王愛盛，徐 凱，孫艷玲，馬曉飛

（山東華盛橡膠有限公司，山東 東營 257000）

骨架材料對輪胎起支撐作用，使輪胎承受車輛負(fù)荷以及行駛過程中不產(chǎn)生嚴(yán)重變形。骨架材料的直徑、密度與捻度等結(jié)構(gòu)性質(zhì)在很大程度上決定了其拉伸與扭轉(zhuǎn)性能，從而影響輪胎的使用壽命和噪聲[1]。

骨架材料的性能除了受結(jié)構(gòu)影響外，與材質(zhì)也有很大關(guān)系。對骨架材料與橡膠的粘合性能而言，纖維簾線的粘合性能一般優(yōu)于鋼絲簾線，因此廠家常通過在鋼絲簾線表面添加鍍層以增強其與橡膠的粘合性能。鍍層中的金屬離子種類與含量直接影響鋼絲簾線與橡膠的粘合性能。對拉伸性能而言，鋼絲簾線一般優(yōu)于纖維簾線，而纖維簾線因其材質(zhì)不同而性能各異。纖維骨架材料易吸潮，不僅影響其物理性能[2-4]，甚至在高溫硫化環(huán)境中會因水分受熱蒸發(fā)而產(chǎn)生氣泡。

由于骨架材料的性能直接影響輪胎的性能與壽命，因此對骨架材料進行分析評價很有必要[5]。呂青等[6]將鋼絲簾線試樣溶解后用電感耦合等離子體發(fā)射光譜（ICP-OES）儀測試了鈷離子含量；王寶玉等[7]采用ICP-OES測試了銅離子含量，并采用X射線熒光光譜法與分光光度法測試了錫離子含量。

本工作分別采用ICP-OES儀和氣相色譜-質(zhì)譜（GC-MS）聯(lián)用儀測試4種胎圈鋼絲鍍層的金屬離子含量和3種纖維簾線的熱裂解產(chǎn)物，為輪胎行業(yè)檢測和選用適宜的骨架材料提供參考。

1 實驗

1.1 試樣

胎圈鋼絲：HT低錫銅絲A（1#試樣）、HT低錫銅絲B（2#試樣）、HT高錫鋼絲A（3#試樣）、HT高錫鋼絲B（4#試樣）。

纖維簾線：聚酰胺66纖維簾線（5#試樣）、聚酯纖維簾線（6#試樣）、人造絲簾線（7#試樣）。

1.2 主要儀器

Avio200型ICP-OES儀，美國PE公司產(chǎn)品；GC-MS聯(lián)用儀，日本島津公司產(chǎn)品；EGA/PY-3030D型微爐式熱裂解器，日本Frontier公司產(chǎn)品。

1.3 試驗條件

1.3.1 ICP-OES儀

設(shè)置等離子體氣流量為10 mL·min-1，輔助氣流量為0.2 mL·min-1，霧化器流量為0.55 mL·min-1，功率為1 300 W，光源穩(wěn)定時間為15 s，銅離子檢測波長為327.393 mm，錫離子檢測波長為206.200 mm。

1.3.2 GC-MS聯(lián)用儀

GC載氣為氦氣，進樣口溫度為300 ℃，分流比為100，吹掃氣流量為3 mL·min-1，初始溫度為50℃，以10 ℃·min-1的速率升溫至300 ℃并保持15 min；MS離子源溫度為250 ℃，從0.5 min開始掃描，掃描間隔時間為0.5 s，掃描速度為1 000 amu·s-1，初始質(zhì)荷比（m/z）為29，結(jié)束m/z為500。

1.4 分析測試

1.4.1 胎圈鋼絲

（1）繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線。分別準(zhǔn)確移取1 000 mg·mL-1的銅離子標(biāo)準(zhǔn)溶液1，3，5，7 mL，準(zhǔn)確移取10 mg·L-1（低錫）或100 mg·L-1（高錫）標(biāo)準(zhǔn)溶液1，3，5，7 mL于100 mL容量瓶中，再加入5 mL鹽酸，然后用超純水定容，搖勻備用。

（2）試樣制備。準(zhǔn)確稱取10 g試樣，加入20 mL氨水，再加入4 mL過氧化氫（分4次加入，每次約加入1 mL），反應(yīng)完全后將試樣加熱至沸騰且溶液變混濁，以除去氨水和過氧化氫，然后加入5 mL的鹽酸中和，最后加入5 mL鹽酸并用超純水稀釋至100 mL，搖勻后裝入試管備用。

（3）測試。將標(biāo)準(zhǔn)溶液和試樣溶液放入ICPOES儀的自動進樣器內(nèi)，在工作軟件中編輯試樣信息并設(shè)置儀器試驗條件，依次進行測試，要求標(biāo)準(zhǔn)曲線校正系數(shù)≥0.999。

