绿色轮胎胎面胶配方研究进展_蒋鹏程
专论?综述 合成橡胶工业,2009-07-15,32(4):332～338
CH I N A SY NTHETI C RUBBER I N DUSTRY
绿色轮胎胎面胶配方研究进展
蒋鹏程,陈福林,曹有名,周彦豪,张海燕
(广东工业大学材料与能源学院,广东广州510006)
摘要:根据绿色轮胎胎面胶配方的总体发展方向和性能要求,综述并讨论了绿色轮胎胎面胶在橡胶
品种、填充体系、硫化体系以及增塑剂、防老剂、加工助剂等方面的进展情况和研究开发思路。
关键词:绿色轮胎;胎面胶;橡胶品种;;硫化体系;综述
中图分类号:T Q33611+1 文献标识码:A 文章编号:1000-1255(2009)04-0332-07
绿色轮胎的特点是同时具有低滚动阻力、高抗湿滑性及高耐磨性。绿色轮胎技术包括结构设计、原材料选择及配合、成型加工等方面。对绿色轮胎的总体要求是节能、安全、耐用。其中,降低滚动阻力并保证抗湿滑性能良好是对绿色轮胎最基本的要求[1],而这与轮胎胎面胶的结构组成密切相关。本工作从绿色轮胎胎面胶的基本性能要求出发,对近年来国内外绿色轮胎胎面胶配方的研究进展进行综述,并加以分析讨论。
1 绿色轮胎的特点
滚动阻力、抗湿滑性及耐磨性被称为轮胎的三大行驶性能,它们之间相互影响、相互制约。为降低轮胎的滚动阻力,要求胎面胶的滞后损失小和玻璃化转变温度低;玻璃化转变温度的高低还可反映磨耗性能的优劣以及轮胎在冬季使用的适应程度;为提高湿抓着性,要求胎面胶的滞后损失大,这对轮胎滚动阻力有很大的影响[2]。因此,轮胎的滚动阻力、湿抓着性和耐磨性三者之间达到理想平衡显得尤为关键。国外许多学者通过大量研究,已经从理论上找到了解决湿抓着性和低滚动阻力相互矛盾的办法。研究表明,轮胎的滚动阻力主要是由轮胎胶料的动态变形和轮胎本身的质量引起的[3];在较低温度(-20～20℃)下具有较高的损耗因子(tanδ),且在较高温度下(50～70℃)具有较低tanδ的胎面胶,同时具有低滚动阻力和良好的抗湿滑性能[4-5]。可见,有关轮胎的滚动阻力、抗湿滑性与tanδ、温度和频率之间的关系等方面的研究成果,对于轮胎胎面胶的制备和绿色轮胎技术的发展具有明显的实践指导意义。
2 绿色轮胎胎面胶配方研究进展
211 橡胶品种
天然橡胶(NR)具有优异的力学性能、抗湿滑性能、耐低温性能、耐磨性能和加工性能;顺丁橡胶(BR)具有优异的耐磨性、耐寒性和弹性,是制备低滚动阻力和低生热轮胎的最佳原材料;选择合适的苯乙烯和乙烯基组合,可使溶聚丁苯橡胶(SS BR)的弹性、耐寒性、低滞后损失等性能达到较好的平衡,其抗湿滑性能特别是高速下的制动性能非常好。多年来,胎面胶都选择NR、BR、SS BR的二元或(和)三元并用组合。例如,NR/ SS BR/BR的并用比为60/20/20(质量比)时所制备的胎面胶有良好的湿抓着性和低的滚动阻力[3];颜晋钧等[6]认为NR分别与BR和SS BR并用时轮胎滚动阻力介于二并用胶种之间。
近年来,轮胎用新型橡胶的开发已有不少报道。这些具有与传统的NR、BR或SS BR不同微观结构或经过改性的橡胶品种,由于其突出的性能特点而越来越受到人们的重视。例如,用SS BR 代替乳聚丁苯橡胶(ES BR)已实现产业化。苯乙烯-异戊二烯-丁二烯三元共聚物(SI B R)、反式-1,4-聚异戊二烯(TP I)、环氧化NR、星形中乙烯基聚丁二烯橡胶、高乙烯基聚丁二烯橡胶
①收稿日期:2008-08-20;修订日期:2009-05-10。
作者简介:蒋鹏程(1981—),女,硕士研究生。
等已开始应用于高性能胎面胶的制备,为绿色轮胎橡胶品种的选择提供了更广泛的范围。
ES BR及其充油胶是胎面胶中应用最广泛的合成橡胶品种,轿车和轻型载重车用小型轮胎绝大部分甚至全部用ES BR制造,目前其用量已占NR的一半以上[7]。SS BR具有优异的低滚动阻力、良好的抗湿滑性能和较高的力学性能,但其回弹性和加工性欠佳,它可以替代ES BR并减少胶料的生热,例如80份(质量,下同)SS BR和20份NR并用已成为原配轿车轮胎胎面胶配方的基础[8]。部分氢化SS BR是通过对丁二烯链段中的1,2-链节加氢生成部分1-丁烯,进而生成苯乙烯-丁二烯-丁烯多元共聚物,可使其滚动阻力降低20%～50%[7]。
用充油NR部分替代充油ES BR时,不仅可以较大幅度地降低轮胎的滚动阻力,而且能提高其冰面抓着性能;以质量分数为25%～50%的充油NR替代充油ES BR时,对轮胎的湿牵引性能无不利影响[9]。胎面中含有一定量的TP I,轮胎会具有更长的使用寿命、更好的耐磨性、更低的滚动阻力和生热,说明TP I更适合于高性能轮胎的制备[10]。环氧化NR不仅保持着NR的高模量和高拉伸强度,而且还提高了轮胎的湿路面抓着力,同时滚动阻力亦有所降低;特别是环氧化率为25%的环氧化NR,用其制备轮胎的滚动阻力小于NR,湿抓着性优于充油ES BR[11]。
SI B R综合了耐磨、耐低温、抗湿滑、高牵引、低滚动阻力以及低油耗等诸多优点,成为综合性能更加全面的橡胶。Zhao等[12]的研究还发现,星形嵌段SI B R具有更低的滞后损失和更好的路面抓着性,几乎能满足理想胎面胶的总体性能要求。
新型聚丁二烯橡胶的开发为高性能绿色轮胎胎面胶的制备提供了更多选择。例如,乙烯基摩尔分数为50%的星形中乙烯基聚丁二烯橡胶与BR、线型中乙烯基聚丁二烯橡胶相比,具有更低的滚动阻力和高湿抓着性[13];当其乙烯基摩尔分数为70%时湿抓着性最佳,在与BR、高顺式1,4-异戊二烯橡胶共混时共混物表现出较好的弹性、滚动阻力和湿抓着性三者的综合平衡[14]。212 增强体系
中高增强性的炭黑、白炭黑、白炭黑/炭黑双相填充剂(CS DPF)等作为轮胎的主要增强材料,有助于提高硫化胶的定伸应力、耐撕裂性能及耐磨性能,改善轮胎的操纵性和抓着力。21211 炭 黑
以前主要使用中高增强性的炭黑,如中超耐磨炭黑和高耐磨炭黑来增强轮胎胎面胶,这种填充体系存在难分散、生热大、动态性能差等缺点。近年来,低滞后炭黑作为新型增强填料被广泛应用于高性能轮胎中,单独使用时炭黑的用量大致为50～75份。低滞后炭黑具有结构高、聚集体尺寸分布较宽、表面活性高的特点。高结构炭黑具有较多高度枝状聚集体,在轮胎胎面胶中与普通炭黑相比,它可以在较低的用量下具有较高的增强作用,从而在降低胎面胶滚动阻力的同时使其保持较好的耐磨性。同时高结构炭黑的聚集体尺寸分布相对较宽,即小的聚集体嵌入到大的聚集体中,这样会提高有效填充密度,有助于降低胎面胶的滚动阻力。高结构炭黑还能赋予胎面胶与用白炭黑/硅烷偶联剂填充时相似的低滚动阻力,同时又具有较好的加工性能。研究发现,与采用中超耐磨炭黑N234的载重轮胎胎面胶相比,采用低滞后炭黑DZ-11和DZ-13的胎面胶胶料的物理性能基本保持不变,却能显著降低胶料生热及轮胎的滚动阻力[15-16]。李炳炎[16]在NR中填充了50份Vulcaan5H高结构炭黑,与中超耐磨炭黑N220相比,其填充硫化胶的耐磨性在不同的苛刻条件下都更为优异,且在不同负荷下的滚动阻力降低约8%～10%。
21212 白炭黑
用在胎面胶中的白炭黑主要是沉淀法白炭黑,粒径为16～100n m,比表面积为40～170m2/g,二氧化硅质量分数为87%～95%。与炭黑增强胶料相比,使用偶联剂的白炭黑增强胶料的tanδ在低温时相似,而在高温下较小;另外,白炭黑增强胶料在低温下还显示出硬度增加不大的特征,低温下硬度较低可使轮胎与潮湿路面的接地面积增大,抗湿滑性较好。Schwarz[17]认为大部分胎面胶材料中已经以白炭黑代替了炭黑,并且替代的平均比例是1/2(即用2份白炭黑代替1份炭黑),这样可节省燃料,尤其是降低了轮胎的滞后损失。
在不使用偶联剂时,沉淀法白炭黑用于胎面胶时的滚动阻力降低,而冰牵引性能提高;使用偶联剂后可缩短胶料的焦烧和硫化时间,改善其抗裂口增长性,提高扯断伸长率、硬度和300%定伸应力,同时不影响tanδ。宁凯军等[18]认为,胎面胶中含有沉淀法白炭黑与具有相同硬度和耐磨性
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的炭黑填充物相比,可更好地改善其抗裂口增长性及撕裂强度。在丁苯橡胶(S BR)/丁腈橡胶(NBR)共混体系中加入沉淀法白炭黑制成的乘用车胎胎面胶的滚动阻力减小了50%,而干、湿牵引性能没有明显的改变。Ah mad[19]在对填充白炭黑的S BR/BR轿车轮胎胎面胶的研究中也得到了同样的结论。
