1、輪胎生產(chǎn)用原材料,原輔材料區(qū)分,原材料：,是指以材料原來的形態(tài)構(gòu)成成品或在成品內(nèi)部維持材料特性的配合物。,輔材料：,是指在成品制造過程中不能構(gòu)成產(chǎn)品實(shí)體的材料。,從輪胎斷面圖看輪胎用材料,3,2,4,1,輪胎用原材料統(tǒng)計(jì),配合體系,硫化體系：含硫化劑、促進(jìn)劑、活性劑等，使橡膠通過化學(xué)交聯(lián)，形成 立體網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，使可塑的粘彈膠料轉(zhuǎn)變?yōu)榭墒褂玫母邚椓蚧z。,補(bǔ)強(qiáng)填充：保證膠料具有要求的力學(xué)性能，改善加工工藝并降低成本。,防護(hù)體系：提高硫化膠的耐老化性能，對各類型的老化起防護(hù)作用，在 一定程度上延長了制品的使用壽命。,軟化增塑：改善加工性、耐寒性，也可降低成本。,主體材料：是決定硫化膠使用性能及工藝性

2、能的主要因素。,骨架材料,胎圈鋼絲,纖維織物類：尼龍6、尼龍66、聚脂類、人造絲、芳綸等。,金屬織物類：鋼絲簾線，包括有緯及無緯兩種，常用到的為無緯鋼絲簾 線，按簾線的構(gòu)成上分，又有OC、CC、普通分類，按強(qiáng)度上分又 有普強(qiáng)（NT）、高強(qiáng)（HT）、超高強(qiáng)（UT）等。,作為輪胎受力的主要部位胎圈的主體，直徑及強(qiáng)度不同有不同的分類。,1 主體材料 2 補(bǔ)強(qiáng)填充 3 硫化體系 4 防護(hù)體系,5 增塑軟化 6 配合其它 7 骨架材料 8 胎圈鋼絲,CONTENTS,6,一 主體材料,NR,SBR,BR,IIR,主體材料就是橡膠及其它高分子材料，決定了制品的性能與用途。 我公司主要使用橡膠材料。,J.B

3、 Suh,00-3-29,天然橡膠(NR) 天然橡膠是指從自然界中獲得的，主要的采集對象是巴西橡膠樹！ NR的主要生產(chǎn)國：泰國、馬來西亞、印度尼西亞、中國、印度等， NR的種類：煙片膠、顆粒膠(標(biāo)準(zhǔn)膠)、恒粘或低粘等特殊天然膠等。 我公司現(xiàn)用NR有RSS#3(煙片)，STR10#、STR20#、SCR5#(標(biāo)準(zhǔn))，SMR_L(低粘類)。,主體材料介紹NR,NR相關(guān)性質(zhì),NR大分子鏈結(jié)構(gòu)單元是異戊二烯，其它基團(tuán)位于末端或支鏈中。非橡膠類物質(zhì)占總量的5%-8%，為蛋白質(zhì)、水/灰份、丙酮抽出物。忽略此類相關(guān)，NR的結(jié)構(gòu)式可認(rèn)為是：,NR的使用特點(diǎn)：,合成橡膠(SR)： 合成橡膠是人們采用化學(xué)加工方法

4、由相關(guān)單體制作的具有橡膠特征的高彈性聚合物材料。 如SBR是由丁二烯與苯乙烯經(jīng)化合而成的高彈聚合體。 常見的SR有：異戊橡膠(IR)、丁苯橡膠(SBR)、順丁橡膠(BR)、丁基或鹵化丁基橡膠(IIR、X-IIR)、乙丙橡膠(EPM、EPDM)等。其中各不同種類又有不同牌號的商品。 公司用：SBR1712、SBR1500、SBR1721、SBR1502、 BR9000、IR、EPDM、Br_IIR等。,主體材料介紹SR,SBR（丁苯膠料）簡介,1）丁苯膠是世界產(chǎn)量、用量最大的合成膠，且70%用于輪胎制造業(yè)。 2）SBR單體為丁二烯（C=C-C=C）、苯乙烯（ ）。 3）在正常的SBR中，苯乙烯含

