合成橡胶在轮胎中的应用及进展-XXXX

合成橡胶在轮胎中的应用及技术进展李花婷2010年10月主要内容前言（概括介绍轮胎技术发展及轮胎用胶）天然橡胶丁苯橡胶聚丁二烯橡胶丁基橡胶其它胶种我国轮胎现状从产量上讲，我国已成为世界轮胎的制造大国，但还不是轮胎强国；我国轮胎的生产集中度不高，多、小、散、乱；名牌产品和高端产品较少，在价值链上处于以制造环节为主的中、低端产品轮胎工业现状我国轮胎现状低端中端高端生产制造物流采购研发、品牌、服务轮胎工业现状中国韩国欧美日价值链AddYourTitleAddYourTitle实心轮胎充气轮胎无内胎轮胎AddYourTitleAddYourTitle斜交轮胎子午线轮胎安全防爆轮胎世界轮胎工业发展趋势（技术）使用特性出现了防滑轮胎、绿色轮胎、跑气保用轮胎、智能轮胎、非镶钉冬用轮胎、仿生轮胎以及彩色轮胎等。技术发展轿车轮胎：高速度、高性能、扁平化、节能、安全、环保、智能化载重汽车轮胎：子午化、宽断面、扁平化、无内胎、长寿命方向工程机械轮胎：子午化、无内胎、长寿命方向发展生产工艺米其林C3M、固特异IMPACT、普利斯通BIRD、大陆MMP、倍耐力MIRS等工艺，基本上都是改变现有的工艺模式，降低生产成本，提高工作效率，节能降耗，满足环保世界轮胎工业发展趋势轮胎技术发展目前关注点在低碳技术和绿色经济将成为新的经济增长点的今天，轮胎行业的发展受国际大环境的影响，低能耗、低污染、低排放影响着企业的发展，也促使着行业的技术不断进步。从“绿色化工”到REACH法规，然后到轮胎标识，越来越严格的实施细则和规范无一不促使轮胎工业向着更环保、节能、安全方向发展，由此对合成橡胶的发展和需求也产生了重要影响，需要给予更多关注。轮胎标识美国NHTSA标识欧盟轮胎标识日本也开始实施非强制性的标准全球轮胎行业使用主要胶种NRSBR（ESBR、SSBR）BR（HCBR、LCBR）IIR（CIIR、BIIR）EPDMIRBIRSIBR等表1国内轮胎用胶的主要牌号和用途半钢子午线轮胎、大型工程胎胶种主要牌号用途NR国产SCR10、SCR20、3#烟片、子午线轮胎专用胶各种规格轮胎进口马来西亚SMR10CV、SMR20CV、SMRCV、3#烟片、SMR10、SMR20、SMR50SBR（ESBR、SSBR）SBR1500、SBR1502、SBR1712SBR1721、SBR1778等各种规格轮胎S-SBR1204、SSBR2305、新牌号充油SSBR（燕山产）、VSL5025-0、高桥T2535L、T1534等子午线轿车轮胎和斜交载重轮胎BRBR9000、BR9073（充油）、BR9053、BR9100（钕系）各种规格轮胎CB45、CB55、CB65（德国Bayer）、INTENE50、P30（英国）、橡胶级低顺等（燕山产）（为低顺式聚丁二烯橡胶）在全钢载重子午线轮胎中使用IIR国产IIR1751、Exxon268、Bayer301、俄罗斯BK-1675N等丁基内胎、丁基胶囊CIIRBIIR全钢载重子午线轮胎EPDMExxon、Bayer、DDE公司、吉化等丁基内胎、子午线轿车轮胎异戊橡胶IR俄罗斯全钢载重子午胎丁戊橡胶BIRGoodyear轿车子午线轮胎目前国内还未用于轮胎生产集成橡胶SIBRGoodyear、燕山研究院天然橡胶（NR）表1TSR的级别原材料特征级别全鲜胶乳控制黏度CV浅色橡胶，具有规定的颜色指数L无规定黏度或颜色WF生胶片或凝固的混合胶乳无规定黏度或颜色5胶园凝胶和/或生胶片无规定黏度10或20控制黏度10CV或20CV表2TSR的技术要求（ISO2000：2003）①制胶原料见表1。②有关各方商定的其他黏度值。③这些级别的黏度未被规定，因为其可能发生改变，例如，由于老化和加工。然而，该黏度在生产端一般控制在65(+7,-5)的范围，或有关方面商定的其他黏度值。