普通沉淀法白炭黑可以降低轮胎的滚动阻力,而采用高分散性白炭黑可使轮胎获得比前者更好的综合性能(例如低黏度、低滚动阻力、高湿路面抓着力和低磨耗)[20]。高分散性白炭黑具有分散性好、易加工的优点,但高价格限制了它的应用。
白炭黑用量也能影响NR胎面胶的滚动阻力。王妮妮等[21]认为在白炭黑/炭黑增强的SI B R 胶料中,随着白炭黑用量的增加,胶料的硫化时间延长,弹性增大,滚动阻力明显降低,白炭黑用量在20份左右时橡胶的综合性能达到最佳。
Harl od[22]的研究表明,在ES BR/BR并用轿车轮胎胎面胶中,掺入质量分数为50%的经硅烷偶联剂改性的白炭黑可以降低滚动阻力25%,而不损失其抗湿滑性能和耐磨性能;在NR/充油BR 并用轿车轮胎胎面胶中,掺入质量分数为60%的经硅烷偶联剂改性的白炭黑可以降低滚动阻力18%,而不损失其抗湿滑性能和耐磨性能。
总之,白炭黑一般与炭黑并用作为绿色轮胎胎面胶的增强剂,可以使胶料达到高性能轮胎胎面胶所要求的滚动阻力、抗湿滑性与耐磨性的平衡,满足一定频率条件下对tanδ与温度之间关系的要求。
21213 CS D PF
CS DPF由炭黑相和分散在炭黑相中的白炭黑相构成,能够提高橡胶与填充剂之间的相互作用,降低填料与填料之间的相互作用,大幅度降低轮胎的滚动阻力,提高其牵引力,但却不降低传统炭黑的耐磨性能。与炭黑和白炭黑相比,填充CS DPF的胶料能够较好地实现轮胎胶料中耐磨性能、滚动阻力和湿滑性能之间的平衡,具有高耐磨、低生热和低滚动阻力等特点,同时CS DPF克服了白炭黑加工性能差的缺点。W ang等[23-24]研究表明,与炭黑和白炭黑相比,CS DPF与橡胶间的相互作用较强,而CS DPF自身之间的相互作用较弱,因此填充CS DPF的胶料在高温下具有较低的滞后损失和滚动阻力,耐磨性能得以明显提高;以CS DPF取代传统填料可以大幅度改进胎面的滚动阻力与湿抓着性之间的平衡。
熊佳等[25]研究发现,在相似的混炼工艺和胶料配方条件下,与炭黑和白炭黑填充的胶料相比, CS DPF可以使胶料的tanδ与耐磨性能达到最佳平衡;另外CS DPF在混炼和挤出过程中具有良好的加工性能,所需偶联剂比白炭黑填充胶料要少。21214 短纤维
短纤维/橡胶复合材料(SFRC)能够将橡胶的柔性和短纤维的刚性很好地结合在一起,从而赋予材料以高模量、高抗刺扎性、高撕裂强度、低伸长下的高应力、耐定负荷疲劳、低生热、耐溶胀和抗蠕变等优良性能[26-27]。短纤维在SFRC中的取向对其性能有很大影响。研究结果表明,短纤维在SFRC中的径向取向(沿轮胎半径方向取向)、周向取向(环绕轮胎圆周方向取向)和轴向取向(沿轮胎轴向取向)均可降低轮胎滚动阻力10%～17%[28]。
添加短纤维对轮胎滚动阻力的影响主要有2个方面:一是短纤维的加入可以提高轮胎的刚性,使轮胎在行驶过程中承受同样载荷时的下沉量明显减小,即轮胎的变形减小,因而滚动阻力也减小;二是将短纤维用于轮胎可使胎面的摩擦系数降低,滚动阻力系数降低,因而滚动阻力相应减小[29]。Rabin[30]用芳香聚酰胺纤维改进了胎面胶的滞后损失和疲劳、弯曲性能,从而提高了轮胎的综合性能。
由于短纤维与橡胶基质间主要依赖范德华力作用,使得短纤维与橡胶界面的黏合较弱,同时由于有些短纤维在橡胶基质中难于分散,特别是短纤维在轮胎加工过程中的取向难以达到理想状态,致使SFRC在轮胎中难以取得工业化应用。21215 淀 粉
淀粉密度低,表面羟基密度高,极性高,来源广泛,价格低廉,作为轻质增强填料可以降低轮胎的滞后损失。葛会勤[31]研究了一种经过处理的玉米淀粉衍生物填充剂对轮胎胎面胶性能的影响,结果表明,与含有沉淀法白炭黑的绿色轮胎相比,纳米级淀粉聚合物改性轮胎的滚动阻力降低了25%,同时还能减少噪音和刹车牵引力,使用寿命延长19%。
Agra wal等[32]研究玉米淀粉增强NR/S BR时发现,玉米淀粉粒径为200目时虽可提高NR的热稳定性,但无增强效果;以炭黑部分取代玉米淀
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粉后胎面胶的摩擦损耗及60℃时的tanδ得到改善。酵母粉作为偶联剂用于玉米/炭黑填料体系中时,通过玉米淀粉表面改性增强了聚合物与填料之间的相互作用,优化了胎面胶性能[33]。目前对淀粉作为胎面胶填料的研究仍在深入进行中,尚未取得突破性进展。
213 偶联剂
[双(三乙氧基甲硅烷基丙基)]四硫化物(Si69)是一种适用于橡胶硫化体系的硅烷偶联剂,能有效提高橡胶和填料的相容性,还可改善体系的耐老化性能和硫化还原性,并可与硫黄一起达到硫化平衡,是目前高性能轮胎常用的增强材料改性剂之一。王妮妮等[21]的研究表明,Si69在SI B R胶料中的最佳用量为白炭黑质量分数的8%～10%;在ES BR/BR或NR/充油BR并用轿车轮胎胎面胶中,并用经硅烷偶联剂改性的白炭黑和炭黑可以降低其滚动阻力,而不损失抗湿滑性能和耐磨性能[22];在NR/BR/NBR共混胶中,不论是白炭黑还是炭黑增强体系,Si69的加入都能显著增大0℃附近的tanδ,同时明显降低60℃附近的tanδ,表明将该共混胶作为轮胎胎面胶使用能显著改善胎面的抗湿滑性能和降低滚动阻力[34]。
214 硫化体系
胎面胶通常采用由硫化剂、促进剂、活性剂及(或)防焦剂、抗硫化返原剂等组成的半有效硫黄硫化体系硫化。半有效硫黄硫化体系能使硫化胶中单硫键和多硫键的比例适中,从而使硫化胶的拉伸强度和耐疲劳性能达到平衡,耐热、耐老化性能和抗硫化返原性也较好,使轮胎的耐磨性有较大的改善。
21411 促进剂
轮胎属于大型制品,加工工序复杂,需要胶料有较长的焦烧时间和抗硫化返原性。因此胎面胶一般选择以次磺酰胺类为主的后效性促进剂,用量为112～215份。其中含吗啉基的N-氧二亚乙基硫代氨基甲酰-N-氧二亚乙基次磺酰胺、N-氧联二亚乙基-2-苯并噻唑次磺酰胺(促进剂NOB S)和N,N-二环己基-2-苯并噻唑次磺酰胺(促进剂DZ)会产生亚硝基吗啉,在国内外的产量和用量在逐渐减少。不产生亚硝胺的N-环己基-2-苯并噻唑次磺酰胺(促进剂CZ)、N-叔丁基-2-苯并噻唑次磺酰胺(促进剂NS)已成为主导产品。而焦烧期比促进剂CZ和促进剂NS更长的2-叔戊基苯并噻唑次磺酰胺、N-环己基-双-(2-苯并噻唑)次磺酰胺和N-叔丁基-2-双苯并噻唑次磺酰胺作为新型环保的次磺酰胺类促进剂已开始进入市场和生产应用领域。次磺酰氨基的碱性和位阻对硫化后效性和促进硫化功效均有影响。在用量相同的情况下,次磺酰胺类促进剂的硫化速率和硫化程度由小到大的顺序为CZ, NS,NOB S,DZ,而抗焦烧性则相反。
次磺酰胺类促进剂与秋兰姆类或胍类促进剂并用可提高胶料的硫化速率、交联密度和定伸应力,一般第2促进剂用量为0～013份。例如在次磺酰胺硫化体系中添加少量(质量分数为011%～012%)的二硫化四苄基秋兰姆就能提高胶料的硫化速率,而不影响其焦烧特性[35]。21412 活性剂和硫化剂
胎面胶通常使用的活性剂为并用的间接法氧化锌和硬脂酸,一般间接法氧化锌用量为3～6份,硬脂酸用量为115～215份。另外,硬脂酸锌以及其他锌皂混合物也常代替氧化锌和硬脂酸使用,用量一般为3～5份。近年来利用纳米氧化锌的界面效应,可以增大表面反应活性,从而实现了减量替代普通氧化锌。在轮胎胶料中使用纳米氧化锌能显著提高硫化胶的耐磨性、H抽出力和撕裂强度,改善制品性能[36]。但是纳米氧化锌在胶料中的分散问题有待于解决。
制造轮胎时的硫化剂可以用硫黄和载硫体。与单体硫黄相比,不溶性硫黄不容易喷霜,使硫化胶主要生成低硫键,分子内的结合硫下降,这有利于轮胎的低温使用性能[37]。用载硫体作硫化剂在橡胶硫化时主要形成单硫键或双硫键,硫化胶的抗热氧老化和抗硫化返原性能较好。常用于胎面胶低硫硫化体系中的载硫体有硫化剂N,N′-二硫代二己内酰胺、多硫化烷基酚(如Vultac2～7系列)和脂肪族多硫化合物(如VA-7)等。这些载硫体的用量随其含硫量及硫黄用量的不同而异。在胎面胶中并用硫黄和载硫体时,一般硫黄用量为015～112份,载硫体用量为018～210份。21413 防焦剂和抗硫化返原剂
目前最常用、最有效的防焦剂是N-环己基硫代邻苯二甲酰亚胺,用量为011～013份,它在含有次磺酰胺类促进剂的硫黄硫化体系中的作用明显。防焦剂在延迟硫化的同时或多或少会减缓胶料的硫化速率,且有可能降低交联度,所以不宜