5、量為23.5%(重量%)，摩爾比為1：6。 4）按聚合方法分類，SBR有乳液聚合(E-SBR)、溶液聚合(S-SBR)。 5）SBR較NR耐磨耗、濕地抓著力高，但生熱高，加工困難。 6）溶聚較乳聚有較低的滾動阻力，高的抗?jié)窕约傲己玫木C合性能。,SBR的基本情況,SBR：Styrene-Butadiene Rubber,SBR的分類區(qū)分,BR的簡單介紹,BR：poly Butadiene Rubber，高順式聚丁二烯橡膠。,輪胎行業(yè)主要使用高順式的聚丁二烯橡膠。,BR的特點(diǎn)及使用,BR因?yàn)槠浞肿渔湶缓瑐?cè)基，分子鏈的柔性好，所以具有以下特點(diǎn)：,1）良好的彈性和優(yōu)異的耐寒性，很低的玻璃化溫度。 2

6、）耐磨耗性好，耐老化性能好，但老化后變硬且易崩花。 3）動態(tài)生熱低，但濕動抓著力不好。 4）耐曲撓性良好，但抗刺穿性不佳。,在輪胎行業(yè)BR的使用：,1）S/W部，與NR并用，以改善耐曲撓、耐O3老化性能。 2）T/D部，與NR/SBR并用，增加膠料的耐磨耗性，保持良好的 熱穩(wěn)定性及低的行駛溫度。,IIR的簡單介紹,IIR：丁基橡膠，異丁烯橡膠。由異丁烯與少量異戊二烯聚合。前者是主體材料，后者是用于提供可交聯(lián)的雙鍵。IIR具有高飽合度。,H_IIR的簡單介紹,H_IIR：鹵化丁基橡膠，包括氯化、溴化。 目的： 1）提高硫化速度； 2）提高與不飽和橡膠的相溶性。 3）改善自粘性和與其它材料的互粘性

7、； 4）氯化的含氯量為1.1%1.3%，溴化的含溴量約為2%。,IIR、H_IIR的特點(diǎn)及應(yīng)用,1）優(yōu)良的化學(xué)穩(wěn)定性、耐水性、耐油性及絕緣性。 2）低的彈性及優(yōu)良的阻尼性。 3）優(yōu)異的氣密性（低的氣壓損失率）。,IIR、H_IIR的特點(diǎn),IIR、H_IIR的應(yīng)用,1）輪胎行業(yè)：氣密層(I/L)、內(nèi)胎(tube)、膠囊(bladder)。 2）衛(wèi)生行業(yè)：醫(yī)藥用容器塞、防護(hù)面具、食品用包裝袋、 3）工業(yè)行業(yè)：橋梁支承/鐵路減震墊、油槽襯里、傳送帶和油管。,17,二 補(bǔ)強(qiáng)與填充體系,總述,C/B,SILICA,惰性填充劑,J.B Suh,00-3-29,補(bǔ)強(qiáng)填充體系介紹總述,未補(bǔ)強(qiáng)的純胎面膠的磨耗壽

8、命不足5000公里，加入50份適宜的C/B后，磨耗壽命可提高10倍。對于SBR與BR來說，經(jīng)C/B補(bǔ)強(qiáng)后，強(qiáng)度也可以提高10倍左右。,活性填充劑：加入膠料中能提高硫化膠的耐磨耗、模量、抗張強(qiáng)度等性能，同時起到降低成本的作用，如炭黑、白炭黑等； 惰性填充劑：加入膠料中補(bǔ)強(qiáng)作用很弱，但基本上不影響膠料性能，并降低膠料成本、改善加工工藝，如陶土、CaCO3等。,對填料(填充劑) 的一個常用但不精確的分類,生膠為什么要進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)？,C/B介紹,C/B是烴類不完全燃燒或熱解制得的具有高度分散性的黑色粉末狀的物質(zhì)，主要由元素C組成。,炭黑按制法的分類：,現(xiàn)在輪胎行業(yè)使用的C/B主要是爐法C/B。,現(xiàn)在通用的

