全钢丝子午线轮胎配方设计及原材料.doc

绪论全钢丝载重子午线轮胎原材料及胶料配方设计的研究对象是全钢丝子午线轮胎生产所用的各种原材料以及生产配方它是一门应用于子午线轮胎生产的专业课，是工程技术人员必须具备的最基本的专业知识全钢丝载重子午线轮胎原材料及胶料配方设计主要包括两个方面的内容，全钢丝子午线轮胎所用原材料技术规范和子午线轮胎的配方设计目的是为子午线轮胎生产提供可靠技术保证全钢丝子午线轮胎所用原材料技术规范主要包括：原材料储存管理及停放时间，天然胶与合成胶炭黑及无机填充剂增塑剂和树脂促进剂和防焦剂硫化剂和活性剂防老剂和防护蜡配合剂及辅助材料浸胶尼龙6.6帘线钢丝帘线胎圈钢丝原材料质量控制计划等全钢丝子午线轮胎的配方设计主要包括：配方形式，子午线轮胎性能特点配方设计的原则与程序配方试验设计方法全钢丝子午线轮胎的基本胶料配方胶囊胶浆与溶液的基本配方等通过该课程的学习，比较系统地了解全钢丝载重子午线轮胎所用原材料特性及要求，掌握子午线轮胎所用原材料的质量标准比较系统的了解子午线轮胎性能特点，基本胶料配方及辅助配方，掌握全钢丝载重子午线轮胎个部件胶料的要求，胶料配方设计的原则和要求，为今后工作打下基础由于该课程是一门专业课，它的学习方法与学习基础课和专业基础课有一定的差别要求学员能够全面理解和掌握所学的内容，并能在实践中不断丰富 第一章全钢丝子午线轮胎所用原材料技术规范第一节原材料的储存管理及停放时间在子午线轮胎的生产过程中，为确保生产的连续性和原材料检验的合理周期需储存一定量的原材料一般情况下，国产原材料需储存一个月的周转量，进口原材料需储存三个月的周转量各种原材料的储存环境应满足下述的温度要求，并确保能根据每一批的原材料的标签和验收标记对不同批次原材料给予区别，标签至少应含有以下几项内容：原材料的名称生产厂家到厂日期进货单的编号批料的质量和顺序编号在将原材料运送到使用车间和部门的过程中要确保原材料的完整无损生胶不要存放在室外，应存放在室温不低于15的封闭库房里天然胶的包装为1吨或2吨包装良好的板条箱可以叠放，但最高四层包装不好的板条箱，叠放的层数相应减少散开的用热塑性聚乙烯包装的胶块一般存放在平板架上，在聚乙烯包装不破损的情况下，可叠放两层500-600K包装箱的合成胶（丁基胶除外）最多六层叠放1000K包装箱的丁基胶最多三层叠放，500K包装箱的丁基胶最多四层叠放，硬纸板箱包装的最多二层叠放炭黑的运输方式有多种，有槽车运输，太空包运输，袋装形式运输（木托盘包装），塑料袋装运输（木托盘包装）等，不同品种的炭黑要分开放置槽车运送到工厂后，质检部门取样检查并认可后，将炭黑送到库房的储存设备中太空包运送到工厂后，将太空包放库房，最多可叠放三层袋装形式的运送到工厂后，存放最多可叠放三层若木托盘包装不好的则叠放层数相应减少塑料袋装形式（例如进口N115）送到工厂后，将炭黑在合适的库房中，不得叠放。 芳烃油的运送有两种形式，罐车运输和桶装运输罐车形式运送到 工厂后，质检部门取样检查并认可后，把芳烃油储存在罐中，储存罐应有加热装置液位计油料的名称标记进油口泵和出油口泵及管线在所有储罐中（包括称量罐）的油料必须在50-70之间循环保温不同品种的化学助剂有着不同的外观形态如粉状液状片状微粒状，颗粒状等化学助剂应存放在15-35的封闭库房中对热敏感的化学助剂（如促进剂防老剂树脂石蜡等）一定要远离热源的地方。所有的化学助剂据均使用相同的托架，架子车或板条箱搬运。以袋包装到厂的化学助剂，卸下后摆放在架子上。以木架到厂的化学助剂，根据包装质量，以一定数量叠放。以纸箱（每箱30-50）到厂的化学助剂放在木架上不要堆放。以大袋包装到厂的化学助剂，存放在库房中不要叠放桶装（树脂）到厂的化学助剂，根据包装质量，以一定数量叠放。 存放胎圈钢丝库房必须没有潮气和粉尘，存放时要避开润滑油脂，胎圈钢丝只能在使用车间打开包装。在托架上不要把两个以上的线圈叠放在一起，并用硬纸把各线圈隔开。每两个线圈用热塑性聚乙烯塑料将其密封，每个塑料袋中至少含有1kg的干燥剂，打开包装时不能有任何水分。每队线圈应带有一个包含下述内容的标签：交货日期，钢丝的规格，毛重，净重及线圈编号。 钢丝帘线的包装可以是金属桶装，铁箱包装或纸箱包装，但金属桶装和铁箱包装不太方便。对于任何包装形式的钢丝帘线都应该储存在封闭的库房中，卸货时一定要注意不能碰坏包装或使包装筒变形以防对原材料质量产生不良的影响。