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第4期 蒋鹏程等1绿色轮胎胎面胶配方研究进展
大量使用。在设计硫黄硫化体系时应首先考虑促进剂的品种及用量,不宜采用大量快速促进剂及大量防焦剂的配合。
抗硫化返原剂自20世纪90年代后期成为最新一族橡胶助剂以来,在NR、S BR及BR为主的橡胶制品中的使用越来越普遍[38-39]。例如, 1,6-双(N,N-二苄基硫代氨基甲酰二硫化)己烷(K A-9188)在轿车轮胎和载重轮胎胎面胶中可以稳定橡胶硫化网络,使胎面胶的综合性能显著改善;六亚甲基-1,6双硫代硫酸钠二水合物/硫黄/促进剂/硬脂酸体系能够提高NR为主的硫化胶的综合性能[40]。
215 加工助剂
在胎面胶配合方面使用的加工助剂主要有均匀剂、分散剂和增黏剂3类。
均匀剂又称为均化剂,可在不影响胶料力学性能和硫化胶性能的前提下促进不同相对分子质量、不同极性、不同黏度的橡胶快速、均匀地混合,稳定相态结构,并且有增塑、增黏和润滑功效,可显著提高共混胶料的加工性能,降低能耗。有些均匀剂还可提高硫化胶的性能,如拉伸强度、屈挠性和扯断伸长率,改善其耐老化性能,降低胎面胶的滚动阻力[41]。均匀剂主要由极性和黏度不同的脂肪烃、芳香烃或酚醛树脂组成。均匀剂在胎面胶中的用量一般为3～6份。
分散剂可在分散体系形成过程中促进填料在橡胶中的分散,防止已分散的粉体再度集聚,使体系保持长时间的稳定,防止粘辊,减少焦烧,缩短加工时间。分散剂的品种很多,但其主要成分多为脂肪酸酯和金属皂类与界面活性剂的混合物。这些物质的共同特点是自身不容易凝聚,界面活性较高,容易与一些极性或非极性物质产生一定的物理吸附作用。当其加入到橡胶中时对填料粒子产生阻隔、分离,减小填料粒子间的相互作用,使其不容易聚集,改善填料在橡胶中的分散状况,降低胶料黏度,提高其流动性。分散剂在正常用量下对胶料的硫化速率和硫化胶的性能没有明显的影响,若用量过大则会降低胶料的拉伸强度和硬度,而使扯断伸长率提高。这是由于过多的分散剂削弱了橡胶与填料之间、橡胶分子之间的相互作用之故[42]。有些分散剂起着软化剂的作用,用量过多时硫化制品会有喷霜现象。所以分散剂的用量一般要控制在3份以下。
在胎面胶胶料中加入增黏剂能够提高胶料的自黏性和轮胎的成型黏性,以减少因胶料缺黏必须手工涂刷汽油或胶浆所造成的浪费,实现轮胎生产的联动化,提高生产效率。可以作为增黏剂使用的有烷基酚醛树脂、古马隆树脂、萜烯树脂、改性二甲苯树脂、石油树脂或改性松香等。这些增黏剂在用量为3～5份时即可明显提高胶料的自黏性。此外它们还具有提高橡胶与填料之间的湿润性、减少胶料或硫化胶的喷霜及提高胶料在受热情况下的流动性等作用。
216 增塑剂和防老剂
芳烃油和煤焦油在胎面胶中与橡胶的相容性优异,煤焦油在橡胶混炼过程中还具有促进炭黑分散、提高硫化胶耐热性的效果。但芳烃油和煤焦油都存在毒性和污染问题,目前煤焦油已基本停止使用,而芳烃油还广泛应用于轮胎生产中,其最佳替代品———环保芳烃油已投入工业化生产。环保芳烃油是将芳烃油经溶剂萃取和氢化处理以去除大部分多环芳烃,使多环芳香族化合物质量分数小于3%的环保标准油品。赵平等[43]认为将环保芳烃油用于高填充轿车子午线轮胎胎面胶时,随着增强剂作用的增强,特别是用白炭黑部分代替炭黑后,胶料的扯断伸长率得以提高,抗湿滑性得到改善,生热及滚动阻力则降低。
在轮胎胎面胶中通常使用对苯二胺系列为主的防老剂,如N-异丙基-N′-苯基对苯二胺(防老剂4010NA)、N-(1,3-二甲基丁基)-N′-苯基对苯二胺(防老剂4020)及N-苯基-N′-(α-甲基苄基)对苯二胺。其中防老剂4010NA 为通用型,对臭氧和曲挠龟裂的防护性能极佳,喷霜较小,但硫化胶光照变色严重,易迁移到与其接触的材料表面而造成污染;防老剂4020的防护效能全面,不易喷霜,挥发性低,不易被水抽出,毒性很小,已成为橡胶用胺类防老剂的主导产品。对苯二胺类防老剂与2-硫醇基苯并咪唑(防老剂MB)、2,2,4-三甲基-1,2-二氢化喹啉聚合体(防老剂RD)并用能够产生明显的协同效应,可以提高硫化胶的耐热性和耐磨性,而且与石蜡并用不容易污染模具。对苯二胺类防老剂的用量一般为110～215份,防老剂MB或防老剂RD用量一般为0～2份。在轮胎胎面胶中加入1～3份石蜡(或微晶蜡),硫化后其会喷出制品表面,形成一层物理保护膜,可有效防止制品的臭氧龟裂。其中微晶蜡在硫化胶中的迁移速度相对较慢,形成防护膜的时间较长,但防护功效期也长[44]。
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3 结束语
轮胎的耐磨性、滚动阻力和抗湿滑性是目前汽车工业对轮胎最强调的性能,它们与轮胎胎面胶的结构组成密切相关。胎面胶的配方设计是根据轮胎的使用性能、胶料的加工工艺和成本的总体要求确定胶料中的各种组分及其配比的过程,重点是如何保持这三者的综合平衡。可以预见,随着绿色轮胎应用理论的深入发展,一些具有独特分子结构、具有低滚动阻力和高抗湿滑性能的橡胶品种的大量使用,高分散性白炭黑、低滞后炭黑、CS DPF的普及,无毒、成本/效能比更加优化的硫化体系、防护体系和加工助剂的出现,都将使绿色轮胎的发展前景更加广阔。
参考文献:
[1] 刘力,张立群,冯予星,等1绿色轮胎研究的发展[J]1橡胶
工业,1999,46(4):245-2481
[2] 游长江,贾德民,赵旭升,等1高性能轮胎用橡胶复合材料
应用理论研究进展[J]1轮胎工业,2000,33(7):387-3951 [3] 马连湘,张方良,崔琪,等1NR/S BR/BR共混胎面胶料动态
力学性能及生热特性研究[J]1弹性体,2005,15(5):44-
461
[4] Bond R,Mort on G F,Kr ol L H1A tail or2made poly mer f or tire
app licati ons[J]1Poly mer,1984,25(1):132-1401
[5] Nordsiek K H1The“integral rubber”concep t———an app r oach
t o an ideal tire tread rubber[J]1Kaut u Gumm i Kunstst,1985,
38(3):178-1851
[6] 颜晋钧,陈宏1胎面胶对轮胎滚动阻力的影响[J]1轮胎工
业,2007,27(1):11-141
[7] 于清溪1轮胎工业用橡胶材料现状与发展(二)[J]1橡胶
科技市场,2008(10):1-61
[8] 李花婷1SS BR在轮胎中的应用技术进展[J]1轮胎工业,
2005,25(5):259-2631
[9] W allace N R1O il extend natural rubber in passenger tire treads
[J]1Kaut u Gumm i Kunsts,1992,45(5):380-3891 [10] Song J ingshe,Huang Baochen,Yu D ingsheng1Pr ogress of
synthesis and app licati on of trans21,42polyis op rene[J]1Jour2
nal of App lied Poly mer Science,2001,82(1):81-891 [11] Baker C S L,Gelling I R,Newell R1Epoxidized natural rub2
ber[J]1Rubber Che m istry and Technol ogy,1985,58(1):
67-851
[12] Zhao Suhe,Zou Hua,Zhang Xingying1Structural mor phol ogy
and p r operties of star styrene2is op rene2butadiene rubber and
natural rubber/star styrene2butadiene rubber blends[J]1
Journal of App lied Poly mer Science,2004,93(1):336-3411 [13] Lu J ianm in,Zhang Xingying,Zhao Suhe,et al1Novel tin2cou2