9、分類方法是ASTM分類方法！,C/B的分類ASTM法,“S”代表硫化速度慢的酸性槽黑和預(yù)氧化爐黑，“N”代表正常硫化速度的中性和堿性爐黑和熱裂法炭黑。,第一個數(shù)字代表C/B粒徑范圍，從表中可以看出；第二、三個數(shù)字是任意給定的，表明此種C/B的個性。,炭黑的性質(zhì)及用量對膠料的影響,影響炭黑的性質(zhì)的因素：粒徑(比表面積)與C/B的結(jié)構(gòu)性,輪胎行業(yè)常用C/B名稱統(tǒng)計(jì),我公司現(xiàn)采用的及其它常見C/B統(tǒng)計(jì),白炭黑的簡介,白炭黑：擁有一定的補(bǔ)強(qiáng)性的一種白色的無機(jī)填加劑。 使用演變：Rx(SiO3)y (1957年以前) SiO2 nH2O,20世紀(jì)90年代初，米其林通過用高分散性白炭黑替代胎面膠中的 炭黑

10、創(chuàng)立了低滾動阻力的概念，使節(jié)省燃油成為現(xiàn)實(shí)，“綠色輪胎” 由此產(chǎn)生。為白炭黑的應(yīng)用開辟了新的天地。,Green Tire,Silica,Silica補(bǔ)強(qiáng)在輪胎中的使用及效果,Tread部位： - 低滾動阻力，高制動性。 - 抗剝離性增加，抗切割性好。,C/C、Belt部位： - 粘著性增加。,1）輪胎滾動阻力降低，燃料消耗減少； 2）防滑性能和安全性能提高。,I/L部位： - 與BIIR使用 透氣性增加,采用改性劑 以調(diào)節(jié)性能,白炭黑使用不利點(diǎn)及解決方案,當(dāng)今的世界橡膠行業(yè)，改善白炭黑的性能主要以偶聯(lián)劑為主，而在偶聯(lián)劑中又以硅烷偶聯(lián)劑占用量最大。 在硅烷偶聯(lián)劑中，公司所采用的是TESPT (S

11、i-69) 四硫化雙(三乙氧基丙基)硅烷,偶聯(lián)劑,聚合物+偶聯(lián)劑+白炭黑工作原理,此反應(yīng)強(qiáng)烈依賴于溫度的高低,惰性填充劑的使用,1 使用目的： 1）改善加工性。如減少膠料形變，增加壓出物表面平坦性等。 2）降低成本。使用后，容積單價與重量單價均大幅下降。,2 使用類型： 1）硅酸鹽類。如陶土、高嶺土。 2）碳酸鹽類。如碳酸鈣。,3 其它情況： 1）即使是惰性填充劑，依然有一定的補(bǔ)強(qiáng)性。 2）在表面活性化以后，補(bǔ)強(qiáng)性能有很大的提高。 3）惰性與活性是相對的?；钚蕴胀翆R有補(bǔ)強(qiáng)，但對CR無效。,28,三 硫化體系,總述,硫化劑,促進(jìn)劑,活化劑,預(yù)硫化防止及其它,J.B Suh,00-3-29,硫

12、化及相關(guān)配合劑,硫化：線性大分子通過化學(xué)反應(yīng)，形成立體網(wǎng)狀交聯(lián)結(jié)構(gòu)的過程。此 過程使穩(wěn)定了制品的形狀，也提高了制品的性能。 如果不經(jīng)過化學(xué)交聯(lián)，橡膠線性大分子就算是經(jīng)過了補(bǔ)強(qiáng)也沒有實(shí)用價值，重要的性能如磨耗、強(qiáng)度均是經(jīng)過硫化反應(yīng)后才體現(xiàn)的。,一個完整的硫化體系包括以下幾種配合劑,必須,硫化進(jìn)行的歷史,硫化劑的使用,橡膠用硫化劑的品種類型不斷增加： 1）天然及二烯類合成膠：硫、碲、硒、含S化合物等； 2）飽和度大及特種膠：過氧化物、醌或胺類、樹脂、金屬氧化物等。 但現(xiàn)階段S仍然是硫化劑的首選！,正常使用的S有二種：硫磺粉(Sulfur)、不溶性硫磺(Insoluble Sulfur),硫磺粉,充

