橡胶轮胎的配方和工艺流程-成型加工

橡胶轮胎的原料配方和合成工艺流程一 概述轮胎是供给车辆、农业机械、工程机械行驶和飞机起落等用的圆环形弹性制品。它是车辆、农业机械、工程机械和飞机等的主要配件，能吸收因路面不平产生的震动和外来冲击力，使得乘坐舒适。轮胎是橡胶工业中的主要制品，其消耗的橡胶量占橡胶总用量的 50%-60%,是一种不可缺少的战略物资。轮胎工业的发展可以追溯到 16 世纪初，在巴西发现天然橡胶后，古人用胶乳制成原始的胶球、胶鞋及各种橡胶制品。1839 年固特异发明了硫化技术，改善了橡胶的使用价值，橡胶制品得到了广泛应用。1845 年研制出硫化橡胶实心轮胎。1890 年成功试制出外胎和内胎组成的力车轮胎，胎圈内部装有金属圈，轮胎与轮辋紧密固着得以初步解决，这就是近代直角形胎圈轮胎的雏形。1895 年发明了汽车，扩大了充气轮胎的应用范围。1904 年马特发现了炭黑对橡胶具有补强作用。1914 年-1919 年发明了橡胶用的有机促进剂、防老剂和帘布胶乳浸渍技术，使得轮胎的生产技术日趋成熟和完善，轮胎的质量也大为改观。1933 年法国米其林首创了用钢丝帘布制造汽车轮胎。1948 年法国米其林生产出钢丝帘布的子午线结构轮胎，并在轮胎主要设备上进行了重大的改造。子午线结构轮胎对轮胎结构作了根本变革，是轮胎工业的一场革命。1960 年-1970 年出现了聚酯纤维和芳纶纤维，并试用于轮胎。1970 年美国费尔斯通公司首先在乘用胎上试验了橡胶塑料并用的浇注轮胎,成为塑料与橡胶并用的先驱.目前我国轮胎总产量达 2.1 亿条左右,轮胎生产继美国,日本之后排名世界第三位,子午化率在 58%.目前,米其林、固特易、普利司通、住友、韩泰、锦湖、佳通等合资企业的轮胎产量占轮胎企业总产量的 50%以上。 二 橡胶轮胎配方1 耐高温胎面胶据资料介绍，55-75 份顺式-1，4-聚异戊二烯橡胶与 25-45 份含量乙烯基聚丁二烯橡胶并用，课提高航空轮胎胎面的高温耐久性。2 耐割口胎面胶耐割口胎面胶配方见表 1.据资料介绍，该组配方适用于航空轮胎胎面。两点特殊要求（1）炭黑的氮吸附法比 表面积（N2SA）50-60 平方米/克，DBF 吸附量为 80-200 毫升/100 克（2）促进剂用量/ 硫磺量=0.25-1.0 份。物理机械性能指标：在 23 摄氏度一下，胎表面胶的 300%定伸应力伟 12.75-22.56Mpa，伸长率为 400%，回弹率达到 50%以上。效果评价：（1）特制一块表面刻有条状槽纹的钢板，模拟有排水槽的机场跑道。钢板条纹的深度和宽度均为7mm，条纹间距为25mm，将钢板装在阿姆斯勒型机床试验机上。测试前，在实验轮胎接地涂敷石膏，要填满花纹沟。待石膏硬化后，轮胎加载压过钢板，测量花纹沟处石膏损失深度，并将该损失深度定义为咬入量。在此之前，已通过实验验证咬入量于胎面花纹人字形割口深度成正比关系。用上述配方做了 3 种试验轮胎：格式为 H49*19.0-22.32PR、H54*21.0-24.36PR 的航空斜料交轮胎，规格为 H46*17.0-24R20.30PR 的航空子午线轮胎。试验结果表明，试验轮胎的咬入量平均比对比轮胎少0.4mm。 （2）按照 FAA ACA-145 规范规定的充气内压、负荷和速度，在动态模拟实验机上进行 50 次起飞-着陆实验。每完成 20 次起飞- 着陆后，进行全息照相检测，考察实验轮胎有无脱落发生。试验结果表明，上述试验轮胎顺利通过实验，无脱落层，无花纹沟底龟裂，而对比轮胎一条有脱落层，另一条有花纹沟底龟裂。3 耐臭氧老化胎侧胶耐臭氧老化胎侧胶配方见表 2.聚资料介绍，该组配方适用于各种类型的轮胎。