度下解離出來的硼酸基能有效吸收膠料中的酸或堿類腐蝕介質(zhì)，進一步阻止鋼絲被腐蝕。故硼酰化鈷是有效的緩蝕劑[1]。

圖1 硼酰化鈷的分子結(jié)構(gòu)

硼?；挼拟捹|(zhì)量分數(shù)為0.21～0.23，硼質(zhì)量分數(shù)為0.011～0.013時，硼?；挼膎=9～10，分子結(jié)構(gòu)最穩(wěn)定，理化性能較佳，可賦予膠料最佳的粘合性能。硼酰化鈷的硼含量是評估硼?；捹|(zhì)量的重要指標，但是目前硼的定量分析尚缺乏有效快速的手段，普通的化學滴定法測定硼含量不僅耗時、耗力，而且準確度低。

電感耦合等離子體發(fā)射光譜（ICP-OES）法是利用氬等離子體產(chǎn)生的高溫使樣品完全分解而形成激發(fā)態(tài)的原子和離子，通過檢測激發(fā)態(tài)的原子和離子的外層電子向低能級躍遷發(fā)射出的特征譜線的強度，測定出樣品中待測元素的含量。ICP-OES法具有靈敏度高、檢測范圍寬、多元素測定等優(yōu)點[2-3]。

本工作建立采用ICP-OES法測定橡膠粘合增進劑硼酰化鈷硼含量的方法，并考察硼酰化鈷硼含量對膠料性能的影響。

1 ICP-OES法測定硼?；挼呐鸷?/h2>

1.1 樣品與儀器

1#，2#和3#硼?；挘绹鳲MG公司提供），單元素硼標準溶液（濃度為1 000 mg·L-1），硝酸（質(zhì)量分數(shù)為0.65，分析純），德國斯派克ICP-OES儀，梅特勒分析天平。

1.2 試樣制備

分別稱取0.2 g（精確至0.000 1 g）經(jīng)過粗磨的硼?；挊悠分糜跓?，加入7 mL硝酸，小火加熱（加蓋）至完全溶解，冷卻，用蒸餾水稀釋，移至50 mL容量瓶內(nèi)，定容至刻度線搖勻待用。

根據(jù)單元素硼標準溶液配制出濃度分別為0，1，40，120和200 mg·L-1的硼離子標準溶液。

1.3 測試方法

先檢測硼離子標準溶液，其分析譜線最小相關因數(shù)達到0.996時，可以進行樣品測試。

1.4 測試條件優(yōu)化

（1）分析譜線

通常根據(jù)待測元素含量以及樣品中干擾元素選擇發(fā)射凈強度大、信背比高、共存元素譜線干擾少的譜線作為待測元素的分析譜線。本工作考察了硼的多條靈敏線，綜合比較后選擇波長為249.773及249.677 nm的譜線作為最佳分析譜線。

（2）基體干擾

硼?；捴信鹪睾推渌s質(zhì)金屬元素的含量很低，相互之間的干擾也很小，因此可以不考慮基體干擾。

（3）發(fā)射功率

采用濃度為l mg·L-1的硼離子標準溶液分別考察發(fā)射功率900，1 000，1 100，1 200，1 300和1 400 W對硼譜線強度的影響。結(jié)果表明，硼譜線強度隨發(fā)射功率增大而增強，發(fā)射功率達到1 300 W時譜線強度趨于穩(wěn)定。綜合考慮檢出限和發(fā)射功率增大對矩管使用壽命的影響，選擇發(fā)射功率為1 300 W。

（4）霧化氣流量

霧化氣流量是影響信號強度的重要因素之一。隨著霧化氣流量增大，樣品提升量增大，譜線強度增大，但通常較低的霧化氣流量使等離子更穩(wěn)定。采用濃度為l mg·L-1的硼離子標準溶液分別考察霧化氣流量為0.80，0.90，1.00，1.10和1.20 L·min-1時對硼譜線強度的影響。綜合考慮，選擇霧化氣流量為1.00 L·min-1。

（5）工作曲線與檢出限

在優(yōu)化測試條件下分別檢測濃度為0，40，120和200 mg·L-1的硼離子標準溶液，工作曲線線性回歸方程和相關因數(shù)如表1所示。

表1 硼離子標準溶液工作曲線線性回歸方程及相關因數(shù)

（6）精度及加標回收率

采用ICP-OES法對3種硼?；挊悠愤M行加標回收試驗，結(jié)果如表2所示。從表2可以看出，樣品中硼的回收率為98%～104%，測試的硼濃度相對標準偏差滿足分析測定的要求。

