项目一斜交轻型载重轮胎胎冠胶料的配方设计(带封面) 毛锐

1、项目一斜交轻型载重轮胎胎冠胶料的配方设计常州工程职业技术学院 课程名称：助剂与配方设计项目名称：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1311姓 名：毛锐学 号：2013110303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按用途不同分类：汽

2、车轮胎，工程机械轮胎，农业机械轮胎，航空轮胎，力车摩托车轮胎按结构不同分类：普通结构轮胎（斜交轮胎）和子午线轮胎按规格不同分类：巨型轮胎，大型轮胎，中型轮胎，小型轮胎按气压不同分类：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：1>承受汽车的全部负荷和传递2>具有减震和缓冲的性能3>操作稳定性好4>具有抗滑湿性能5>轮胎的安全性能好3.轮胎本身必要的使用性能包括1>.胎面胶耐磨耗和抗刺扎性能好；2>.滚动阻力小，耗油低；3>. 温升低，行驶寿命长；4>. 噪声低；5>. 安全性高；6>.有一定的牵引能力

3、及刹车能力；7>.有一定的转弯能力及方向稳定性能力；8>.有一定耐磨耐久性；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表1 斜交轻型载重轮胎胎冠胶料性能指标和试验项目项目性能指标对应的检测试验名称橡胶硫化特性硫化胶拉伸性能 压缩疲劳性能撕裂强度硬度测定成品轮胎物理性能老化耐磨性试验GB/T1232.1-2000GB/T2567-1995GB/T1687-1993GB/T529-2008GB/T531.1-2008GB/T519-2003GB/T1689门尼胶烧试验橡胶力学性能试验压缩屈挠试验硫化胶撕裂强度测定邵尔硬度试验充气轮胎物理性能试验阿克隆磨耗试验任务三 斜交轻型

4、载重轮胎胎冠胶料的配合剂选择1. 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或MVBR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。2. 硫化体系促进剂NOBS（因为促NOBS会产生亚硝胺致癌物，所以也可用NS代替），硫磺硫化是一种迟效高速硫化促进剂，起始硫化很慢，但后效优良。硫化时易分散，硫化后的产品不喷雾、色变

5、小，可用于轮胎、内胎、胶鞋、胶带等胶料。氧化锌和硬脂酸也是硫化体系3. 填充体系氧化锌和硬脂酸的混合加强了橡胶的硬化度。氧化锌也是汽车轮胎的重要添加剂。除了硫化作用，氧化锌能大大提高橡胶的热传导性能，从而有助于轮胎的散热，保证行车安全。氧化锌添加剂同时也阻止了霉菌生物或紫外线对橡胶的侵蚀。4. 补强体系炭黑起到了补强的作用，使用炭黑的硫化胶的拉伸强度、定伸应力和硬度高，耐磨性好，弹性也好同时更能降低成本。5. 软化体系三线油（机油），与橡胶相容性好，不易喷出制品表面；适合作深色橡胶制品，对胶料的物理性能有一定提高；加工性能优于链烷油和环烷烃油，在胶料中的用量高于后两种，适用于天然橡胶及各种合成

6、橡胶。6防护体系斜交轮胎采用4010NA+RD+石蜡；子午线轮胎采用防老剂4020+RD+微晶蜡，这样的几个搭配都可以达到理想的综合防护体系，而且这些体系都是低毒的斜交轮胎采用防老剂4010NA，防老剂RD（用于天然橡胶、丁苯橡胶、丁晴橡胶及胶乳，对氯丁橡胶能增加硫化活性，对其他橡胶硫化无影响有污染，但不明显）,防护蜡，几种防护剂配合防老、屈挠效果优良，价格低廉。任务四 斜交轻型载重轮胎胎冠胶料的配方设计实践表2 斜交轻型载重轮胎胎冠胶料的配方拟定原材料组分质量份用途NR35生胶体系BR40生胶体系SBR25生胶体系氧化锌3填充体系硬脂酸3.5填充体系防老剂4010NA1.5防护体系石蜡1防护

7、体系三线油（机油）6软化体系炭黑58补强体系促进剂NOBS1硫化体系硫磺0.9硫化体系防老剂RD（BLE）1.5防护体系表3 橡胶密度计算原材料名称基本配方(mi)密度i(g/cm3)Vi(mi/i)NR350.9138.46BR400.9044.44SBR251.0424.04氧化锌35.600.54硬脂酸3.50.854.12防老剂4010NA1.51.161.29石蜡10.91.11防老剂RD（BLE）1.51.081.39炭黑581.8032.22三线油(机油)60.857.06促进剂NOBS11.350.74硫磺0.92.10043表4 配方成本计算序号原材料名称配比（mi)单价（p