效果评价：进行室内模拟试验，实验条件为 50ppm 臭氧、40 摄氏度、25%应变、1000次曲挠。当用 2 份蜡的对比胶出现及其轻微的龟裂。试验结果表明，上述两组配方的胎侧胶具有很好的耐臭氧老化、抗龟裂性能。此外，因为推荐配方是无蜡配方，所以不用担心有蜡配方的问题，如胶料粘度下降，表面过度喷霜。掌握原则：耐静态臭氧老化效果 TAPDT蜡77PD6PPD ；耐动态臭氧老化效果6PPD=77PDTAPDT蜡。注意事项：（1）胎侧胶的耐动态臭氧澳华能力与 77PD 的用量成正比；（2）用 77PD后，胶料门尼焦烧时间短。三 丁苯橡胶在轮胎中的运用丁苯橡胶（SBR) 是最大的通用合成橡胶品种，也是最早实现工业化生产的橡胶之一。它是丁二烯与苯乙烯的无规共聚物。其物理机构性能，加工性能及制品的使用性能接近于天然橡胶，有些性能如耐磨、耐热、耐老化及硫化速度较天然橡胶更为优良，可与天然橡胶及多种合成橡胶并用，广泛用于轮胎、胶带、胶管、电线电缆、医疗器具及各种橡胶制品的生产等领域。丁 苯 橡 胶 是 1,3-丁 二 烯 和 苯 乙 烯 经 共 聚 制 得 的 弹性 体 。 丁 苯 橡 胶 是 合 成 橡 胶 的 一 种 。 丁 苯 橡 胶单 体 ： 1,3-丁 二 烯 （ CH2=CH-CH=CH2） 、 苯 乙 烯 （ C6H5C2H3 ） 。 聚 合 反 应 ： CH2=CH-CH=CH2+C6H5-CH=CH2 -CH2-CH=CH-CH2-CH(C6H5)-CH2-n 丁 苯 橡 胶 是 产 量 最 大 的 通 用 合 成 橡 胶 ， 有 乳 聚 丁 苯 橡 胶 、 溶 聚 丁 苯 橡 胶 。 丁 苯生 胶 是 浅 黄 褐 色 弹 性 固 体 ， 密 度 随 苯 乙 烯 含 量 的 增 加 而 变 大 ， 耐 油 性 差 ， 但 介 电 性 能 较好 ； 生 胶 抗 拉 强 度 只 有 20-35 千 克 力 /平 方 厘 米 ， 加 入 炭 黑 补 强 后 ， 抗 拉 强 度 可 达250-280 千 克 力 /平 方 厘 米 ； 其 黏 合 性 弹 性 和 形 变 发 热 量 均 不 如 天 然 橡 胶 ， 但 耐 磨性 耐 自 然 老 化 性 耐 水 性 气 密 性 等 却 优 于 天 然 橡 胶 ， 因 此 是 一 种 综 合 性 能 较 好 的橡 胶 。 丁 苯 橡 胶 是 橡 胶 工 业 的 骨 干 产 品 ， 它 是 合 成 橡 胶 第 一 大 品 种 ， 综 合 性 能 良 好 ， 价格 低 ， 在 多 数 场 合 可 代 替 天 然 橡 胶 使 用 ， 主 要 用 于 轮 胎 工 业 ， 汽 车 部 件 、 胶 管 、 胶带 、 胶 鞋 、 电 线 电 缆 以 及 其 它 橡 胶 制 品 。 英 文 名 Emulsion-polymerized styrene butadiene rubber （ E-SBR） 生 产 方 法 由 丁 二 烯 和 苯 乙 烯 在 低 温 下 进 行 自 由 基 乳 液 聚 合 而 制 得 。 产 品 性 能 常 温 下 为 白 色 固 体 或 透 明 无 悬 浮 物 液 体 ， 有 微 芳 香 味 ， 是 一 种 性 能 上 更优 于 工 业 直 链 烷 基 苯 的 洗 涤 剂 产 品 原 料 。 以 其 为 原 料 衍 生 的 表 面 活 性 剂 产 品 ， 性 能 优 良 ，生 物 降 解 性 能 好 ， 耐 硬 水 ， 皮 肤 感 觉 柔 和 ， 脱 脂 力 小 ， 更 适 合 低 温 洗 涤 ， 在 低 温 仍 有 卓越 的 去 污 能 力 。 