p led star2shaped medium vinyl butadiene rubber(Ⅱ):V inyl
content,molecularweight,and their effects on p r operties[J]1
Journal of App lied Poly mer Science,2007,104(6):3924-
39301[14] Yoshilka A,Komur o K,Ueda A,et al1Structure and physical
p r operties of high2vinyl polybutadiene rubber and their blends
[J]1Pure App licati on Chem ical,1986,53(12):1697-
17061
[15] 于宝林,范汝新,刘敏,等1低滞后炭黑DZ-13的性能及
其在胎面胶中的应用研究[J]1轮胎工业,2008,28(1):
26-311
[16] 李炳炎1低滞后炭黑及其在轮胎工业中的应用[J]1中国
橡胶,2002,18(20):22-291
[17] Schwarz D L1Trends in tire design and the i m pact on reinf or2
cing fillers in radial car tires[J]1Materials and Design,
2001,22(5):369-3741
[18] 宁凯军,王小萍,贾德民1白炭黑的特性及其在胎面胶中
的应用[J]1合成橡胶工业,2001,24(3):182-1841 [19] Aha mda A1Energy saving tire with silica rich tread:US,
4519430[P]11985-05-281
[20] Bomal Y,T ouzet S,Barruel R,et al1Devel opments in silica
usage for decreased tyre r olling resistance[J]1Kaut u Gumm i
Kunstst,1997,50(6):434-4411
[21] 王妮妮,王启飞,廖明义1Si69/白炭黑/炭黑增强体系对
SI B R胎面胶性能的影响[J]1弹性体,2006,16(4):17-
201
[22] Harl od H1H i2Sil EZ2easy dis persity p reci p itated silica[N]1
Rubber and Plastics News,1995-07-31(12)1
[23] W angMengjiao,Kuts ovsky Y,Zhang Ping,et al1U sing car2
bon2silica dual phase filler i m p r ove gl obal comp r om ise be2
t w een r olling resistance,wear resistance and wet skid resist2
ance f or tires[J]1Kaut u Gumm i Kunstst,2002,55(1/2):
33-401
[24] 林向阳,管清军,黄义钢1炭黑/白炭黑双相填料在全钢载
重子午线轮胎胎面胶中的应用[J]1轮胎工业,2007,27
(12):743-7461
[25] 熊佳,黄英,李鹏,等1新型炭黑的发展及其在轮胎工业中
的应用[J]1合成橡胶工业,2004,27(6):388-3901 [26] 钦焕宇1国内外预处理短纤维综述及最新进展[J]1中国
橡胶,2006,22(13):36-371
[27] 李汉堂1短纤维/橡胶复合材料的发展前景[J]1现代橡
胶技术,2006,32(4):5-121
[28] 周彦豪1国产预处理尼龙短纤维在轮胎中的应用[J]1特
种橡胶制品,1999,20(6):10-121
[29] 程永悦1木质纤维素短纤维的性能及其在轮胎中的应用
[J]1轮胎工业,2004,24(1):18-291
[30] Rabin D N1A ra m id f or tire tread app licati ons[J]1Research
D iscl osure,2003(474):1052-10531
[31] 葛会勤1绿色轮胎胎面胶结构与性能的研究[D]1北京:
北京化工大学,20071
[32] Agra wal S L,Mandot S K,Mandal N,et al1Effect of corn pow2
der as filler inradial passenger tyre tread compound[J]1Jour2
nal of Materials Science,2006,41(17):5657-56651 [33] Agra wal S L,Mandot S K,Mandal N,et al1Yeast as coupling a2
gent f or corn filler in tyre tread co mpound[J]1Pr ogress in Rub2
ber Plastics Recycling Technol ogy,2005,21(3):231-2421 [34] 姜其斌,贾德民,严志云,等1偶联剂Si69对NR/BR/
?
7
3
3
?
第4期 蒋鹏程等1绿色轮胎胎面胶配方研究进展
NBR共混硫化胶性能的影响[J]1合成橡胶工业,2003,6
(5):292-2951
[35] W hite L1Che m icals p r ogress extends elast omer types used in
hose&belting[J]1Eur opean Rubber Journal,2000,182(2):
251
[36] 赵光辉,任敦泾,李建忠1我国橡胶助剂工业的现状及发
展[J]1世界橡胶工业,2007,4(4):32-371
[37] 顾铭权1现代硫黄硫化剂技术前沿———高分散、热稳定、
不喷硫、不产生亚硝胺的硫化剂[J]1橡胶工业,2004,51
(4):222-2231
[38] 樊云峰,温达1国内外橡胶助剂进展[J]1橡胶工业,
2003,50(3):180-1851[39] J ividen D,Kauf man H1A dis persi on aid for silica filler in rub2
ber compounds[J]1RubberWorld,2000,222(1):261 [40] 温达,罗秀娟,孙富强1抗硫化返原助剂的应用与进展
[J]1特种橡胶制品,2003,24(5):24-311
[41] 隋刚,赵素合1NR/BR/S BR共混胎面胶用均匀分散剂
[J]1合成橡胶工业,2001,24(2):91-951
[42] 陈福林,王志远,岑兰,等1加工助剂对炭黑填充丁腈橡胶
性能的影响[J]1合成橡胶工业,2007,30(4):280-2851 [43] 赵平,谢其诚,李文东1环保芳烃油对充油S BR性能的影
响[J]1轮胎工业,2007,27(3):151-1581
[44] 谭德征1石蜡在橡胶制品中的应用[J]1橡胶工业,1999,
46(9):529-5311
Progress in research of form ula for green ti re tread com pound
J iang Pengcheng,Chen Fuli n,Cao You m ing,Zhou Yanhao,Zhang Haiyan
(Faculty of M ateria ls and Energy,Guangdong U niversity of
Technology,Guangzhou510006,China)
Abstract:The devel opment ideas and p r ogress situati ons including rubber s pecies,filler syste m, cure syste m,p lasticizer,anti oxidant,p r ocessing agent were summarized and discussed according t o the t otal devel opmental directi on and perfor mance request of for mula f or green tire tread compound with 44references1