8、i）（元/kg）mi pi密度（i）Vi(mi/i)1NR3511.75411.250.9138.462BR409.84393.60.9044.443SBR2514.5362.51.0424.044氧化锌312365.600.545硬脂酸3.58.630.10.854.126防老剂4010NA1.518.627.91.161.297石蜡18.38.30.91.118防老剂RD（BLE）1.513.219.81.081.399炭黑5884641.8032.2210三线油(机油)65.432.40.857.0611促进剂NOBS124.524.51.350.7412硫磺0.91.21.082.10

9、043胶料密度为：1.13g/mL（总配比176.4/总体积155.84=1.13）单位质量胶料成本为：10.27元/kg（1811.43/176.4 =10.27）单位体积胶料成本为：11.62元/L（1811.43/155.84=11.62）表5 拟定配方的成本计算序号原材料名称配比（mi)单价（pi）（元/kg）mi pi密度（i）Vi(mi/i)1NR3511.75411.250.9138.462BR409.84393.60.9044.443SBR2514.5362.51.0424.044氧化锌312365.600.545硬脂酸3.58.630.10.854.126防老剂4010NA1

10、.518.627.91.161.297石蜡18.38.30.91.118防老剂RD（BLE）1.513.219.81.081.399炭黑5884641.8032.2210三线油(机油)65.432.40.857.0611促进剂NOBS124.524.51.350.7412硫磺0.91.21.082.1004313合计176.41811.43155.8414配方含胶率56.69%15胶料密度1.13g/mL16单位质量胶料成本10.27元/kg17单位体积胶料成本11.62元/L根据配方配料、混炼（操作步骤）1.开动机器，检查设备运转是否正常2.将塑炼好的生胶沿滚筒的一侧放入开炼机辊缝中，采用捣

11、胶、打卷、打三角包等方法使胶均匀连续的包于前辊，在辊距上方留适量的堆积胶，经过2-3分钟的辊压、翻炼，形成光滑无隙的包辊胶3.每次加料后，待全部吃进去后，左右割刀各两次：氧化锌-硬脂酸-防老剂4010NA-防老剂RD-炭黑-芳烃油-硫磺-促进剂NOBS4.割断并取下胶料，将辊距调整到0.5mm，薄通5次，下片5.关机，清洗机台硫化工艺条件选择1.利用测温仪测定斜交轮胎过热水硫化和氮气硫化关键点的等效硫化时间及温度，控制轮胎关键点的最高温度，确定适合斜交轮胎的氮气硫化工艺条件。对比斜交轮胎过热水硫化和氮气硫化成品轮胎的速度性能和耐久性能，结果表明，氮气硫化的斜交轮胎各项性能均满足企业标准，速度性

12、能和耐久性能优良。2.胶料用电热平板硫化机硫化:143/10MPa*t30.3.硫化工艺方法：硫化罐硫化工艺（直接饱和蒸汽蒸馏法，热空气硫化法，热空气蒸汽混合硫化法）；外加压式硫化工艺（平板硫化机模压硫化法，液压式立式硫化机硫化法，个体硫化机硫化法）；连续硫化工艺（热空气连续硫化室硫化法，蒸汽管道连续硫化法，液体介质连续硫化法，沸腾床连续硫化法，硫化鼓连续硫化法）硫化特性曲线典型硫化曲线的分析和计算硫化仪记录装置所绘出的曲线就是与剪切模量G成正比关系的转矩随时间变化曲线，这个曲线通常叫做硫化曲线，典型的硫化曲线如图4-2所示：对硫化曲线常用平行线法进行解析，就是通过硫化曲线最小转矩和最大转矩值

13、，分别引平行于时间轴的直线，该两条平行线与时间轴距离分别为ML和MH，即 ML最小转矩值，反映未硫化胶在一定温度下的流动性；MH最大转矩值，反映硫化胶最大交联度；焦烧时间和正硫化时间分别以达到一定转矩所对应的时间表示：焦烧时间ts1从实验开始到曲线由最低转矩上升1kg·cm所对应的时间；起始硫化时间tc10：转矩达到ML+10%（MHML）时所对应的硫化时间；正硫化时间tc90转矩达到ML+90%（MHML）时所对应的硫化时间。通常还以硫化速度指数VC=100/（tc90tsx）。转矩 E F G tc90 D90%(MH-ML) 10%(MH-ML)MH tc10 A CML Bt