性能级别检验方法CVLWF5102010CV20CV颜色标识绿绿绿绿褐红褐红留在45μm筛网上的杂质/%（质量分数），最大值0.050.050.050.050.100.200.100.20ISO249灰分/%（质量分数），最大值0.50.50.50.60.751.00.751.0ISO247氮含量/%（质量分数），最大值0.60.60.60.60.60.60.60.6ISO1656挥发分含量/%（质量分数），最大值0.80.80.80.80.80.80.80.8ISO248(烘箱法100℃±5℃塑性初值（P0），最小值－3030303030－－ISO2007塑性保持率（PRI），最小值6060606050405040ISO2930拉维邦颜色指数，最大值－6－－－－－－ISO4660门尼黏度，ML(1+4)100℃60±5②－－－－－③③ISO289-1天然橡胶①可按用户要求生产其他黏度级别的恒黏胶。表3标准中国橡胶（SCR)技术要求（GB/T8081-1999）性能各级橡胶的极限值检验方法恒黏胶（SCRCV）浅色胶（SCRL）5号胶（SCR5）10号胶（SCR10）20号胶（SCR20）50号胶（SCR50）颜色标志绿绿绿褐红黄留在45μm筛上的杂质含量/%(质量分数)，最大值0.050.050.050.100.200.50GB/T8086塑性初值，最小值—3030303030GB/T3510塑性保持率，最小值606060504030GB/T3517氮含量/%（质量分数），最大值0.60.60.60.60.60.6GB/T8088挥发分含量/%（质量分数），最大值0.80.80.80.80.80.8GB/T6737灰分含量/%（质量分数），最大值0.60.60.60.751.01.5GB/T4498颜色指数，最大值－6－－－－GB/T14796门尼黏度，ML(1+4)100℃65±5①－－－－－GB/T1232天然橡胶天然橡胶SCR——标准中国橡胶SMR——标准马来西亚橡胶SIR——标准印度尼西亚橡胶STR——标准泰国橡胶（TTR-泰国检验橡胶）SVR——标准越南橡胶天然橡胶复合胶复合胶的产生产品技术指标（含95%以上天然橡胶）行业自率规范天然橡胶子午线轮胎最常用的天然橡胶是标准橡胶TSR10和TSR20。天然橡胶由于综合性能良好，可以单独使用，制作各种橡胶制品，也可与其他合成橡胶并用，以改进其他橡胶的性能，如成型粘性，拉伸强度，撕裂强度等，从而提高橡胶制品的全面性能。天然橡胶生胶强度和自粘性好，胎胚形状易保持。轮胎越大，天然橡胶比例越高。天然橡胶的绝大多数物理机械性能都比较好，尤其是耐撕裂、弹性、耐寒性和加工工艺性能优异，是一种综合性能最好的橡胶。丁苯橡胶丁苯橡胶简介ESBR主要牌号、应用及技术进展SSBR主要牌号、应用及技术进展丁苯橡胶简介高温乳聚丁苯橡胶（50ºC）低温乳聚丁苯橡胶（5ºC）溶聚丁苯橡胶改性丁苯橡胶其它丁苯橡胶乳聚丁苯橡胶(ESBR)乳聚丁苯橡胶的生产已经走过了上百年的历史，各个合成橡胶公司不断开发出不同牌号的产品，以满足不同用途的需求。乳聚丁苯橡胶是通用合成橡胶中用量最大的胶种。在轮胎中的应用比较广泛，几乎所有规格的轮胎都使用丁苯橡胶。它可用于轮胎胎面胶、胎体帘布胶等部件中，根据不同规格轮胎性能要求，应用比例有所不同。ESBR分类非充油胶和充油胶普通丁苯和高结苯低门尼系列环保系列非充油胶的性能特征非充油系列产品主要技术指标:牌号门尼粘度结苯含量，%防老剂类型环保性SBR15005223.5污染SBR1500E5223.5污染不含亚硝胺SBR15025223.5非污染SBR1502E5223.5非污染不含亚硝胺SBR15073623.5非污染SBR15165040非污染SBR1500与SBR1502性能比较SBR1500和SBR1502的唯一区别是防老剂的类型有所不同，SBR1500采用苯基-β-萘胺类防老剂，SBR1502采用苯乙烯化苯酚类防老剂的用量较少，一般情况下，两者的物理机械性能基本一致，如拉伸强度、撕裂性能、耐磨性及耐曲挠性相差很小，这里就不再一一列举但在实际加工生产应用过程中，胶料的硫化特性稍有区别，因而对加工性能有所影响。