Keywords:green tire;tread compound;rubber s pecies;filler syste m;cure syste m;revie w
●国内简讯●
我国研发成功新型钒系乙丙橡胶催化剂 中
国科学院长春应用化学研究所和中国石油天然气股份有限公司吉林石化分公司联合研发成功新型钒系乙丙橡胶催化剂,有望替代进口钒系催化剂(VOCl
3
)。
新型钒系催化剂采用水相法合成技术,工艺
过程简单,易于大规模制备,避免了VOCl
3
催化剂高温氯化制备过程中的高腐蚀、高污染等缺点;
对空气、湿气相对不敏感,克服了VOCl
3催化剂
因极易水解造成的性能下降和贮存、运输成本高
的缺陷。该钒系催化剂的研制成功有利于进行乙
丙橡胶新牌号和新型烯烃共聚物的开发。
目前,该钒系催化剂已通过模试试验,在中国石油天然气股份有限公司吉林石化分公司中试装
置上合成了乙丙橡胶,其使用效果与进口VOCl
3催化剂相似,并达到了工业催化剂的各项要求
指标。
(郑宁来 供 稿)
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?合 成 橡 胶 工 业 第32卷
2020年橡胶技术网 - 橡胶配方大全参照模板
橡胶配方大全 橡胶配方设计的原则 橡胶配方设计的原则可以概况如下： 1、保证硫化胶具有指定的技术性能，使产品优质； 2、在胶料和产品制造过程中加工工艺性能良好，使产品达到高产； 3、成本低、价格便宜； 4、所用的生胶、聚合物和各种原材料容易得到； 5、劳动生产率高，在加工制造过程中能耗少； 6、符合环境保护及卫生要求； 任何一个橡胶配方都不可能在所有性能指标上达到全优。在许多情况下，配方设计应遵循如下设计原则： ①在不降低质量的情况下，降低胶料的成本； ②在不提高胶料成本的情况下，提高产品质量。要使橡胶制品的性能、成本和加工工艺可行性三方面取得最佳的综合平衡。用最少物质消耗、最短时间、最小工作量，通过科学的配方设计方法，掌握原材料配合的内在规律，设计出实用配方。 橡胶配方的表示形式 天然橡胶(NR)基础配方
注：硫化时间为140℃×10min，20min，40min，80min。NBS为美国国家标准局编写 丁苯橡胶(SBR)基础配方 Phr指每百质量份橡胶的分量数 注：硫化时间为145℃×25min，35min，50min 氯丁橡胶(CR)基础配方 注：硫化时间为150℃×15min，30min，60min 丁基橡胶(IIR)基础配方
注：硫化时间为150℃×20min ， 40min ，80min ；150℃×25min ，50min ，100min 丁腈橡胶（NBR ）基础配方 注：硫化时间为150℃×10min ， 20min ，80min 顺丁橡胶(BR)基础配方 注：硫化时间为145℃×25min ，35min ，50min 异戊橡胶（IR ）基础配方
【精品】橡胶英才网轮胎胶料配方设计
轮胎胶料配方设计 第一节轮胎各部件胶料配方设计 一、胎面胶、胎侧胶配方设计 1、胎面胶、胎侧胶性能要求 （1）胎面胶性能要求由于胎面是轮胎与路面直接接触的部位,承受着轮胎最苛刻的外应力作用,经常出现的损坏形式为胎面磨光、刺扎损坏、花纹崩花及裂口, 导致胎体爆破，影响轮胎的使用寿命。因此，胎面胶应具有优越的耐磨性，较高的 拉伸强度和撕裂强度，良好的耐老化、耐屈挠、耐热、抗刺扎和抗花纹沟裂口等性 能。 (2）胎侧胶性能要求胎侧即轮胎两侧，是侧向变形最大的部位，胎侧胶较薄， 用以保护胎体免受机械损伤及日光、风雨的侵蚀,其损坏形式为屈挠龟裂、机械损 伤。因此，胎侧胶应具有良好的强伸性能及耐屈挠龟裂、耐大气老化等性能。胎面胶、胎侧胶可用一种胶料制备,但一种胶料难以同时满足各种不同性能的
要求.目前大中型载重轮胎已普遍采用分层出形的复合胎面胶，既利于提高产品质 量，又可降低成本。分层压出形式常用的有以下三种形式。 ①胎冠上层用一种胶料，胎冠下层胶与胎侧共用一种胶料。 ②胎冠上、下层用一种胶料，胎侧用另一种胶料。 ③胎冠、胎肩、胎侧分别采用三种胶料。 2、胎面胶、胎侧胶配方 （1）胎面胶配方特点胎面胶与胎冠上层胶配方相同。 ①常用生胶品种有NR、SBR和BR.NR具优异的弹性、拉伸强度和耐磨性能， 是轮胎胶料中理想的胶种，虽然使用中出现裂口较快，但其扩展速率比SBR和BR 慢。SBR具有优良的耐磨和耐老化性能.BR的弹性更优于NR并具有良好的耐磨性 和生热低的特点,适宜用于轮胎胎面胶较料中。 通常大型轮胎如工程机械轮胎胎面以NR单用为宜.中小型轮胎胎面胶则以NR 为主，掺用SBR或BR，拖拉机轮胎胎面也可采用三胶并用的配方.
轮胎胎面胶
目录 摘要 一?汽车轮胎胎面胶国内外生产情况 二?胎面胶的制造(加工原理, 加工方法) 1、胎面挤出联动装置 2、挤出口型板的制备 胎面挤出工艺 1、胎面胶挤出用胶的热炼和供胶 2、胎面胶挤出 三?配方组成，及配方的计算。 四?胎面胶的加工工艺，及工艺简述和工艺流图。五?产品的应用，发展趋势。
摘要 随着汽车工业和交通运输业的高速发展公路建设特别是高速公路的迅猛发展, 迫切需要各种高性能轮胎。先后出现了所谓的安全轮胎、节能轮胎、高性能轮胎、冬季轮胎、全天候轮胎或者全季节轮胎以及环境轮胎等各种新型轮胎。进入90年代后,绿色运动的广泛开展使人们对节油效益有了更多的了解,出现了所谓“绿色轮胎”。近几十年来国内外对轮胎性能研究的重点集中在滚动损失,抗湿滑性和耐磨性等3个方面,特别是抗湿滑。这3种性能也被称为汽车轮胎 的三大行驶性能。由于子午线轮胎结构的采用,使胎面耐磨性能比斜交轮胎提了 30%～%,因此耐磨性已不再成为子午线轮胎的性能指标。考虑到汽车行驶的安全性,尤其是雨天和冰面上的安全性,对轮胎的高性能研究主要集中在滚动损失和湿抓着力上。然而,抗湿滑性与低滚动阻力往往是相互矛盾的,一般而言,提高胎面胶料的滞后损失可改善湿抓着力但增大了滚动阻力;而降低滚动阻力的同时湿抓着力又降低了。如何平衡这一对矛盾是胎面胶的研究热点。研究表明,控制滚动损失的温度和频率与控制湿抓着力的温度和频率不同,后者是在较低温度和较高频率时发生的,所以在某种程度上是可以得到平衡的。传统胎面胶主要有顺丁橡胶(BR)、天然橡胶(NR)和丁苯橡胶(SBR),其中BR的滚动损小,但湿抓着性很差;SBR的湿抓着性较好,但滚动阻力大;而NR的性能介于两者间。要减小胎面的滚动损失而又不牺牲湿抓着力,传统单一的聚合物材料显得无能力[1]。所以要开发新型 聚合物,或者采用并用胶,或者通过对现有的胎面材料进行化学改性来平衡这对矛盾。使胎面胶在0℃左右的tanδ尽量高,而在60℃左右的tan δ尽量低。从而得到理想的效果
轮胎胎面胎冠的配方设计
常州工程职业技术学院 课程名称：橡胶配方与设计 项目名称：斜交轻型载重轮胎胎冠胶料的设计 系部：材料工程技术系 班级：高材1211（橡胶） 姓名：刘峰 学号：2012110723 项目一斜交轻型载重轮胎胎冠胶料的配方设计 任务一斜交轻型载重轮胎胎冠胶料使用条件分析 任务二斜交轻型载重轮胎胎冠胶料性能指标和检测项目确定 任务三斜交轻型载重轮胎胎冠胶料的配合剂选择 任务四斜交轻型载重轮胎胎冠胶料的配方设计实践 任务五实训报告撰写 任务六实训报告总结交流评价 任务一斜交轻型载重轮胎胎冠胶料使用条件分析 1.根据轮胎的用途、结构、规格、气压等因素进行综合分类 1>.按用途不同分类：汽车轮胎，工程机械轮胎，农业机械轮胎，航空轮胎，力车摩托车轮胎