任何形式的包装当需要打开取样或检验时，都要重新密封好以防潮气渗入影响材料质量并应尽快投入使用。每个包装都应有一个标签，注明帘线的种类和加工日期。帘线应存放在封闭的库房内，在打开包装之前对环境温度没有特别的要求，任何形式的包装应在具有温度和湿度的室内打开。 用铁箱包装的钢丝帘线，铁箱需用带有橡胶密封条的盖子，以防在潮湿的环境下水汽渗入，每个铁箱中都应含2kg的干燥剂。用纸箱包装的钢丝帘线一定要用聚乙烯袋封好，以防空气进入，聚乙烯袋中要放入1kg的干燥剂。纸板箱一定要放在架子上并相互隔离开。用金属筒包装钢丝帘线，最多可叠放三层，筒中要含ikg的干燥剂并带有橡胶密封条的盖子。以防潮湿条件下可能发生渗漏。 各种规格的浸胶纤维帘布卷在其外侧包装上应带有一个注明材料名称、重量。加工日期和批号的标签。帘布的名称还必须打印在帘布卷帘布的外端上。浸胶帘布卷的包装一定不能有任何损伤，并在到货时检查其包装情况。浸胶帘布卷应放在架子上，不可直接放在地上。浸胶帘布卷不可直接用叉车叉起，应该用托架托住卷轴的两端用平板车运输如只使用了一部分的浸胶纤维帘布，剩下的还需继续存放一段时间，包装和密封都要重新恢复完好。存放浸胶纤维帘布的库房最低温度不得低于15。 原材料存放不仅对库房、温度等有要求，对存放时间也有相应的要求。一般情况下，原材料在使用前回有一定的存放周期，使用时必须按照先进先出的原则使用原材料。在任何情况下原材料不应超过以下存放时间：天然胶：最多六个月；合成胶：最多六个月；炭黑最多三个月（如果炭黑中的水分没有超过技术规范的要求，炭黑的最长存放时间可达12个月）。；增塑油：最多12个月；化学添加剂：最多12个月（促进剂、环烷酸钴、癸酸钴除外，在其原有的包装条件下最多可存放六个月）；胎圈钢丝：在其原有的包装中最多可存放12个月。钢丝帘线：在铁箱包装中最多六个月；在金属筒或纸箱包装中最多可存放12个月。浸胶纤维帘布：温度低于30时最多存放12个月。温度30-40时最多存放6个月。温度大于40时最多存放2个月。以上所列出的存放时间是以前面讲到的规定存放条件为基础的。当原材料存放超出以上规定各时间时，需对原材料重新检验以确保其质量。如符合技术规范的公差要求原材料，仍可使用如超出了技术规范公差要求的原材料则报废。 第二节天然胶与合成橡胶 天然胶是从天然植物（橡胶树）中采集出来的一种高弹性材料。60年代以前，天然胶的生产只有片状胶（烟片胶）一个种类。片状胶在商业上一贯使用外观分级方法即凭手拉或目测胶片的色泽、气泡、水泡、发霉、杂质及湿度等进行分级的方法，未能反映橡胶的实质和使用性能。 60年代以后，天然橡胶的事业有了很大的发展和提高，传统的制胶工艺、设备及分级制度越来越不适应生产发展的需用。1965年马来西亚首先开始进行天然胶标准化计划，公布了标准马来西亚橡胶（SMR）规格，按六种理化指标进行橡胶分级，并在此基础上发展了颗粒橡胶（颗粒胶是块状胶）的生产。分级方法的改进是天然胶的发展史上的一大进步。SMR的推广成功成为其天然橡胶生产国发展TSR(技术分级橡胶)的模式。 马来西亚标准橡胶SMR自1965年推出以来，已经经历了1970年、1979年以及1991年三次重新修订，当前有效的是1991年版（马来西亚天然橡胶研究院1991年颁布的No11标准），详见表1.SMR标准每次修订时，在接受橡胶消费者对橡胶品质的要求之外，也需要考虑生产者在生产技术方面的能力。消费者对橡胶的需求可以广泛分为以下几类：a继续为轮胎制造商提供大量需求等级的橡胶、同时也为较为严格的用途提供品质优良等级的橡胶；b更纯净不含外来污染固体物的橡胶；c不含白胶或腐臭气味；d加工性能一致；不用木箱包装方式及更佳的胶包重量限制；e物理特性；f质量管理体系。例如：1991年版SMR接收了消费者的建议，把胶包的重量从33.31.0公斤改为33.30.5公斤等。