1.4.2 纖維簾線

熱裂解器的裂解溫度為600 ℃，熱裂解器與GC連接處溫度為300 ℃，設(shè)置好儀器參數(shù)后，將1 mg試樣放入熱裂解器進樣盅內(nèi)，打開排氣旋鈕，排氣20 s后關(guān)閉旋鈕，待儀器準(zhǔn)備就緒后開始試驗。通過GC-MS聯(lián)用儀分析，得到纖維簾線的總離子流譜，對譜圖的特征碎片峰質(zhì)譜在NIST譜庫中進行檢索對比分析。

2 結(jié)果與討論

2.1 胎圈鋼絲

檢測1#和2#試樣銅離子和錫離子的質(zhì)量分?jǐn)?shù)及鍍層質(zhì)量，并計算其相對標(biāo)準(zhǔn)偏差（RSD），結(jié)果分別見表1和2。

從表1和2可以看出，1#和2#試樣的銅離子和錫離子在溶液中的質(zhì)量濃度、在鍍層中的質(zhì)量分?jǐn)?shù)及鍍層質(zhì)量的RSD均小于2%，說明本工作測試方法具有良好的精密度。

表1 1#試樣的金屬離子質(zhì)量分?jǐn)?shù)和鍍層質(zhì)量檢測結(jié)果

測試3#和4#試樣中銅離子和錫離子的質(zhì)量分?jǐn)?shù)和鍍層質(zhì)量，并計算其標(biāo)準(zhǔn)偏差（S），結(jié)果見表3。

從表3可以看出，3#和4#試樣鍍層中銅離子和錫離子的質(zhì)量分?jǐn)?shù)S的絕對值均小于5%，表明本工作測試方法具有良好的準(zhǔn)確性。

表2 2#試樣的金屬離子質(zhì)量分?jǐn)?shù)和鍍層質(zhì)量檢測結(jié)果

表3 3#和4#試樣的金屬離子質(zhì)量分?jǐn)?shù)和鍍層質(zhì)量檢測結(jié)果

4種胎圈鋼絲試樣中銅離子和錫離子的質(zhì)量分?jǐn)?shù)及鍍層質(zhì)量檢測結(jié)果與廠家指標(biāo)對比見表4。

表4 4種胎圈鋼絲試樣的金屬離子質(zhì)量分?jǐn)?shù)和鍍層質(zhì)量檢測結(jié)果與廠家指標(biāo)對比

從表4可以看出：3#和4#試樣作為高錫鋼絲，其錫離子的質(zhì)量分?jǐn)?shù)明顯大于1#和2#試樣；4種胎圈鋼絲試樣的銅離子和錫離子的質(zhì)量分?jǐn)?shù)及鍍層質(zhì)量均在廠家指標(biāo)范圍內(nèi)。

2.2 纖維簾線

5#試樣的GC-MS總離子流譜見圖1。

分析圖1并通過檢索可以得出：保留時間為3.167 min的1#物質(zhì)為環(huán)戊酮；保留時間為3.600 min的2#物質(zhì)為1-氨基-5-己烯；保留時間為3.700 min的3#物質(zhì)為正己胺；保留時間為22.250 min的4#物質(zhì)為1，8-二氮雜環(huán)十四烷-2，7-二酮。

6#試樣的GC-MS總離子流譜見圖2。

分析圖2并通過檢索可以得出：保留時間為1.525 min的1#物質(zhì)為甲酸乙烯酯；保留時間為8.117 min的2#物質(zhì)為N-甲氧基-N-甲基苯甲酰胺；保留時間為14.342 min的3#物質(zhì)為5-乙基-5-苯基海因；保留時間為20.958 min的4#物質(zhì)為苯甲酰甲酸乙酯。

7#試樣的GC-MS總離子流譜見圖3。

分析圖3并通過檢索可以得出：保留時間為1.508 min的1#物質(zhì)為二氧化碳；保留時間為1.817 min的2#物質(zhì)為乙醛；保留時間為2.150 min的3#物質(zhì)為1-羥基-2-丙酮；保留時間為4.342 min的4#物質(zhì)為苯乙烯。

以上結(jié)果顯示，在每種纖維簾線試樣中檢出的物質(zhì)在其他2種試樣的譜圖中均未發(fā)現(xiàn)，可以依此明顯區(qū)分3種纖維簾線的材質(zhì)。

3 結(jié)語

本工作采用ICP-OES儀測試了胎圈鋼絲中的銅離子和錫離子的質(zhì)量分?jǐn)?shù)及鍍層質(zhì)量，測試結(jié)果的RSD小于2%，S絕對值小于5%，表明本工作測試方法的精密度和準(zhǔn)確性良好。還采用Py-GCMS分析了聚酰胺66、聚酯與人造絲3種纖維簾線的總離子流譜，發(fā)現(xiàn)其裂解產(chǎn)物各不相同，可以依此區(qū)分3種纖維簾線的材質(zhì)。