2>.按结构不同分类：普通结构轮胎（斜交轮胎）和子午线轮胎 3>.按规格不同分类：巨型轮胎，大型轮胎，中型轮胎，小型轮胎 4>.按气压不同分类：固定气压轮胎和调压轮胎 2.轮胎作为车辆滚动时力的承受者，其基本功能包括： 承受汽车的全部负荷和传递，具有减震和缓冲的性能，操作稳定性好，具有抗滑湿性能，轮胎的安全性能好 3.轮胎本身必要的使用性能包括： 1>.有一定的负荷能力及很好的缓冲能力； 2>.有一定的牵引能力及刹车能力； 3>.有一定的转弯能力及方向稳定性能力； 4>.有一定的耐磨性能及耐久性； 5>.有一定安全性及低滚动阻力。 6>.有一定的抗生热性能 任务二斜交轻型载重轮胎胎冠胶料性能指标和检测项目确定 任务三斜交轻型载重轮胎胎冠胶料的配合剂选择 ?生胶体系 胎面胶生胶体系是决定轮胎使用寿命的关键因素。BR的耐磨性能和低生热性能是通用橡胶中最好的，但是随着温度的生高，其耐磨性能逐渐下降，并且在使用中后期易出现崩花掉块现象;SBR具有较好的抗压缩变形能力和抗刺扎性能，并且在较高温度下具有较好的耐磨性能；NR的综合性能良好，尤其是在炭黑用量较低的条件下仍能保持高拉伸强度，既可以降低生热，又可以保持胎面胶的耐磨性能不降低。
轮胎材料配方介绍
. . 第三节 材料和配方 一、轮胎原材料 1、橡胶 橡胶是轮胎胶料的基体，在配方胶料中橡胶的比率会超过50%，也就是说轮胎胶料中主要的成分是橡胶。子午线轮胎中采用的橡胶分为天然橡胶和合成橡胶两种。 （1）、天然橡胶 天然橡胶是原产于热带地区的一种乔木——橡胶树的产物。 当割开橡胶树干， 便有乳白似的胶 液从树皮里流出, 因此在有些地方 称为“流泪的树”。 含有橡胶的植物有 二千多种，但最有价值的是三叶橡胶树（如上图），原产于巴西亚马逊河一带。因此这些树的学名为巴西橡胶树(Hevea brasiliensis)。 巴西虽然是巴西橡胶树的原产地，但由于南美叶疾病的危害和劳动力缺乏，种植面积却很小。目前巴西橡胶树的种植地区主要集中在东南亚，占世界种植面积的80%以上。 天然橡胶的采集是通过割开橡胶树干，使乳白似的胶液从树皮里流出，收集后使它凝固，再经过一系列工序，就成为半透明的橡胶块。 据记载，世界上最早应用天然橡胶的是古代美洲的印第安人。他们常用当地橡胶树产出的胶汁制作雨衣、瓶罐及玩具之类的东西。1492年，哥伦布率领船队横渡大西洋，想寻找通向中国和印度的海路，不料由于航行的错误而跑到了美洲。就在这次闻名世界的航行中，他把印第安人制作的橡胶用具和玩的橡胶球带回了欧洲，使欧洲人第一次见到了橡胶。 中国在1904年开始种植橡胶树，主要产地在海南省和云南省。 目前轮胎生产使用的天然橡胶主要分为烟片胶和标准橡胶两种，烟片胶常用的为1号烟片胶（RSS1）和3号（RSS3）胶；标准橡胶为标准橡胶10号和20号。 天然橡胶的主要的化学成分为一种以异戊二烯为主要成份的高分子化合物。烟片胶和标准橡胶性质是相同的只是在加工方面的区别，由于标准橡胶产品具有良好的均一性，加工方便，目前子午胎使用的天然橡胶多为标准橡胶。 烟片胶的生产过程为： 鲜胶乳—→加保存剂—→过滤除杂质—→加水稀释—→澄清—→加酸凝固—→凝块压片—→熏烟干燥—→分级—→包装。 标准胶的生产过程为： 鲜胶乳—→加保存剂—→过滤除杂质—→加水稀释—→澄清—→加酸凝固—→凝块压片—→造粒—→干燥—→分级—→包装。 烟片胶的生产已有大约100年的历史，是一种传统的生产工艺，熏烟是通过烧木产生的烟气和热量来熏干胶片制成烟片胶的一种方法。 标准橡胶产生于60年代。由于传统的制胶方法在工艺、设备和分级制度上都束缚了天然橡胶事业的发展，特别是天然橡胶产量大的国家。因此，马来西亚于1965年开始实行标准橡胶计划，目前标准橡胶已成为天然橡胶最主要的品种。 标准橡胶与烟片胶相比的优势在于：
橡胶配方大全
橡胶配方设计的原则 橡胶配方设计的原则可以概况如下： 1、保证硫化胶具有指定的技术性能，使产品优质； 2、在胶料和产品制造过程中加工工艺性能良好，使产品达到高产； 3、成本低、价格便宜； 4、所用的生胶、聚合物和各种原材料容易得到； 5、劳动生产率高，在加工制造过程中能耗少； 6、符合环境保护及卫生要求； 任何一个橡胶配方都不可能在所有性能指标上达到全优。在许多情况下，配方设计应遵循如下设计原则： ① 在不降低质量的情况下，降低胶料的成本； ②在不提高胶料成本的情况下，提高产品质量。要使橡胶制品的性能、成本和加工工艺可行性三方面取得最佳的综合平衡。用最少物质消耗、最短时间、最小工作量，通过科学的配方设计方法，掌握原材料配合的内在规律，设计出实用配方。橡胶配方的表示形式 天然橡胶(NR)基础配方
注：硫化时间为140℃×10min，20min，40min，80min。NBS为美国国家标准局编写 丁苯橡胶(SBR)基础配方 Phr指每百质量份橡胶的分量数 注：硫化时间为145℃×25min，35min，50min 氯丁橡胶(CR)基础配方 注：硫化时间为150℃×15min，30min，60min 丁基橡胶(IIR)基础配方
注：硫化时间为150℃×20min，40min，80min；150℃×25min，50min，100min 丁腈橡胶（NBR）基础配方 注：硫化时间为150℃×10min，20min，80min 顺丁橡胶(BR)基础配方 注：硫化时间为145℃×25min，35min，50min 异戊橡胶（IR）基础配方 注：硫化时间为15℃×20min，30min，40min，60min。纯胶配方采用天然橡胶基础配方。 三元乙丙橡胶（EPDM）基础配方
经典橡胶配方大全
橡胶配方设计的原则 https://www.wendangku.net/doc/bb4622790.html, 橡胶配方设计的原则可以概况如下： 1、保证硫化胶具有指定的技术性能，使产品优质； 2、在胶料和产品制造过程中加工工艺性能良好，使产品达到高产； 3、成本低、价格便宜； 4、所用的生胶、聚合物和各种原材料容易得到； 5、劳动生产率高，在加工制造过程中能耗少； 6、符合环境保护及卫生要求； 任何一个橡胶配方都不可能在所有性能指标上达到全优。在许多情况下，配方设计应遵循如下设计原则： ①在不降低质量的情况下，降低胶料的成本； ②在不提高胶料成本的情况下，提高产品质量。要使橡胶制品的性能、成本和加工工艺可行性三方面取得最佳的综合平衡。用最少物质消耗、最短时间、最小工作量，通过科学的配方设计方法，掌握原材料配合的内在规律，设计出实用配方。 橡胶配方的表示形式 天然橡胶(NR)基础配方
注：硫化时间为140℃×10min，20min，40min，80min。NBS为美国国家标准局编写丁苯橡胶(SBR)基础配方 https://www.wendangku.net/doc/bb4622790.html, Phr指每百质量份橡胶的分量数 注：硫化时间为145℃×25min，35min，50min 氯丁橡胶(CR)基础配方 注：硫化时间为150℃×15min，30min，60min 丁基橡胶(IIR)基础配方
注：硫化时间为150℃×20min，40min ， 80min ；150℃×25min，50min ，100min 丁腈橡胶（NBR ）基础配方 注：硫化时间为150℃×10min，20min ，80min 顺丁橡胶(BR) 基础配方 注：硫化时间为145℃×25min，35min ，50min 异戊橡胶（IR ）基础配方
轮胎材料配方介绍
第三节材料和配方 一、轮胎原材料 1、橡胶 橡胶是轮胎胶料的基体，在配方胶料中橡胶的比率会超过50%，也就是说轮胎胶料中主要的成分是橡胶。子午线轮胎中采用的橡胶分为天然橡胶和合成橡胶两种。 （1）、天然橡胶 天然橡胶是原产于热带地区的一种乔木——橡胶树的产物。 当割开橡胶树干， 便有乳白似的胶 液从树皮里流出, 因此在有些地方 称为“流泪的树”。 含有橡胶的植物有 二千多种，但最有价值的是三叶橡胶树（如上图），原产于巴西亚马逊河一带。因此这些树的学名为巴西橡胶树(Hevea brasiliensis)。 巴西虽然是巴西橡胶树的原产地，但由于南美叶疾病的危害和劳动力缺乏，种植面积却很小。目前巴西橡胶树的种植地区主要集中在东南亚，占世界种植面积的80%以上。 天然橡胶的采集是通过割开橡胶树干，使乳白似的胶液从树皮里流出，收集后使它凝固，再经过一系列工序，就成为半透明的橡胶块。 据记载，世界上最早应用天然橡胶的是古代美洲的印第安人。他们常用当地橡胶树产出的胶汁制作雨衣、瓶罐及玩具之类的东西。1492年，哥伦布率领船队横渡大西洋，想寻找通向中国和印度的海路，不料由于航行的错误而跑到了美洲。就在这次闻名世界的航行中，他把印第安人制作的橡胶用具和玩的橡胶球带回了欧洲，使欧洲人第一次见到了橡胶。 中国在1904年开始种植橡胶树，主要产地在海南省和云南省。 目前轮胎生产使用的天然橡胶主要分为烟片胶和标准橡胶两种，烟片胶常用的为1号烟片胶（RSS1）和3号（RSS3）胶；标准橡胶为标准橡胶10号和20号。 天然橡胶的主要的化学成分为一种以异戊二烯为主要成份的高分子化合物。烟片胶和标准橡胶性质是相同的只是在加工方面的区别，由于标准橡胶产品具有良好的均一性，加工方便，目前子午胎使用的天然橡胶多为标准橡胶。 烟片胶的生产过程为： 鲜胶乳—→加保存剂—→过滤除杂质—→加水稀释—→澄清—→加酸凝固—→凝块压片—→熏烟干燥—→分级—→包装。 标准胶的生产过程为： 鲜胶乳—→加保存剂—→过滤除杂质—→加水稀释—→澄清—→加酸凝固—→凝块压片—→造粒—→干燥—→分级—→包装。 烟片胶的生产已有大约100年的历史，是一种传统的生产工艺，熏烟是通过烧木产生的烟气和热量来熏干胶片制成烟片胶的一种方法。 标准橡胶产生于60年代。由于传统的制胶方法在工艺、设备和分级制度上都束缚了天然橡胶事业的发展，特别是天然橡胶产量大的国家。因此，马来西亚于1965年开始实行标准橡胶计划，目前标准橡胶已成为天然橡胶最主要的品种。 标准橡胶与烟片胶相比的优势在于：