产 品 性 能 SBR 1500 是 通 用 污 染 型 软 丁 苯 橡 胶 的 最 典 型 品 种 ， 生 胶 的 粘 着 性 和 加工 性 能 均 优 ， 硫 化 胶 的 耐 磨 性 能 、 拉 伸 强 度 、 撕 裂 强 度 和 耐 老 化 性 能 较 好 。SBR 1502 是 通 用 非 污 染 型 软 丁 苯 橡 胶 的 最 典 型 品 种 ， 其 性 能 与 SBR 1500 相 当 ， 有良 好 的 拉 伸 强 度 、 耐 磨 耗 和 屈 挠 性 能 。 SBR 1712 是 一 种 填 充 高 芳 香 烃 油 的 软 丁 苯 橡胶 的 污 染 性 品 种 ， 它 具 有 优 良 的 粘 着 性 、 耐 磨 性 和 可 加 工 性 以 及 价 格 便 宜 等 优 点 。 丁 苯 橡 胶用 途 SBR-1500 广 泛 用 于 以 炭 黑 为 补 强 剂 和 对 颜 色 要 求 不 高 的 产 品 ， 如 轮 胎 胎 面 、翻 胎 胎 面 、 输 送 带 、 胶 管 、 模 制 品 和 压 出 制 品 等 。 SBR-1502 广 泛 用 于 颜 色 鲜 艳 和 浅色 的 橡 胶 制 品 ， 如 轮 胎 胎 侧 、 透 明 胶 鞋 、 胶 布 、 医 疗 制 品 和 其 他 一 般 彩 色 制 品 等 。SBR-1712 广 泛 用 于 乘 用 车 轮 胎 胎 面 胶 ， 轮 胎 胎 面 胶 、 输 送 带 、 胶 管 和 一 般 黑 色 橡 胶 制品 等 。 包 装 与 储 运 SBR-1500 和 SBR-1502， 内 包 装 为 一 层 聚 乙 烯 薄 膜 ， 外 包 装 为 聚 丙 烯涂 膜 编 织 袋 。 每 袋 净 重 35kg0.5kg。 应 存 放 在 干 燥 、 通 风 、 清 洁 和 温 度 不 高 于 室 温的 仓 库 中 。 贮 存 时 应 避 免 污 染 、 雨 淋 、 水 浸 和 太 阳 光 直 射 。 在 运 输 过 程 中 ， 不 得 曝 晒 在阳 光 下 ， 不 能 混 入 杂 物 ； 不 得 与 易 燃 品 、 油 污 品 等 堆 放 在 一 起 。 运 输 车 厢 应 保 持 清 洁 ，避 免 包 装 破 损 和 杂 物 混 入 ， 敞 车 运 输 要 盖 防 雨 布 。 本 产 品 保 质 期 为 两 年 。四 丁 苯 橡 胶 合 成 方 法溶 液 聚 合 丁 苯 橡 胶以 丁 基 锂 为 催 化 剂 ， 在 非 极 性 溶 剂 中 合 成 的 丁 苯 橡 胶 。 1964 年 ， 由 美 国 费 尔 斯 通轮 胎 和 橡 胶 公 司 、 壳 牌 化 学 公 司 开 始 生 产 。 80 年 代 ， 世 界 的 年 产 量 已 达 数 十 万 吨 。 溶液 聚 合 丁 苯 橡 胶 分 嵌 段 共 聚 物 （ 即 热 塑 性 橡 胶 ） 和 无 规 共 聚 物 两 类 。 溶 液 聚 合 丁 苯 橡 胶 在 共 聚 合 过 程 中 ， 有 自 发 形 成 聚 苯 乙 烯 嵌 段 的 倾 向 ， 为 了 合 成苯 乙 烯 在 主 链 上 无 规 分 布 （ 即 不 含 聚 苯 乙 烯 嵌 段 ） 的 共 聚 物 ， 可 采 取 连 续 补 加 单 体 、90 150 丁 苯 橡 胶 高 温 聚 合 ,以 及 添 加 醚 、 叔 胺 、 亚 磷 酸 盐 、 硫 化 物 或 表 面 活 性 剂 作 无 规 剂 等 措 施 。溶 液 聚 合 无 规 丁 苯 橡 胶 的 分 子 量 分 布 比 乳 液 聚 合 丁 苯 橡 胶 窄 ， 支 化 度 也 低 。 