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?；挿肿咏Y(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?；捲诹蚧瘻囟认陆怆x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?；捠怯行У木徫g劑[1]。

圖1 硼?；挼姆肿咏Y(jié)構(gòu)

硼?；挼拟捹|(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.21～0.23，硼質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.011～0.013時，硼酰化鈷的n=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?；挼呐鸷渴窃u估硼酰化鈷質(zhì)量的重要指標(biāo)，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(xué)滴定法測定硼含量不僅耗時、耗力，而且準(zhǔn)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(biāo)準(zhǔn)溶液（濃度為1 000 mg·L-1），硝酸（質(zhì)量分?jǐn)?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)過粗磨的硼酰化鈷樣品置于燒杯中，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(biāo)準(zhǔn)溶液配制出濃度分別為0，1，40，120和200 mg·L-1的硼離子標(biāo)準(zhǔn)溶液。

1.3 測試方法

先檢測硼離子標(biāo)準(zhǔn)溶液，其分析譜線最小相關(guān)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(biāo)準(zhǔn)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(biāo)準(zhǔn)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(biāo)準(zhǔn)溶液，工作曲線線性回歸方程和相關(guān)因數(shù)如表1所示。

表1 硼離子標(biāo)準(zhǔn)溶液工作曲線線性回歸方程及相關(guān)因數(shù)

（6）精度及加標(biāo)回收率

采用ICP-OES法對3種硼酰化鈷樣品進行加標(biāo)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(biāo)準(zhǔn)偏差滿足分析測定的要求。

表2 硼濃度測定及加標(biāo)回收率

1.5 測試結(jié)果

硼?；挼呐鹳|(zhì)量分?jǐn)?shù)測試結(jié)果分別為：0.011 8（1#硼?；挘?，0.016 5（2#硼?；挘?，0.021 2（3#硼?；挘?/p>

為了考察硼?；挼呐鸷繉δz料性能的影響，進行硼?；拺?yīng)用試驗。

2 硼?；拺?yīng)用試驗

2.1 主要原材料

天然橡膠（NR），牌號STR20，泰國產(chǎn)品；炭黑N375，上?？ú┨靥亢谟邢薰井a(chǎn)品；1#～3#硼?；挘ɡ砘阅苋绫?所示），美國OMG公司提供，3種硼酰化鈷除了硼含量差異較大外，其余理化性能基本接近。

表3 3種硼?；挼睦砘阅?/p>

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?；挘浞紹采用2#硼?；挘浞紺采用3#硼?；?，配方D為空白配方（不加硼?；挘?。

2.3 主要設(shè)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，上海化工機械四廠產(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(yīng)國家標(biāo)準(zhǔn)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?；捰兄谔岣呱a(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，老化前后添加硼酰化鈷的配方A，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 硼酰化鈷硼含量對膠料與鋼絲簾線粘合性能的影響

綜上所述，添加硼?；挼哪z料與鋼絲簾線的粘合性能大大優(yōu)于不含硼酰化鈷的膠料；含不同硼?；捘z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(guān)聯(lián)性。硼酰化鈷硼質(zhì)量分?jǐn)?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(zhǔn)確地測定硼酰化鈷的硼含量。

（2）硼?；挼呐鸷颗c其膠料的綜合性能有較很強的相關(guān)性。硼?；捙鹳|(zhì)量分?jǐn)?shù)在0.011～0.012時，膠料的粘合性能和綜合物理性能較好。