轮胎内胎胶配方设计
轮胎内胎胶配方设计 作者：张林 摘要：内胎作为汽车的重要部件扮演着重要的角色，优质的内胎在性能上有严格的要求。通过对各种橡胶的了解及分析后，文章中进行了内胎胶配方设计。同时文章中还阐述制品卓越的性能并对其加工设备做了讨论。 关键词：丁基橡胶；气密性；开炼机 引言 内胎是充气减震用盛气容器，所以内胎要求有良好的气密性、弹性、耐老化性。丁基橡胶（IIR）的气密性优良，在20世纪60年代初，丁基橡胶的氯化和溴化衍生物开始商业化生产。本文配方是在丁基橡胶基础上设计改进，该配方突出强化了其气密性，在硬度、形变方面都有显著提高。 1.配方组分及用量 原材料IIR 氧化锌硬脂酸GPF 石蜡油促进剂 DM 促进剂 DMTD 硫磺 用量100 5 1 58 16 0.5 1 1.75 2.组分作用 2.1 GPF：增大硫化胶的拉伸强度和撕裂强度。 2.2 氧化锌：提高产品的导热性能、耐磨性能、抗撕裂性能、拉伸强度。 2.3 硬脂酸：产生润滑效应，对诱导时间和硫化速度有显著影响。 2.4 石蜡油：(1)因油的添加,拉伸强度、定伸应力、硬度降低,伸长率增加； (2)因油的添加,门尼粘度降低,门尼焦烧时间增长； (3)因油的添加,压出性能得到一定的改善； (4)因油的添加,耐臭氧、耐压缩永久变形、耐热性降低； (5)因酯类增塑剂的添加,低温性能得到改善,但效果依油的型号而异； (6)因酯类增塑剂的添加,耐压缩永久变形、耐热性降低。 2.5 促进剂DM：二硫化二苯并噻唑在无ZNO存在的条件下发生对称结构的分裂分解出并苯噻唑自由基、多硫自由基及促进剂M它们都能参与硫化反应。生存的M发挥了M的促进硫化
轮胎胶料配方设计
轮胎胶料配方设计 https://www.wendangku.net/doc/bb4622790.html, 2008-1-5 第一节轮胎各部件胶料配方设计 一、胎面胶、胎侧胶配方设计 1、胎面胶、胎侧胶性能要求 （1）胎面胶性能要求由于胎面是轮胎与路面直接接触的部位，承受着轮胎最苛刻的外应力作用，经常出现的损坏形式为胎面磨光、刺扎损坏、花纹崩花及裂口，导致胎体爆破，影响轮胎的使用寿命。因此，胎面胶应具有优越的耐磨性，较高的 拉伸强度和撕裂强度，良好的耐老化、耐屈挠、耐热、抗刺扎和抗花纹沟裂口等性 能。 （2）胎侧胶性能要求胎侧即轮胎两侧，是侧向变形最大的部位，胎侧胶较薄，用以保护胎体免受机械损伤及日光、风雨的侵蚀，其损坏形式为屈挠龟裂、机械损 伤。因此，胎侧胶应具有良好的强伸性能及耐屈挠龟裂、耐大气老化等性能。胎面胶、胎侧胶可用一种胶料制备，但一种胶料难以同时满足各种不同性能的要求。目前大中型载重轮胎已普遍采用分层出形的复合胎面胶，既利于提高产品质 量，又可降低成本。分层压出形式常用的有以下三种形式。 ①胎冠上层用一种胶料，胎冠下层胶与胎侧共用一种胶料。 ②胎冠上、下层用一种胶料，胎侧用另一种胶料。 ③胎冠、胎肩、胎侧分别采用三种胶料。 2、胎面胶、胎侧胶配方 （1）胎面胶配方特点胎面胶与胎冠上层胶配方相同。 ①常用生胶品种有NR、SBR 和BR。NR 具优异的弹性、拉伸强度和耐磨性能，是轮胎胶料中理想的胶种，虽然使用中出现裂口较快，但其扩展速率比SBR 和BR 慢。SBR 具有优良的耐磨和耐老化性能。BR 的弹性更优于NR 并具有良好的耐磨性 和生热低的特点，适宜用于轮胎胎面胶较料中。 通常大型轮胎如工程机械轮胎胎面以NR 单用为宜。中小型轮胎胎面胶则以NR 为主，掺用SBR 或BR，拖拉机轮胎胎面也可采用三胶并用的配方。 ②主要补强剂是cb，可根据胶料性能要求和生胶类别确定cb 品种及用量。胎面胶采用活性cb,一般总用量为45～50 质量份。以下均用“份”代表“质量份”来 表示配合剂用量。 ③硫化体系中硫磺用量根据选用胶种而定，全天然橡胶配方硫磺用量为2.5～
轮胎知识(轮胎结构、配方-、生产工艺)总结
轮胎知识(轮胎结构、配方-、生产工艺)总结
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?课程安排 ?轮胎简要介绍 ?轮胎结构 ?轮胎配方 ?轮胎生产工艺?考试第一课时 第二课时第三课时
?轮胎简要介绍 一、轮胎的性能 先举例说明，900-20轮胎，车速60KM/H，则轮胎各部位的变形达2万次/小时，传递90马力以上的功率，胎面表面温度70～100℃，缓冲层可达100℃以上。我们不难想象车速达100KM/H以上的情况。 总之使用条件对轮胎性能要求是非常苛刻的，从社会、轮胎用户及生产厂家的要求出发，可归纳以下方面的要求： 1.经济性（要求使用寿命长，耐磨，节油）； 2.行驶安全（要求轮胎抓地力好）； 3.舒适性（低噪音，高缓冲性）； 4.承载能力强（超载）； 5.行驶速度高； 6.气候的要求（高纬度地区耐寒，低纬度地区耐热）； 7.路况的要求（良路面耐疲劳，低生热，耐热，低噪音）； （差路面耐切割、刺扎、撕裂）； 8.低成本的要求。 轮胎能同时满足以上要求很困难，因为一些要求是矛盾的，例如轮胎抓地力好，其耐磨性就下降。我们根据不同用途的轮胎所要求的性能侧重点，来进行轮胎的配方设计与结构设计，以达到较好的平衡。
二、轮胎的一般常识 一套有内胎轮胎包括外胎、内胎、垫带。内胎有天然胶内胎（价格低，气密性差）与丁胶内胎（价格高，气密性优良，丁胶内胎能提高外胎寿命，为什么？），外胎有斜胶胎bias与子午胎radial两种结构，子午胎多为无内胎轮胎。 1.轮胎的功用：a承载；b传递牵引力、制动力；c缓冲冲击、振动； d控制行驶方向。 2.轮胎的分类(粗黑字体为简称) 按车种分载重汽车胎T ruck & B us tire TB 轿车胎P ssenger C ar tire PC 农业胎AG ricultural tire AG 工业轮胎I n D ustrial tire ID 工程机械胎O ff the R oad tire OR 摩托车胎M otor C ycle tire MC 航空轮胎 按结构子午线轮胎R adial Tire R 轻卡胎L ight T ruck tire LT 自行车胎CY cle tire CY 休闲车胎R ecreation V ehicle tire RV 微型车胎U ltra L ight T ruck tire ULT
轮胎用橡胶塑料及配方