因此，在采用SBR1502与SBR1500等量替换的配方中，需要适当考虑胶料的焦烧安全性。SBR1500与SBR1502的硫化特性硫化仪（145℃）SBR1500SBR1502最小转矩，N·m最大转矩，N·m初期硫化时间，minT10，minT50，minT90，min硫化速度指数（Vc）1.14.111.117.124.836.63.91.24.17.814.022.235.33.6SBR1502与SBR1507的性能比较SBR1507为低门尼粘度产品，由于其平均分子量较低，因此导致了胶料的物理机械性能变化较大。SBR1507的拉伸强度和断裂伸长率低于SBR1502，撕裂强度略高，磨耗、曲挠性能低于SBR1502，生热略高于1502。从物理机械性能看，SBR1507并没有明显的优势，但由于其低分子量部分较多，赋予了该牌号橡胶的特殊性能，即具有优异的加工工艺性能，SBR1507的加工时的流动性强，出口膨胀效应较小，挤出表面光滑，优于SBR1502。因此可以在对某些物理性能要求适当，但对加工工艺性能有特殊要求或较高要求的橡胶制品工业生产中进行应用，如注射成型的注压制品、发泡橡胶制品以及橡皮艇用橡胶布、涂布擦胶制品等，这也是我国橡胶行业不可或缺的一部分市场，SBR1507也可推广到通用橡胶制品的应用领域，通过增加填料的填充量，提高所需性能，适当降低生产成本。SBR1502与SBR1516的性能比较对于SBR1516，由于其高分子结构中苯乙烯含量的增加，必然会引起物理机械性能上的明显差异。结合苯乙烯含量为40%的1516与23.5%的1502相比，硫化速度稍慢，但SBR1516的加工性能较好，混炼胶强度大于SBR1502，，硫化胶的硬度较大，耐屈挠性较好，同时具有突出的抗湿滑性能。但是SBR1516的缺点是生热高于SBR1502。因此可用于制鞋工业和其它橡胶制品中，也可与其它胶种并用，提高抗湿滑性用于轮胎胎面胶中。SBR1516的硫化特性硫化仪（160℃）15021516ML/dNm14.8612.96MH/dNm35.4434.95ts1/min2.452.25t50/min8.229.47t90/min15.1316.65Vc7.896.94SBR1502与SBR1516物理性能差别项目SBR1502SBR1516硫化时间（145℃）/min3535硬度（邵尔A）/度6847300%定伸应力/MPa16.5516.57拉伸强度/MPa28.0426.97拉断伸长率/%463.2464.0永久变形/%—15撕裂强度/kN·m-157.4745.30磨耗(1.61km)/cm31.1451.175屈挠龟裂(10万次)/裂口等级4,3,00,0,0压缩生热(4.45mm,1MPa,55℃)温升/℃39.642.960℃tan0℃tan0.1400.1810.1910.539目前我国轮胎工业中采用的丁苯橡胶主要是乳聚丁苯橡胶ESBR1500和充油乳聚丁苯橡胶ESBR1712。由于充油后改善了加工性能，生胶强度高(相对于合成胶而言)，且保持原聚合物的物理机械性能，硫化胶滞后损失小，生热低，耐磨性好，有好的牵引性能和抗湿滑性等。且充油后产量增大，成本降低。乳聚丁苯橡胶充油胶的性能充油胶系列产品主要技术指标牌号门尼粘度结合苯乙烯含量，%填充油防老剂类型环保性类型份数SBR17125423.5高芳烃油37.5非污染SBR17235423.5芳烃油37.5非污染环保型SBR17145123.5高芳烃油50污染SBR17784923.5环烷烃油37.5非污染环保型SBR17215440高芳烃油37.5污染SBR17395440芳烃油37.5非污染环保型不同油品对应的充油胶牌号油品名称对应ESBR牌号基础较结构芳烃油DA