1991年版与前一版标准（马来西亚天然橡胶研究院1979年颁布的No9标准）SMR10和SMR20区别主要是橡胶中的杂质含量不同，即 1979年版 1991年版 SMR10 0.10% 0.08% SMR20 0.20% 0.16%表1 标准马来西亚橡胶的品种规格（1991年10月1日起强制执行）项目SMRCV60SMRCV50SMRLSMR5SMRGPSMR10CVSMR10SMR20CVSMR20胶乳生胶片混合物田间凝胶杂质（45m筛）max灰分含量max氮含量max挥发物含量max塑性初值pomin塑性保持率PIRmin颜色限制Lovibond，max色值范围Lovibond，max门尼粘度ML(1+4)100硫化标记颜色包装用塑胶薄膜颜色塑胶带颜色0.020.500.600.80-60-605R黑色透明橙色0.020.500.600.80-60-505R黑色透明橙色0.020.500.60.835606.02.0-R浅青色透明透明0.050.600.60.83060-浅青色透明白色0.080.750.600.80-50-65(+7-5)R蓝色透明白色0.080.750.600.80-50-CR紫红色透明白色0.080.750.600.803050-褐色透明白色0.161.000.60.8-40-CR-透明白色0.161.000.600.803040-红色透明白色备注CV恒粘度 Po塑性初值 PIR塑性保持率(抗氧指数)老化后裂口增长率.15130 我国的云南和海南的标准胶产量已达到30万吨/年,国家标准GB/T8081-1999天然生胶 标准橡胶规格等效采用了ISO2000:1989天然生胶 规格,从而对橡胶的质量要求有了大幅度的提高详见表我国胶园凝胶标准胶主要存在杂质含量高、P和PIR偏低、性能均匀性查的三个问题。这主要是胶厂胶园凝胶标准胶生产工艺不够完善、生产设备简陋所至，有待进一步改进和完善。应从加强岗位责任制管理提高产品意识入手，解决好胶园凝胶的洗涤、掺合、亚绉和干燥工作，以利于提高胶园凝胶标准胶产品质量，为社会提供更多的优质橡胶产品。表GB/8081-1999天然生胶标准橡胶规格性能各级橡胶的极限值检验方法SCRCV SCRL SCR5 SCR5SCR10 SCR20 颜色标志绿绿绿褐红黄杂质含量（45m筛）M塑性初值（）塑性保持率PIR(M)氮含量（）挥发物含量灰分含量颜色指数门尼粘度ML(1+4)1000.05 0.05 0.05 0.1 0.2 0.5 - 30 30 30 30 3060 60 60 50 40 300.60 0.6 0.6 0.6 0.6 0.60.8 0.8 0.8 0.8 0.8 0.80.6 0.6 0.6 0.75 1.0 1.5- 6 - - - -655 - - - - -GB/T8086GB/T3510GB/T3517GB/T8088GB/T6737GB/T4498GB/T14796GB/T1232 全钢子午线轮胎厂使用的天然胶一般有两种牌号，即TSR10和TSR20.主要接技术指标如下：项目TSR10 TSR20留在45m筛上的杂质含量 0.08 0.16塑性初值P 30 30塑性保持率PIR 50 40氮含量 0.6 0.6丙酮抽出物 2-3.5 2-3.5挥发物含量 0.8 0.8灰分含量 0.8 0.8*门尼粘度ML(14)100 8310 8310 子午线轮胎使用的标准橡胶都是经过认可的胶园生产的，在标准胶的包装上印有专用的标记，未经许可的胶园生产的标准胶一律不用。一些大的轮胎公司在橡胶产地设有检验机构，负责检验和下达认可证书，并对认可的胶园定期到现场抽样检查。如质量达不到技术标准则取消认可，采用指定的胶园供应标准胶可使其产地相对集中，生胶质量均匀一致，从而生产的外胎有保证。由于其加工方式统一生胶的门尼粘度相近，使混炼胶质量均匀。子午线轮胎所用的天然橡胶要严格控制生胶发霉和杂物。塑性初值和塑性保持率是关键性的指标，（C级）PIR值这一指标表明生胶老化后的保持率是非常重要的指标。生胶的门尼粘度不属于橡胶生产厂的控制标准，而是各轮胎厂根据轮胎生产工艺的需要规定控制的一项指标，不作原材料验收用，而门尼粘度是通过检验不同厂家生产的标准胶门尼粘度后，取其中间值而定。天然橡胶的门尼粘度变化范围较合成胶要大。波动的原因有：产地（纬度和气候不同），树龄（树龄小的则生胶的分子量小、其门尼粘度也低）存放时间（生胶随着存放时间的延长，其门尼粘度有上升的趋势）加工方式（胶乳的混合、颗粒的烘干、压制胶包的方式）。 马来西亚南益树胶集团所生产的SMR约占全马总出口量的1/3，该公司除了生产普通的标准胶外，也生产多种特别胶，以迎合使用厂商的特别需求。其中最重要的和最普通的是9710(SMR10)和9720(SMR20),并提供给DUNLOP、PIRELLI、SP等公司使用。9710、9720的规格与品质比同级的SMR10和SMR20要求更为严格，主要差别是：严格的选料选择，只准采用优质的田间凝胶；塑性初值（P）控制在423而普通的标准胶只要在30以上就可以；塑性保持率（抗氧指数PIR）最低为60，而普通的SMR10胶只需50、SMR20只需40。