轮胎用橡胶塑料及配方 胶料配方：生胶（弹性体）、硫化剂、硫化促进剂和活性剂、防焦剂、活性（补强剂）和非活性填充剂、改性剂、增塑剂、防老剂。 汽车配方轮胎胎面 一、生胶 天然橡胶、丁苯橡胶、顺丁橡胶并用 天然橡胶（NR）以橡胶烃（聚异戊二烯）为主，含少量蛋白质、水分、树脂酸、糖类和无机盐等。弹性大，定伸强度高，抗撕裂性和电绝缘性优良，耐磨性和耐旱性良好，加工性佳，易于其它材料粘合，在综合性能方面优于多数合成橡胶。缺点是耐氧和耐臭氧性差，容易老化变质；耐油和耐溶剂性不好，第抗酸碱的腐蚀能力低；耐热性不高。使用温度范围：约－60℃~＋80℃。制作轮胎、胶鞋、胶管、胶带、电线电缆的绝缘层和护套以及其他通用制品。特别适用于制造扭振消除器、发动机减震器、机器支座、橡胶－金属悬挂元件、膜片、模压制品。 丁苯橡胶（SBR）丁二烯和苯乙烯的共聚体。性能接近天然橡胶，是目前产量最大的通用合成橡胶，其特点是耐磨性、耐老化和耐热性超过天然橡胶，质地也较天然橡胶均匀。缺点是：弹性较低，抗屈挠、抗撕裂性能较差；加工性能差，特别是自粘性差、生胶强度低。使用温度范围：约－50℃~＋100℃。主要用以代替天然橡胶制作轮胎、胶板、胶管、胶鞋及其他通用制品。 顺丁橡胶（BR）是由丁二烯聚合而成的顺式结构橡胶。优点是：弹性与耐磨性优良，耐老化性好，耐低温性优异，在动态负荷下发热量小，易于金属粘合。缺点是强度较低，抗撕裂性差，加工性能与自粘性差。使用温度范围：约－60℃~＋100℃。一般多和天然橡胶或丁苯橡胶并用，主要制作轮胎胎面、运输带和特殊耐寒制品。 二、硫化剂 硫磺，它能使橡胶分子链起交联反应，使线形分子形成立体网状结构，可塑性降低，弹性剂强度增加的物质。除了某些热塑性橡胶不需要硫化外，天然橡胶和各种合成橡胶都需配入硫化剂进行硫化。橡胶经硫化后才具有宝贵的使用价值，力学性能大大提高。 三、硫化促进剂和活性剂 促进剂CZ、促进剂NOBS、促进剂D、氧化锌、硬脂酸。在硫化过程中，促进剂可使橡胶的硫化反应发生很大的变化。在促进剂存在的情况下，降低了硫环的断裂活化能，由于促进剂本身的裂解，增加了体系中的自由基或离子的浓度，加速了硫化链反应的引发和链增长反应，提高了硫化反应速度，与次同时，也改善了硫化胶的结构和性能。 四、防焦剂 能防止胶料在操作期间产生早期硫化(即焦烧现象)的助剂。一般包括亚硝基化合物(如N-亚硝基二苯胺等)、有机酸类(如苯甲酸、邻苯二甲酸酐等)和硫代亚酰胺类(如N-环已基硫代邻苯二甲酰亚胺)等。 五、活性增补剂 炭黑，橡胶用炭黑如轮胎行业，橡胶密封件，减震件等等，橡胶制品中配合一定量的炭黑可以起到补强和填充作用以改善橡胶制品的性能。 六、非活性填充剂 陶土，少量的应用于轮胎脚镣中，以减低生胶的消耗量。套图还可以支撑水悬浮液，用以防止胶片和胶粒存放时相互粘着。 七、改性剂 改性剂用于胶料中的目的是使胶料增加粘性，提高生脚镣的内聚强度和改善橡胶的粘附性
摩托车轮胎生产工艺配方技术知识
摩托车轮胎生产工艺及配方、结构技术知识 一、摩托车轮胎简介 由于橡胶具有其它任何材料所不具有的高弹性和高伸长率的特点，因而在国民经济各部门、国防、宇宙开发、日常生活中得到广泛应用。摩托车轮胎就是以橡胶为主体的制品之一。 我国在六、七十年代橡胶工业比较落后，摩托车及轮胎都未纳入国家标准，规格品种极少，在上海工业基地，也只是在汽车轮胎生产线上生产军用三轮摩托配用的3.75-19、3.25-16摩托车轮胎。 改革开放后，80年代随着国民经济的发展，重庆军工单位如嘉陵、建设、平山、望江等军工转民用，开始开发不同规格的摩托车，从而带动了相关配套的摩托车轮胎的生产。 由于摩托车机动、灵活、轻便、快捷，广泛用于交通、通讯、运输、体育和军事等诸多方面，从而以之配套的摩托车轮胎企业，面对市场的需求，使轮胎产品适应其复杂、多变、苛刻的使用条件，必须增加规格品种，扩大生产。 重庆已成为我国重要的摩托车生产基地。威星公司在这大好形势下，抓住机遇，生产出60多个规格，400多种花色品种的轮胎，给各摩托车生产厂家配套。为确保轮胎质量，迎得信誉，必须严格按照国家GB518—1997产品标准生产（包括GB/T12983—1997摩胎系列标准，主要技术内容等效ISO标准）。
二、橡胶工业部分名词解释 1、橡胶：是一种典型高弹性的材料，它在大的变形下能迅速而有力 恢复变形且能够被改性。 2、天然橡胶：是一种以异戊二烯为主要成份的不饱和的天然高分子 化合物。 3、合成橡胶：以酒精、电石、石油等作原料，用化学方法制成的合 成橡胶。 4、生胶：未经塑炼、混炼的橡胶。 5、塑炼：增加生胶塑性的加工过程。 6、配料：将生胶与配合剂按配方规定称量配好。 7、混炼：通过密炼机将配合剂均匀分散在生胶中的加工过程。 8、弹性：物体在使其变形负荷除去后，仍能恢复其原来形状的性质。 9、可塑度：试样受外力压缩发生变形，当外力除去后，仍保持变形的程度。 10、硬度：试片受外力压缩时，所发生的反抗变形的比值。 11、比重：试样重量与试样同体积的4℃纯水重量的比值。 12、磨耗量：试样在一定的条件下，经机械磨损而产生的体积损耗。 13、自硫：未硫化胶料在存放过程中产生的自然硫化现象。 14、热炼：便于下工序加工，将胶料在炼胶机上均匀软化。 15、压延：在压延机上将胶料覆于织物上的加工过程。 16、压出：胶料通过压出机，压成一定形状半成品的操作过程。 17、压出温度：压出时规定的机身、机头、口型板温度。 18、成型：将各种部件组成一定形状的半成品的工艺过程。 19、硫化：使未硫化的半成品胶料变成硫化胶的过程。 20、硫化条件：硫化时所规定的温度、压力、时间条件。
轮胎-胶料生产基础知识
胶料生产基础知识 一、轮胎简介 按结构分：斜交胎和子午线轮胎（分半钢和全钢）。简介斜交胎与子午胎，全钢子午胎，一般由三层钢丝带束层、一层钢丝胎体及肩部各两层零度带束层组成。 二、轮胎制造工艺流程 炼胶工序：生产混炼胶→压延压出工序：生产半成品部件→裁断成型工序：半成品加工与组装成胎胚→硫化工序：将胎胚硫化成成品胎→成品检验：外观和X光检验 三、炼胶工序工艺流程 1、母胶：原材料加工、称量（小药加工、称量；炭黑油料加工输送称量；生胶烘胶加工称量）→密炼机内混炼→双螺杆挤出压片→浸隔离剂→上冷却线挂片冷却→摆片 2、终炼胶：母胶称量、小药称量→密炼机内混炼→开炼机补充混炼压片→浸隔离剂→上冷却线挂片冷却→摆片 四、胶料生产工艺的几个基本概念 1、塑炼 ①塑炼是指通过机械力、热、氧或化学塑解剂作用，使生胶的分子链断裂，使其由强韧的弹性状态转变为柔软的塑性状态的工艺过程。 ②生胶塑炼的目的是为了获得工艺要求的可塑性，使混炼过程中橡胶与配合剂易于混合而且分散均匀，在压延时易于渗入纤维，在挤出和成型时容易操作，胶料溶解性和粘着性得以提高，并且获得适当的流动性，使模型制品有清晰的花纹轮廓。 子午胎胶料一般不单独进行塑炼。 2、混炼 ①混炼是指通过炼胶机将各种配合剂均匀加入具有一定塑性的生胶中的工艺过程。 ②混炼的目的是在生胶中加入各种配合剂，以提高橡胶制品的使用性能，改善加工工艺性能，节约生胶及降低成本。 ③混炼胶质量要求：一是能保证成品具有良好的物理机械性能，二是应具有良好的加工工艺性能。 ④混炼，目前生产中一般分为母炼和终炼，相应的胶料称为母炼胶和终炼胶。因为胶料配方体系有些配合剂对温度敏感，高温易起反应，一般要求在较低的混炼温度。这些配合剂如硫化剂、促进剂、防焦剂及子午胎用的部分粘合剂等。所以一般母炼胶是指在生胶中加入除硫化剂、促进剂、防焦剂及子午胎用的部分粘合剂等所有配合剂的胶料，母炼段一般是在高温快速下进行混炼的，现一般采用大型密炼机（如GK400N）进行生产。终炼
带束层胶料
1.子午线轮胎带束层部件组合物配方：天然橡胶100，氧化锌5，硬脂酸1，易混槽 黑(S300)15，高耐磨炉黑(N326)35，防老剂(40I0NA)1，防老剂(RD)，石蜡1，环烷酸钻3，粘合剂(A)2，RE树脂2，白炭黑10，芳烃油4，充油不溶性硫磺(IS-7020)4，促进剂(DZ) 1，促进剂(DM) 。 2.带束层配方：NR 95 ,BR 5, 炭黑 N326 60, 氧化锌10,防老剂 4, 不溶性硫黄 IS-7020 4. 4 ,促进剂DTDM 0. 8 ,促进剂 NOBS 1. 1。 结果：生产185/ 60HR14和155R12C两种规格轮胎进行高速和耐久性试验。带束层表面粘性好且无喷霜现象，成品试验发现轮胎高速和耐久性能都有所提高。另外 ,带束层表面新鲜、粘性好 ,有助于提高轮胎的使用性能。 本文献：半钢子午线轮胎带束层胶料配方的优化设计 3.钢丝带束层胶 试验配方为: NR 100 ,炭黑50 ,芳烃油 ,防老剂 3 ,硫化体系 6 ,粘合体系 ,纳米氧化锌 6 ,其它9 结果：采用试验配方生产了 6150R16 8PR 轮胎。用纳米氧化锌减量替代间接法氧化锌 ,硫化胶的撕裂强度、耐磨性及H抽出力有所改善。采用试验配方生产的 6. 50R16 8PR 成品耐久性能及累计平均磨耗里程均较原生产轮胎有所提高。 文献：纳米氧化锌在轻载子午线轮胎中的应用 4.TPI/ NR 实验配方: NR 85 , TPI 15 ,氧化锌 8 ,硬脂酸 ,炭黑 N330 20 ,炭黑 N660 20 ,微晶蜡 1 ,防老剂4020 1 ,防老剂 RD 1 ,硫磺 2 ,促进剂 NOBS 1。 结果：TPI与 NR并用比为15/ 85时 ,混炼胶胶片光滑 ,硫化胶在保持基本配方物理机械性能的基础上 ,压缩生热性能明显提高 ,伸张疲劳系数有所提高;经