为 了 减 轻 生胶 的 冷 流 倾 向 ， 需 在 共 聚 过 程 中 添 加 二 乙 烯 基 苯 或 四 氯 化 锡 作 交 联 剂 ， 使 聚 合 物 分 子 间产 生 少 量 交 联 。 还 可 以 将 分 子 量 不 同 的 共 聚 物 掺 混 ， 使 分 子 量 分 布 加 宽 。 溶 液 聚 合 无 规丁 苯 橡 胶 的 顶 式 -1,4 异 构 体 含 量 为 35 40 ， 耐 磨 、 挠 曲 、 回 弹 、 生 热 等 性 能 比乳 液 聚 合 丁 苯 橡 胶 好 ， 挤 出 后 收 缩 小 ， 在 一 般 场 合 可 代 替 乳 液 丁 苯 橡 胶 ， 特 别 适 宜 制 浅色 或 透 明 制 品 ， 也 可 以 制 成 充 油 橡 胶 。 目 前 ， 国 际 上 正 在 探 索 调 整 大 分 子 链 上 的 乙烯 基 含 量 ， 使 溶 液 法 丁 苯 橡 胶 既 有 很 好 的 耐 磨 性 ， 又 有 满 意 的 抗 滑 性 ， 以 适 用 于 高 速 车胎 。 粉 末 丁 苯 橡 胶 PSBR粉 末 丁 苯 橡 胶 PSBR 是 在 丁 苯 橡 胶 的 基 础 上 接 枝 其 它 单 体 ， 添 加 防 老 剂 和 隔 离 剂 ，专 为 改 性 沥 青 生 产 的 一 种 粉 末 丁 苯 橡 胶 ， 它 除 了 具 有 SBR 显 著 改 善 沥 青 的 低 温 性 能 特点 外 ， 丁 苯 橡 胶 还 能 明 显 改 善 沥 青 的 高 温 性 能 。 同 时 本 产 品 也 可 用 于 橡 胶 制 品 、 塑 料 制 品 、 石 油树 脂 等 改 性 。 2 技 术 指 标 项 目 技 术 指 标 外 观 白 色 粉 末 粒 度 ， 目 14 20 分 子 量 20 万 30 万 结 合 苯 乙 烯 ， % 21 35 门 尼 粘 度 (ML1+4,100 ) 48 66 3 产 品 型 号 与 用 途 1) 普 通 型 ， 主 要 用 于 高 寒 地 区 沥 青 的 改 性 、 普 通 沥 青 升 级 、 沥 青 增 延 剂 、 防 水卷 材 沥 青 及 水 工 沥 青 的 改 性 等 ， 具 有 显 著 改 善 沥 青 低 温 性 能 的 特 点 。 2) H 型 ， 专 门 用 于 提 高 沥 青 的 高 温 性 能 。 3) R 型 ， 专 门 用 于 改 善 沥 青 的 粘 韧 性 、 韧 性 。 4) N 型 ， 专 门 用 于 高 粘 度 改 性 沥 青 。 4 使 用 方 法 将 粉 末 丁 苯 橡 胶 PSBR 缓 慢 加 入 130 150 的 热 沥 青 中 ， 同 时 进 行 搅 拌 ， 加 料 完毕 待 粉 末 充 分 搅 拌 均 匀 后 ， 将 温 度 提 高 至 150 155 进 行 高 速 剪 切 10 30 分 钟 、 或胶 体 磨 研 磨 一 遍 、 或 用 管 式 乳 化 泵 打 一 次 循 环 即 可 。 5 包 装 储 存 20kg 硬 纸 桶 或 25kg 纸 袋 包 装 。 储 存 于 阴 凉 干 燥 通 风 处 ， 防 冻 防 雨 防 暴 晒 ， 储 存温 度 5 40 ， 存 放 期 ： 24 个 月 。五 橡 胶 轮 胎 工 业 发 展近 年 来 中 国 开 展 了 许 多 丁 苯 橡 胶 科 研 开 发 与 技 术 改 革 ， 大 连 理 工 大 学 化 工 学 院 与 燕山 石 化 研 究 院 以 正 丁 基 锂 为 引 发 剂 合 成 了 丁 二 烯 -苯 乙 烯 二 嵌 段 共 聚 物 ， 该 共 聚 物 与普 通 溶 聚 丁 苯 橡 胶 相 比 ， 不 仅 具 有 良 好 的 物 理 机 械 性 能