采用9710和9720有许多好处：产品的品质优良，例如较高的抗氧化性能；严格控制塑性初值P使产品的均匀性好，粘度差异小，方便轮胎制造厂家安排其混炼工艺；较一贯的一致的混炼胶粘度，导致提高生产量，减少废胶和不合格品的百分率，更进一步节约生产成本。由于国内天然橡胶的品质不能满足子午线轮胎使用的要求，80年代末期开始组织研制子午线轮胎专用胶，1994年通过了有关部门组织的鉴定。其攻关指标如下：项目TSR10 TSR20留在45m筛上的杂质含量 0.10 0.20塑性初值P 423 423塑性保持率PIR 60 60氮含量 0.5 0.5丙酮抽出物 2.5-3.5 2.5-3.5挥发物含量 0.5 0.5灰分含量 0.6 0.8*门尼粘度ML(14)100 8310 8310铜含量/K 8 8锰含量/K 10 10 子午线轮胎专用胶的制胶原料采用性状不同的胶料，即辅助生物凝固胶和胶园凝固胶。在鲜胶乳凝固工艺上采用辅助生物凝固技术代替传统的加酸凝固方法，在我国尚属首次，它有助于保持和充分发挥天然胶的自身的优良性能。胶园凝胶具有优良的硫化特性和硫化胶的物理机械性能，但原料比较少、一致性比较差质量不稳定需对此采取严格的挑选、清洗和混合措施。辅助生物凝固胶并用适当比例的优质胶园凝胶，可以充分发挥胶园凝胶的硫化特性优异、硫化胶性能优良的特性，并保持了辅助生物凝固胶自身清洁度较高、杂质含量低、抗氧化能力强的特点，同时产品的一致也较好。合成橡胶是各种单体经聚合或缩合反应合成的具有不同化学组成及结构的高分子化合物。近年来，由于合成橡胶品种的增加、性能的改进、成本的降低、应用范围的扩大，其发展速度很快。合成橡胶的门尼粘度是关键性的技术指标，它关系到胶料的分散性和物理机械性能，并在一定程度上表征了合成橡胶的分子量，因此在标准中这项定为“C”级。合成橡胶要进行胶料的物理机械性能检验，所使用的原材料必须是标准的。并按照标准在开炼机上混炼。下面就对常用的几种合成橡胶作一介绍：丁苯橡胶：丁苯橡胶（SBR）是丁二烯和苯乙烯的共聚物，它是合成橡胶工业中最大的基础胶种，占合成橡胶产量的40%以上。丁苯橡胶产量的60%左右用于制造轮胎丁苯橡胶（SBR）有乳聚丁苯（ESBR）和溶聚丁苯（SSBR）两大类产品。溶聚丁苯胶（SSBR）约占丁苯橡胶总产量的1520%,品种牌号有上百个，由于用其制造的轮胎滚动阻力低、抗湿滑性能优、耐磨性好和生热低，已广泛用于制造高性能子午胎。溶聚丁苯已发展到第三代产品；第一代产品是以有机锂为引发剂的溶聚丁苯（SSBR）。第二代是采用偶联和端基改性技术调节分子序列结构，解决了胎面胶的滚动阻力与抗湿滑性能这对矛盾。第三代溶聚丁苯是以异戊二烯为第三单体的三元共聚橡胶SIBR,GOODYEAR公司开发出工业化产品，目前正在推广应用。SIBR可用作“绿色轮胎”，它在不同的使用温度下能有效平衡了轮胎行驶过程中的牵引力与滚动阻力之间的矛盾。乳聚丁苯（ESBR）有10大系列产品，应用较多的是1500系列（纯胶）、1600系列（充炭黑母胶）、1700系列（充油母胶）和1800系列（充油充炭黑母胶），其中以1500系列和1700系列产耗量最大。常用的品种有1500,1622,1712。等丁苯橡胶由于苯乙烯基团生热高，一般应用于胎面胶（可与其它胶种并用）和轮胎使用时不发生应变的部位中（如胎圈钢丝覆胶）。门尼粘度是丁苯橡胶的关键性指标SBR1500D的指标为523,SBR1712的指标为493。挥发分、结合苯乙烯和物理性能为重要指标。目前，我国丁苯橡胶生产厂家有6家，其总能力为40.5万吨/年（溶聚丁苯橡胶生产能力4.5万吨/年）顺丁橡胶：是顺式1,4聚丁二烯橡胶的简称。按催化体系的不同可分为多个系列。钛系顺丁橡胶顺式含量约为93%,镍系顺丁橡胶顺式含量约为96%，钴系顺丁橡胶顺式含量约为95%,钕系顺丁橡胶顺式含量约为98%,锂系顺丁橡胶顺式含量约为40%。高顺式顺丁橡胶因聚合中所用的催化剂不同而具有不同的综合性能。国内有8家工厂生产总能力为39万吨/年。钕系顺丁橡胶的优点是具有高弹性、滚动阻力小、耐磨性能好、龟裂增长率低等特性并且易于加工，同时它也是已生产的顺丁橡胶的最有利于环境的顺丁橡胶品种。表3给出了不同顺丁橡胶的微观结构。