13、油不溶性硫磺,硫磺粉(Sulfur)：黃色固體，將硫化物礦石熔煉后經(jīng)120冷卻結(jié)晶后粉碎篩選而成。 硫磺粉在膠料中可溶，且溶解度隨溫度升而高。所以當(dāng)溫度降低或使用量超出溶解極限時，會噴出膠料表面，嚴(yán)重影響粘性及加工性！ 使用：正常S用量及低粘合要求的膠料均可使用！,不溶性硫磺(In_Sulfur)又稱彈性硫磺，是結(jié)晶S加熱熔融后在室溫下急冷而制得。所以其價格較S是極其的高！ 使用：此類S不可溶于橡膠中。所以可防止噴霜并保證半制品的加工性能！所以在重要的和高S用量的膠料均使用不溶性硫磺！ 缺點(diǎn)：不穩(wěn)定，在105 下立刻轉(zhuǎn)化為普通S！ 解決：在盡可能低的溫度下，盡可能短的時間內(nèi)進(jìn)行加硫混煉！,硫磺

14、的常用品種,促進(jìn)劑的使用,由硫化進(jìn)行歷史中可知，促進(jìn)劑是硫化體系是必不可少的物質(zhì)！,促進(jìn)劑使用歷史上有無機(jī)與有機(jī)促進(jìn)劑，無機(jī)使用早，但效果差，硫化膠性能也差！現(xiàn)使用及研究的促進(jìn)劑均為有機(jī)類促進(jìn)劑！,類別促進(jìn)劑性能簡介,現(xiàn)公司混煉工程用促進(jìn)劑,活性劑使用目的與現(xiàn)況,活性劑又稱助促進(jìn)劑，作用是提高促進(jìn)劑的活性！現(xiàn)在的幾乎所有的促進(jìn)劑都必須在活性劑的存在的條件下才能充分發(fā)揮其促進(jìn)效能！,1）現(xiàn)用活性劑均為ZnO與硬脂酸(十八鏈烷一元酸)并用！,2）ZnO在NR中作補(bǔ)強(qiáng)劑，IIR及CR中作硫化劑又起熱穩(wěn)定作用！ 3）S/A在配合中也可起軟化劑作用！促進(jìn)C/B的分散！,活性劑的作用,預(yù)硫化防止,預(yù)硫化防

15、止就是防焦！起焦燒防止作用的物質(zhì)為防焦劑！ 所謂焦燒，就是指在加工過程中，膠料出現(xiàn)的早期硫化現(xiàn)象！ 防焦劑使用的作用是提高膠料加工操作過程的安全性。 目前最常用且效果最佳的防焦劑是CTP(PVI) ！,PVI用量對t5的影響！,PVI用量對強(qiáng)度的影響！,38,四 防護(hù)體系,老化,老化防止,公司現(xiàn)用防護(hù)劑,J.B Suh,00-3-29,老化：橡膠制品在貯存與使用中，發(fā)生其主要物理機(jī)械性能隨時間下降的現(xiàn)象！隨著老化進(jìn)行，制品性能會完全喪失使用價值！ 影響老化的外界因素,老化基本概念,老化的內(nèi)部原因：高分子材料分子結(jié)構(gòu)變化！,作為輪胎來講，S/W是老化最嚴(yán)重的部位！,1）疲勞老化； 2）熱氧老化；

16、 3）光氧老化；,4）臭氧老化； 5）介質(zhì)老化；,各老化發(fā)生頻率：2413,老化防止,老化是不可逆化學(xué)反應(yīng)過程，因此必須在制品中加入稱為防老劑的某些化學(xué)物質(zhì)來提高其對抵抗老化破壞作用的能力！ 以期延緩或抑制老化過程，從而延長制品的貯存期和使用壽命！,現(xiàn)所有的防護(hù)方法可以分為兩類： 1）物理防護(hù)法：避免橡膠與老化因素相互作用，如共混，表面處理。 2）化學(xué)防護(hù)法：加入老化反應(yīng)阻止或延緩劑通過化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行防護(hù)。 防老劑亦分為：,現(xiàn)常用防老劑統(tǒng)計(jì),常用防老劑使用性能, 表示優(yōu)秀；, 表示良好；, 表示一般；, 表示較差；,江蘇工廠現(xiàn)用為4020與RD,43,五 增塑與軟化,為什么要軟化或增塑,操作油,