表2 硼濃度測定及加標回收率

1.5 測試結(jié)果

硼?；挼呐鹳|(zhì)量分數(shù)測試結(jié)果分別為：0.011 8（1#硼酰化鈷），0.016 5（2#硼酰化鈷），0.021 2（3#硼?；挘?。

為了考察硼?；挼呐鸷繉δz料性能的影響，進行硼?；拺迷囼?。

2 硼?；拺迷囼?/h2>

2.1 主要原材料

天然橡膠（NR），牌號STR20，泰國產(chǎn)品；炭黑N375，上海卡博特炭黑有限公司產(chǎn)品；1#～3#硼酰化鈷（理化性能如表3所示），美國OMG公司提供，3種硼?；挸伺鸷坎町愝^大外，其余理化性能基本接近。

表3 3種硼酰化鈷的理化性能

2.2 配方

基本配方：NR 100，炭黑N375 50，氧化鋅9，硼?；?1.5，防老劑4020 2.5，防焦劑CTP 0.2，不溶性硫黃 6，促進劑DZ 3，其他 1。

配方A采用1#硼?；?，配方B采用2#硼?；?，配方C采用3#硼?；?，配方D為空白配方（不加硼?；挘?/p>

2.3 主要設備與儀器

BB430型密煉機，日本Kobe Steel公司產(chǎn)品；MDR2000型無轉(zhuǎn)子硫化儀和MV2000型門尼粘度儀，美國阿爾法科技有限公司產(chǎn)品；QLB-D型平板硫化機，湖州橡膠機械廠產(chǎn)品；LX-A型硬度計，上?；C械四廠產(chǎn)品；H10 KS型電子拉力機，英國Hounsfield公司產(chǎn)品；101A-1型老化試驗箱，上海實驗儀器廠有限公司產(chǎn)品。

2.4 試樣制備

膠料混煉分兩段在密煉機中進行。一段混煉加料順序為：NR→炭黑→氧化鋅等小料→排膠；二段混煉加料順序為：一段混煉膠→不溶性硫黃、促進劑、防老劑→排膠→下片。

膠料在平板硫化機上硫化，硫化條件為150℃×30 min。

2.5 性能測試

膠料各項性能按相應國家標準進行測試。

2.6 結(jié)果與討論

2.6.1 硫化特性

膠料的硫化特性如表4所示。從表4可以看出，與空白配方D膠料相比，采用硼?；挼呐浞紸，B，C膠料的Fmax增大，門尼焦燒時間t5和正硫化時間t90縮短，說明膠料中加入硼酰化鈷有助于提高生產(chǎn)效率；配方A膠料的硫化速度明顯快于配方B和C膠料。

表4 膠料的硫化特性

2.6.2 物理性能

膠料的物理性能如表5所示。從表5可以看出，在4個配方膠料中，配方A膠料綜合物理性能最佳。

表5 膠料的物理性能

2.6.3 與鋼絲粘合性能

膠料與鋼絲簾線的粘合性能如表6和圖1所示。從表6可以看出：與空白配方D膠料相比，老化前后添加硼?；挼呐浞紸，B和C膠料與鋼絲簾線的粘合強度均大幅提高；熱空氣老化及鹽水浸泡后配方A膠料與鋼絲簾線的粘合強度較高，配方C膠料與鋼絲簾線的粘合強度較低。

表6 膠料與鋼絲的粘合性能

圖1 硼?；捙鸷繉δz料與鋼絲簾線粘合性能的影響

綜上所述，添加硼酰化鈷的膠料與鋼絲簾線的粘合性能大大優(yōu)于不含硼?；挼哪z料；含不同硼酰化鈷膠料的粘合性能差異較大，配方A膠料的粘合性能明顯高于配方B和C膠料，這與硼?；挼慕Y(jié)構(gòu)有很大的關聯(lián)性。硼?；捙鹳|(zhì)量分數(shù)在0.011～0.012時，其結(jié)構(gòu)最穩(wěn)定，膠料的粘合性能和綜合物理性能較好。

3 結(jié)論

（1）采用ICP-OES法能快速、準確地測定硼?；挼呐鸷?。

（2）硼酰化鈷的硼含量與其膠料的綜合性能有較很強的相關性。硼?；捙鹳|(zhì)量分數(shù)在0.011～0.012時，膠料的粘合性能和綜合物理性能較好。