表3 不同顺丁橡胶的微观结构催化剂钕（N）锂（L）钛（T）钴（C）顺式1,4结构含量乙烯基1,2结构含量玻璃化转变温度支化度重均分子量（M）数均分子量（M）分子量分布（M/M）98 38 93 95 0.5 11 3 2 -109 -93 -105 -107 5 5 15 20 330 210 310 290 120 85 90 1002.75 2.47 3.44 2.90 说明：一般分子量分布表征分子大小的均一程度M/M分子量是均一的；M/M520分子量均一程度是中等；M/M20分子量大小差别很大，即分布很宽。高顺式顺丁橡胶主要应用于胎面胶，胎测胶中，利用其耐磨性和耐屈挠性好的特点。高顺式顺丁橡胶的门尼粘度指标定为455（3）,公差范围为10，对混炼胶的门尼粘度影响较大，因此有规定了一个3的指标。当门尼粘度检验结果超出规定的5时，一律退货。如果有三批连续超出3，并在的范围内则立即通知合成胶生产厂引起注意加强控制避免出现不合格。顺式含量为40%的低顺式顺丁橡胶对胶料的混炼、挤出工艺较其它顺丁橡胶要好的多。1.炭黑分散速度快；2.挤出部件易控制形状；3.用在胎面胶中，可以显著降低轮胎的滚动阻力4.用在子口耐磨胶中可以提高胶料的门尼粘度，保持半成品的形状同时也能提高胶料的耐磨性常用的品种有德国BAYER公司的CB-45NF,西班牙的REPSOL,QUIMICA公司生产的CALPRENE248,埃尼化工的50 异戊二烯橡胶（合成天然胶）异戊橡胶是以异戊二烯为单体，采用立体定向聚合制得的有规立构橡胶高顺式异戊二烯橡胶其分子结构与天然胶相同，许多特性与天然胶类似。由于它是人工合成的橡胶，其分子量的大小及分布也可以控制，它的分子量分布较天然胶窄。它比天然胶的凝胶含量低、杂质少因而质地均匀改善了加工性能。在胶料加工过程中，配合剂分散速度快，胶料的压延、压出性能好。生胶的门尼粘度是关键指标、挥发分、物理性能是重要指标，SKI-3S(俄罗斯)的门尼粘度指标为705最好控制在；目前国内没有生产。丁基橡胶和卤化丁基橡胶：丁基橡胶是异丁烯与异戊二烯聚合而成的聚合物。在轮胎行业中主要用途是制造内胎、硫化胶囊和水胎。硫化胶囊的所用环境要求其具备良好的耐热老化及耐氧化性，良好的耐高温屈挠疲劳性，永久变形低，良好的传热性，良好的老化前及老化后应力应变性能。工业实践证明能够全部满足上述要求的弹性体是丁基橡胶。表给出了EXXON公司的丁基橡胶的牌号。表EXXON公司丁基橡胶牌号项目068 268 269 065 165 365 007 077门尼粘度（1+8）125515 515 575 323 323 333 515 485由于丁基橡胶的分子内部饱和度高，所以其气密性较其它胶种好的多。但其硫化速度慢，硫化时活化温度高限制了在轮胎外胎的应用。将丁基橡胶进行卤化，制成溴化丁基胶或氯化丁基胶，可以明显提高起硫化速度全钢子午胎的内衬层胶料中使用的是溴化丁基胶或氯化丁基胶，而在轿车和轻卡子午线轮胎的内衬层胶料中通常氯化丁基胶与天然胶的并用，通过其它配合剂的调整，完全可以和轮胎其它部位的通用合成橡胶或天然胶同步硫化。从卤化丁基胶内衬层的发展趋势看：溴化丁基胶主要应用于100%的卤化丁基胶内衬层胶料，氯化丁基胶主要应用于卤化丁基胶于天然胶并用的内衬层胶料中，客户在使用全钢载重子午线轮胎时越来越关心轮胎的充气压力保存性能，由于减少壁厚使用含量高的氯化丁基胶内衬层胶料可以节省能源减轻轮胎重量。表5和表6给出了不同厂家氯化丁基胶的牌号，不同牌号之间主要区别是门尼粘度的不同。门尼粘度是氯化丁基胶的关键性指标，测定时有100和125两个不同的温度，采用不同的温度指标也不同。例如，氯化丁基胶1006在100和125测门尼粘度其指标分别为555和385.意大利倍耐力公司一般采用100测试氯化丁基橡胶门尼粘度。 表5 BAYER公司卤化丁基胶牌号项目溴化丁基胶氯化丁基胶X 2040 20301255 1240 1240(医用)卤素含量门尼粘度（1+8）125 2.1 2.0 2.0464 394 324 1.25 1.25 1.25504 384 364 表5 EXXON公司卤化丁基胶牌号项目溴化丁基胶氯化丁基胶2211 2222 2233 2244 22551065 1066 1068卤素含量门尼粘度（1+8）125 2.1 2.0 2.1 2.1 2.032 32 37 46 461.2 1.2 1.2315 385 505 溴化丁基胶碘值的测定是一个关键性指标，国际上没有统一的测试方法，有的轮胎公司提出自己的检测方法，如意大利倍耐力公司就是采用自己的方法（P162）进行测定。