17、增塑劑,J.B Suh,00-3-29,軟化與增塑,1. 橡膠的加工必須具備一定的可塑度！為提高其塑性，有以下方法：,1）加熱。以增加分子間隙或使結(jié)晶聚合物熔融。 2）內(nèi)部增塑。在聚合物分子鏈中加入另一單體，以增加塑性。 3）塑煉。降低分子量提高可塑性。塑解劑便是此方法的配合劑。 4）添加增塑劑。此法最方便、最簡單且最有效果！,增塑劑為能提高橡膠和膠料變形性能的配合劑，多為合成物質(zhì)。 軟化劑是增塑劑的一種，多為油類。 現(xiàn)兩者已統(tǒng)稱為增塑劑！ 塑解劑是通過化學(xué)反應(yīng)，將橡膠大分子斷鏈，降低分子量。,2. 橡膠加工中常用到的增塑配合劑：,增塑配合劑作用與常用分類,1）降低膠料粘度，增加可塑性； 2）

18、改善加工性能，促進(jìn)配合劑特別是C/B的分散； 3）改善膠料的耐寒性、低溫屈撓性及伸長率等； 4）調(diào)整膠料的成本，如操作油的加入。,1. 增塑配合劑使用的作用：,2. 增塑配合劑常用的類別：,1）石油系增塑劑； 2）煤焦油系增塑劑； 3）松油及脂肪油系增塑劑； 4）合成增塑劑。,物理增塑劑,化學(xué)塑解劑,A86 KA9179 等商品化配合劑,操作油,1. 操作油為石油系增塑劑，是石油的高沸點(diǎn)餾分，是烴類化合物。,輪胎行業(yè)使用的操作油主要有以下三種：,Aromatic Oil,Paraffinic Oil,Naphthenic Oil,操作油的使用,三類操作油的特性與區(qū)分統(tǒng)計(jì)：,HK現(xiàn)基本使用A#2

19、，I/L及部分要求低生熱的膠料使用N#2！,HK增塑性樹脂的使用現(xiàn)狀,49,六 其它配合物,粘接劑,特殊作用的配合劑,J.B Suh,00-3-29,金屬粘接劑的使用,金屬骨架材料使用多，因此與膠料的粘合及老化便成為大問題。現(xiàn)用方法為向配合體系中加入金屬粘接劑。,金屬粘接體系的使用：,1）鈷鹽體系：環(huán)烷酸鈷、硼改性新癸酸鈷鹽等。 2）間甲白體系：間苯二酚(接受體)+甲基給予體+白炭黑。 3）兩者同時使用的增粘體系。,HK現(xiàn)用為鈷鹽粘合體系！,特殊作用的配合劑,在橡膠行業(yè)中，有一些特殊用途的配合物：,1）阻燃； 2）導(dǎo)電； 3）磁性； 4）透明； 5）著色；,6）發(fā)泡； 7）味道； 8）特種介質(zhì)

20、； 9）吸水； -其它,52,七 骨架材料,骨架材料的作用,骨架材料的幾個基本概念,纖維織物骨架材料類使用,鋼絲簾線骨架材料使用,J.B Suh,00-3-29,構(gòu)成輪胎的材料分兩大類：一類是橡膠和配合劑，另一類是骨架材料。,骨架材料,1）給予外胎足夠的強(qiáng)度，支撐胎體； 2）承受車輛對輪胎的負(fù)荷（靜、動態(tài)的）； 3）限制輪胎使用變形。,骨架材料作用：,骨架材料種類：,1）纖維織物類：尼龍6(66)、聚脂、芳綸、維綸、人造絲！,2）金屬織物類：鋼絲簾線。,在輪胎中，骨架材料約占總重量的10%15%。,骨架材料的幾個概念,1）D：旦(Denier)，單位長度(9000m)的纖維或紗線所具有的重量。 2）EPI：Ends per Inch，每英寸的簾線根數(shù)，簾線稀或密的表征。,1,2,關(guān)于捻的問題,1）捻度：單位長度的捻回數(shù)，常用為10cm； 2）初捻：單股簾線的加捻，多為Z捻； 3）復(fù)捻：股線的加捻，多為S捻； 4）捻向：簾線加捻的方向，S下上(左右)，相反則為Z向。,Z,S,鋼絲簾線的幾個概念,(NF)D + (NF