14、s1 硫化时间/min 典型硫化曲线拉伸性能（步骤）1 .试样制备按GB/T 2567-1995 2.将试样编号，测量试样标距(图1中50士0.5段)内任意3处的宽度和厚度，取算术平均值。测量精度按GB/T 2567-1995第6章。3.夹持试样，使试样的中心轴线与上、下夹具的对准中心线一致，按规定速度均匀连续加载，直至破坏，读取破坏载荷值4.测定拉伸弹性模量时，在工作段内安装测量杏形的仪表，施加初载(约5%的破坏载荷)，检查和调整仪表。然后以一定间隔施加载荷，记录载荷和相应的变形值，至少分五级加载，施加载荷不宜超过破坏载荷的40 ，有自动记录装置时，可连续加载。5.测定破坏伸长率和应力一应变

15、曲线时，应有自动记录载荷和变形的装置。6.若试样断在夹具内或圆弧处，此试祥作废，另取试样补充撕裂性能（步骤）1.试样制备按GB/T529-20082.进行相关参数设定（如方式、速度等）3.将试样夹于上下夹持器中一定深度且使其在平行的位置上充分的夹紧。当进行直角形或新月形试样试验时，将试样延轴向对准拉伸方向分别夹入夹持器一定深度，以保证在平行的位置上充分均匀的夹紧。4.将试样置于拉力试验机的夹持器上后，调整好拉力机，开动试验机，按规定的速度队试样进行拉伸，直至试样撕断，记录其最大力值。邵尔硬度测定（步骤）1.整理设备仪器、环境，准备相关工具。2.试验前检查硬度指针是否指于零点，并检查压针压于玻璃

16、面上，是否指于100度，如不指零位和100度时，可轻微按动压针几次，如扔不指零位和100度时，则不能使用，如在安定荷架上使用时，可拨动手柄，使工作台上升，将定位销插入工作台下部小孔，调整工作台水平后使用，如仍不指100度时不可使用。3.将试样置于硬度中玻璃面上。用定负荷架辅助测定试样的硬度。在试样缓慢地受到1kgf负荷，立即度数。4.试样上的每一点只准测量一次硬度，点于点间距不少于6mm，点与边间距不少于12mm。5.每个试样的测量点不少于5个，取其中值为试验结果。6.如是手提式，把试样放置在坚固的平面上，拿住硬度计，压足中孔的压针距离试块边缘至少12mm，平稳地把压足压在试样上，不能有任何震

17、动，并保持压足平行于试样表面，以使压针垂直地压入试样。所施加的力要刚好足以使压足和试样完全解触，除另有规定，必须在压足和试样完全接触后1s内读数，如果是其他间隔时间读数则必须说明。7.使用邵尔硬度计时，当A型硬度计测量超出90度时推荐用D型硬度计，当D型硬度计测量值低于20度时推荐用A型硬度计，A型硬度计示值低于10度时是不准确的，测量结果不能使用。8.试验结束后，清理现场并作好相关试验使用记录。阿克隆磨耗测定（步骤）1.检查仪器设备，接电2.把样品裁成宽度为12.7±0.2mm，厚度为3.2±0.2mm.，长度为胶轮的周长，两面打磨好，用胶水把样品粘在胶轮上。粘接时样品不

18、应受到张力，接头粘接时应该平滑过渡，并呈45度角对接。 3.粘接后样品在实验室环境中停放8小时以上。4.把粘好的样品固定在胶轮轴上，将砝码放置于砂轮支架上，接通电子计数器电源，打开电源开关，调节预置数按键至600转（为预磨时间15-20min）,启动电机，开始预磨试验。 5.预磨后取下，用刷子刷干净胶屑，用电子天平称其重量m1(精确到0.001g)。 6把称好的样品再固定在胶轮轴上，设定试验次数，调节预置数键至1341转（为试验里程1.6km）清零，启动电机，开始正式试验。7.待试验次数到达后，取下样品，用刷子刷干净胶屑，在1小时内，用电天平称其重量m2(精确到0.001g)。8.调

19、换试样继续进行磨耗试验。9.试样磨耗体积，磨耗指数按GB1689规定进行计算。 公式如下：V=（m1-m2）÷式中v 试样磨耗体积，cm³；ml 试样预磨后的质量，g;m2 试样试验后的质量，g； 试样的密度，mg/m³磨耗指数=Vg÷ Vt×100式中：Vg 标准配方的磨耗体积；Vt 试验配方在相同里程中的磨耗体积。 10.试验数量不少于两个，以算术平均值表示试验结果，允许偏差为士10 11.试验结束后，关机，关电，打扫表6 斜交轻型载重轮胎胎冠胶料的调整后配方原材料组分质量份NR50BR或MVBR35SBR15氧化锌3硬脂酸2防老剂4010NA1.5石蜡1防老剂RD（BLE）1.5中超耐磨炭黑N22050三线油(机油)4促进剂NOBS1硫磺0.9均匀剂A一781.5任务六 实训报告总结交流评价（指出存在的问题和改进方法）11生胶并用比（注：加粗的字体为配方修改重点）胎冠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