氯丁橡胶：主要应用于硫化胶囊配方中，对活化丁基橡胶硫化有着重要作用。在胶囊中使用的氯丁橡胶，一定要非结晶型的，同时对硫化速度要求比较严格。例如，可用DUPONT公司的NEOPRENE WRT型氯丁橡胶和BAYER公司的BAYPREN110型氯丁橡胶，该合成橡胶的门尼粘度是关键性指标，重要性指标有氯含量（35-40%）和挥发分等。 第三节炭黑与无机填料炭黑是橡胶的补强填充剂，是仅次于生胶的第二为原材料。它能提高硫化胶的耐磨性、撕裂强度及定伸应力，改善轮胎的使用性能，延长轮胎的使用寿命。目前，ASTM的炭黑有40多种，但轮胎用炭黑只有一半。我国年产2.5万吨炭黑企业已超过10家，生产炭黑使用的只有一半是优质油料（乙烯焦油和蒽油），另一半不得不使用粗煤焦油。这类粗煤焦油多是土法炼焦的副产油料，沥青质、胶质、和游离炭含量较高，水分和杂质也无法控制，根本不适合用作炭黑原料。我国炭黑标准正在修订之中。2000年国家对炭黑的抽检，N220的优等品率为28.6%、一等品率为57.1%,N330D的优等品率12%、一等品率为24%，N660的优等品率为%一等品率为25%，表7给出的子午线轮胎中常用的不同品种炭黑的基本特性。炭黑品种粒径(m)吸典值/吸油值/100备注N115N121N234N326N339N375N550N66011-19 1608(6) 1136(4) 超耐磨炉黑11-19 1215(3.5) 1326(4) 高结构超耐磨炉黑20-25 1205(3.5) 1256(4) 高结构中超耐磨炉黑26-30 825(3.5) 725(3.5) 低结构高耐磨炉黑26-30 905(3) 1206(4)高结构高耐磨炉黑26-30 905(3) 1145(3.5)高结构高耐磨炉黑40-48 435(3.5) 1215(3.5)快压出炉黑40-48 365(3.5) 905(3.5)通用炉黑炭黑的吸典值表征了其比表面积。DBP吸油值表征了炭黑的结构，DBP吸油值越高即炭黑的结构性越高。吸典值越高，其表面积就越大，耐磨性越好。吸典值和DBP吸油值是关键性指标，这两项指标决定了炭黑的基本性质，同时作为原材料进厂检验必测的项目，不合格将予以退货。作为关键性项目的吸典值和吸油值，每项指标均有一般和内控两个公差范围，例如，N115炭黑的吸典值为1608(内控)，DBP吸油值为1136(内控)。在进厂检验时，同一厂家的同一规格炭黑如果连续三批超出内控范围，则需向生产厂家提出警告。表8给出了粒径、结构、对胶料加工和硫化胶性能的影响趋势。表8炭黑粒径、结构、表明性质对胶料加工和硫化胶性能的影响胶料加工性能粒径减小结构增加硫化胶性能粒径减小结构增加填充量混入时间充油能力分散程度混炼转矩门尼粘度尺寸稳定性焦烧时间硫化速度压出收缩压出光滑度压出速度减小延长变化小变差增大增加增加缩短减慢变化小增加减慢减小增加增加变好增大增加增加缩短变化小减小增加变化小硬度断裂强度300%定伸应力伸长率耐磨性撕裂强度抗割口增长耐疲劳性弹性生热压缩变形导电性增加增加变化小变化小增加增大增加增加减小增加变化小增加增加减小增加减小增加减小减小减弱变化小增加变化小增加炭黑的着色强度、DBP压缩吸油值、细检含量和混炼胶的模量是重要项目。在进行胶料配合试验时，检验的配方有天然胶和合成胶两个。意大利倍耐力公司采用天然胶配方。着色强度试验是与标准试样比较吸光值（黑度），以了解粒子的分布情况。着色强度这一指标并不单单是对胶料的着色，对炭黑在胶料的分散情况起着重要作用。因此，这项指标也是比较重要的指标。N660炭黑的粒子强度是关键性指标。因N660炭黑是软质炭黑，湿法造粒比较困难，在包装和运输过程中粒子的破碎率极高，在使用时极易造成输送管路堵塞，造成停产、污染和浪费。炭黑的细检含量是一个重要指标，应特别引起重视。在检查炭黑本身的细检含量同时，还需在密炼机投料口接取炭黑，检查炭黑在气力输送和自动成量过程中增加的细检含量。细检含量高即粉末含量大，它会在气力输送和自动成量过程中造成管道堵塞，并且对胶料的混炼有很大的影响。因此对炭黑在输送过程中比胶料配方中的许多其它配合剂的要求更为严格。胶料混炼时把炭黑分散到橡胶中，无论是密炼机还是开炼机，炭黑粒子在剪切力的作用下破碎并被橡胶包容，这种方式使炭黑分散最佳。如果炭黑的细检含量太高，首先就会造成粉尘飞扬，称量的准确性会受到影响。其次是这种粉末不是在剪切力的作用下才混入橡胶中的，而是在混炼时形成许多炭黑包，这些炭黑包有时在混炼机械中被压成不易破碎微小的硬胶块，或者留在密炼机中使混炼周期延长造成炭黑分散不均。轮胎是在动态的条件下使用，了解炭黑的性质对胶料动态性能的影响十分重要。例如，对胎面胶来说主要是要求耐磨性好、滚动阻力低和牵引性好。研究表明：胶料的动态性能中，60时的损耗角正切，T与胎面胶的生热和滚动阻力有良好的相关性，60时的T越低胶料的生热和滚动阻力就越低。牵引性则与0时T及损耗柔量D”有良好的相关性，即0时T及损耗柔量D”越高则牵引性越好。N110系列炭黑为超耐磨炉黑，粒径在11-19m之间，是橡胶用炭黑炭黑中粒径最小，表面积和着色强度最高、补强性最高的炭黑品种，能够赋予橡胶最好的耐磨性能。最早生产的是N110,N115和N121是后来发展起来的品种。由于粒径小使胶料的加工性能变差，混炼能耗高、分散困难、混炼温升高,压出不易等，抗龟裂和耐热性能也不好。N234炭黑是新工艺高结构中超耐磨炉黑，在N200系列中补强性能最高，其耐磨性比N220高约10%。适合于载重轮胎和轿车胎的胎面胶，因结构高更适合于充油橡胶中应用。在高苛刻的条件下使用，则更能体现该品种的优良耐磨性和高补强性。N326是N300系列中的低结构高耐磨炉黑，它的结构比N330低而比表面积与N330相似，古有高补强低生热的良好性能。它在胶料中分散比较困难，这是由于低结构的炭黑混入时间短，分散时间长。如果分散不良会影响胶料的物理性能和加工性能。N339炭黑是N300系列中的新工艺高结构高耐磨炉黑，其胶料具有高定伸应力和高硬度，而且加工性能好。其滚动阻力在N300系列中最高、耐磨性最好。N375炭黑是N300系列中的新工艺高结构高耐磨炉黑，它的比表面积比N339、N347稍高，三者在胎面胶中的性能相似，动态性能相差不大但撕裂性能N375为最好。N550炭黑的生产和使用比较早，粒子表面比较光滑、结构较高，是一种兼有中等补强性能又有很好加工性能的品种。它赋予胶料较高的挺性和良好的压出性能，又称快压出炉黑。补强性能比其它软质炭黑都高。N66O炭黑是N600系列炭黑中的主要品种，因具备高定伸炉黑的高定伸应力、快压出炉黑的良好加工性能，半补强炉黑的高弹性，从而具有广泛的应用范围，古称通用炉黑。N774炭黑（粉末）主要用于外胎喷涂配方中，对它的要求比较低，其细度是关键指标。填充剂：主要作用是降低胶料的成本，但有时还起到许多其它的作用。轮胎中常用的填充剂白炭黑、碳酸钙、二氧化钛等。白炭黑的外观和纯度（sio2）是关键性指标，另外它的比表面积、PH值煅烧失重等项目对胶料的性能有着直接的影响也是很重要的指标。白炭黑用在胎面胶里可提高胶料的耐撕裂性能，在钢丝粘合胶料中（间、甲（白）体系中）有可以改善胶料与骨架材料的粘合性能。它是“绿色轮胎”胎面胶的主要补强剂。白炭黑目前主要用于轿车子午胎。在载重子午胎中，由于天然胶含量高而使用较少（一般不超过15份），它不易与天然胶相容并对混炼设备和工艺有特殊的要求。为提高白炭黑在天然胶中的应用比例，有关厂家正在研发新型偶联剂。碳酸钙是白色的粉末，在胶料中主要起填充作用。它的外观、筛余物和盐酸不溶物是关键性指标。 二氧化钛（锐态型）是白色粉末，在胶料中主要起着色作用。如在白胎侧胶料中、色标颜料胶中。它的外观、在标准胶中的颜色和325目筛余物是关键性指标。 第四节 增塑剂和树脂增塑软化剂是橡胶工业加工过程中使用的一种旨在改善橡胶加工性能的操作助剂，它的加入可以降低混炼胶的粘度增大胶料的塑性，而且能够改善炭黑和其它配合剂的分散，改善硫化胶的物理性能。现在的软化剂品种较多，按其来源不同分为：a石油系增塑剂；b煤焦油系增塑剂；c松节油系增塑剂；d脂肪油系增塑剂；e合成增塑剂等。作为一种理想的软化剂应该具有与橡胶相容性好、无毒、沸点高、不易挥发、化学性质稳定，不影响硫化胶的物理性能而又价格便宜。 橡胶增塑剂不仅用量大，而且对橡胶产品的性能、生产工艺、生产成本、动力消耗以及环保方面都产生重要的影响，因而是橡胶工业不可忽视的重要原材料。 物理增塑剂在橡胶中的增塑机理是：“增加大分子链之间的距离，减少分子间的作用力并产生润滑作用，使分子链之间易滑动从而增加胶料的塑性。国外已大量使用石油系增塑剂，它是石油加工过程中所得的产品，主要有：a芳烃油（芳香基油）b环烷油（环烷基油）c石蜡油（石蜡基油）。国内引进载重、轻卡和轿车子午线轮胎技术的厂家在轮胎生产中广泛使用芳烃油。芳烃油软化剂在胶料中具有较高的溶解能力它与橡胶相容性好，不易喷出制品表面，加工性能优于石蜡油、环烷油，同时也显示出较好的软化和塑化作用。 石油软化剂的物理性质对判断它的品质以及它对橡胶的作用是很有用的。油的比重、粘度等物理性质与塑化作用有直接的关系。油的平均分子量即粘度对橡胶的性质具有很大的影响。Kurts等人研究了油品的比重、粘度、闪点、苯胺点、遮光率等物理数据与油品性能之间的关系，发现了粘度比重常数、遮光率以及苯胺点与油品分子炭原子结构类型之间的经验公式。由于粘度比重常数（VGC）H和遮光率与油品烃的组成有着直接的联系，所以能用其对油品进行分类并成为最常用的分类方法。可根据粘度比重常数和遮光率在油品的粘度比重常数遮光率和油的组成图上反推出石蜡烃、环烷烃和芳香烃型炭原子所占的百分比。按照粘度比重常数分类详见表9，将石油系橡胶加工油分为六类。 表9橡胶加工油的分类油的类型 粘度比重常数（VGC）石蜡油低环烷油环烷油低芳烃油芳烃油高芳烃油 0.791-0.820 0.821-0.850 0.851-0.900 0.901-0.950 0.951-1.000 1.000-1.050 石油系软化油和橡胶弹性体相容性的大小取决于石油系软化剂的组成和性能。表10给出了石油系软化剂与各种橡胶的相容关系油的类型天然胶 丁苯胶 顺丁橡胶 丁晴橡胶 氯丁胶 海帕龙40 三元乙丙胶 丁基胶石蜡油低环烷油环烷油低芳烃油芳烃油高芳烃油 0 0 0 0 0 - + 0 + 0 +表示相容表示不相容表示有条件相容我国石化行业一直将橡胶加工油的生产作为石油炼制的副产品加以处理，几乎没有对橡胶加工油作专门的、系统的研究和开发，导致我国橡胶行业使用的橡胶加工油在产品结构、质量、数量上至今然停留在低水平上。芳烃油主要包括：外观、15比重、60粘度、99粘度、粘度比重常数、苯胺点、20折光指数、闪点、凝固点、水分、120热失重、灰分等。其中，外观、比重和60粘度是关键性指标，折光指数、99粘度、粘度比重常数、苯胺点是重要性指标。油的粘度与平均分子量是成正比的，对混炼胶的粘度、加工性有着密切的联系，对油料的自动化输送和油料自动化称量系统有着直接的影响。轮胎企业一般采用60保温，粘度太大混炼设备无法输送和称量。油的粘度与硫化胶的生热有关系。油的粘度高橡胶制品的生热就高。在相同粘度的情况下，芳香烃油的生热低。油的粘度高硫化胶的伸长率高，定伸应力降低并改善了胶料的屈挠性。在油料以等体积加入的情况下，芳烃油比其它油类能得到更高的伸长率，即采用芳烃油所得到的硫化胶的屈挠性更好。比重不仅表示油的质量，还表示炭和氢的比率、芳香烃和石蜡烃的含有量等，是从表观上了解油的性质的关键指标之一。苯胺点：是在试管内先加入5-10苯胺后再加入同量的石油系软化剂试样，然后从底部加热，直至出现透明的液体，此时的温度即为苯胺点。苯胺点是可用来表示芳香烃的含量，芳香烃软化剂的分子结构与苯胺点相近，苯胺易溶于其中，故苯胺点低。苯胺点低的油类与不饱和橡胶有较好的相容性，大量加入无喷出现象。苯胺点高油类，需高温时才与橡胶互溶，这样在温度降低时就易喷出表面。芳香烃含量高有助于轮胎成型的粘性。在橡胶加工过程中，芳香烃含量高被橡胶吸收的快有助于加快混炼，提高生产效率和降低能耗，而石蜡烃油被橡胶吸收的最慢。芳香烃含量高提高了炭黑在胶料中的分散性，对改善胶料的性能极为有力。随着芳香烃含量的增加油品的粘度比重常数也增大，胶料的混炼时间随着粘度比重常数的增大而减少。芳烃油的填充指数比石蜡油和环烷油大，降低油品的挥发性可减少在混炼和硫化过程中的烟气和挥发损失。在油以等体积加入的情况下，硫化胶的抗张强度基本是相同的。定伸应力和硬度随着油的粘度比重常数的增高略有下降。若以等重量添加，因芳烃油的比重较大，所以相应的体积较小，硫化胶的抗张强度较大。一般来说，随着油的用量增加胶料的硫化速度变慢，这是由于橡胶烃被稀释的结果。芳烃油的杂环化合物、氮俭及其它化合物能起弱的硫化促进的重要。芳香烃含量高的油会促使硫化加快，甚至引起焦烧，使用不同厂家的产品要注意。闪点是检验材料安全性的项目。蓖麻油是硫化胶囊的软化剂改善胶料的加工过程，在胶囊使用过程中蓖麻油能慢慢地从胶囊内部喷出，在胶囊表面上形成薄薄油膜，起到润滑作用，减少胶囊与胎里的摩擦力，使胶囊在胎里容易伸展开。从而提高胶囊的使用寿命。蓖麻油的关键指标是外观，重要性指标包括碘值、皂化值、15比重等。美观胶液是涂在轮胎外表面的一种胶浆，高软化点沥青在美观胶