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Copyright©zzxueStudy原材料基础培训Study原辅材料区分原材料：是指以材料原来的形态构成成品或在成品内部维持材料特性的配合物。辅材料：是指在成品制造过程中不能构成产品实体的材料。Study从轮胎断面图看轮胎用材料3241区分材料名称1胶料，包含配合剂2金属织物帘线3胎圈钢丝4纤维织物帘线区分重量,kg重量%胶料4.80147.69%药品0.7327.27%油类0.2202.18%纤维类0.5285.24%钢丝类1.00710.00%C/B类2.78127.62%TOTAL10.068100.00%205/55R16V04K407Study轮胎用原材料统计配合体系硫化体系：含硫化剂、促进剂、活性剂等，使橡胶通过化学交联，形成立体网状结构，使可塑的粘弹胶料转变为可使用的高弹硫化胶。补强填充：保证胶料具有要求的力学性能，改善加工工艺并降低成本。防护体系：提高硫化胶的耐老化性能，对各类型的老化起防护作用，在一定程度上延长了制品的使用寿命。软化增塑：改善加工性、耐寒性，也可降低成本。主体材料：是决定硫化胶使用性能及工艺性能的主要因素。骨架材料胎圈钢丝纤维织物类：尼龙6、尼龙66、聚脂类、人造丝、芳纶等。金属织物类：钢丝帘线，包括有纬及无纬两种，常用到的为无纬钢丝帘线，按帘线的构成上分，又有OC、CC、普通分类，按强度上分又有普强（NT）、高强（HT）、超高强（UT）等。作为轮胎受力的主要部位胎圈的主体，直径及强度不同有不同的分类。1主体材料2补强填充3硫化体系4防护体系5增塑软化6配合其它7骨架材料8胎圈钢丝CONTENTS6一主体材料-NR-SBR-BR-IIR主体材料就是橡胶及其它高分子材料，决定了制品的性能与用途。我司主要使用橡胶材料。Study天然橡胶(NR)天然橡胶是指从自然界中获得的，主要的采集对象是巴西橡胶树！NR的主要生产国：泰国、马来西亚、印度尼西亚、中国、印度等，NR的种类：烟片胶、颗粒胶(标准胶)、恒粘或低粘等特殊天然胶等。我公司现用NR有RSS#3(烟片)，STR10#、STR20#、SCR5#(标准)，SMR_L(低粘类)。主体材料介绍——NRStudyNR相关性质NR大分子链结构单元是异戊二烯，其它基团位于末端或支链中。非橡胶类物质占总量的5%-8%，为蛋白质、水/灰份、丙酮抽出物。忽略此类相关，NR的结构式可认为是：区分特点区分特点类型不饱和非极性的自补强橡胶粘着性粘着性好耐磨性弹性较好，仅次于BR，耐磨性好机械强度格林强度高，拉伸强度高耐龟裂性气密性好化学稳定性链烯烃化学反应，返原及老化耐溶剂性耐酸碱良，耐油及燃料油差电绝缘性一种较好的绝缘材料耐寒性耐寒性好，耐热性差加工性能易塑炼，易包热辊，塑性大，易于压出，加工性能良好NR的使用特点：Study合成橡胶(SR)：合成橡胶是人们采用化学加工方法由相关单体制作的具有橡胶特征的高弹性聚合物材料。如SBR是由丁二烯与苯乙烯经化合而成的高弹聚合体。常见的SR有：异戊橡胶(IR)、丁苯橡胶(SBR)、顺丁橡胶(BR)、丁基或卤化丁基橡胶(IIR、X-IIR)、乙丙橡胶(EPM、EPDM)等。其中各不同种类又有不同牌号的商品。公司用：SBR1712、SBR1500、SBR1721、SBR1502（无污染）、BR9000、EPDM、Br_IIR等。主体材料介绍——SRStudySBR（丁苯胶料）简介1）丁苯胶是世界产量、用量最大的合成胶，且70%用于轮胎制造业。2）SBR单体为丁二烯（C=C-C=C）、苯乙烯（）。3）在正常的SBR中，苯乙烯含量为23.5%(重量%)，摩尔比为1：6。4）按聚合方法分类，SBR有乳液聚合(E-SBR)、溶液聚合(S-SBR)。5）SBR较NR耐磨耗、湿地抓着力高，但生热高，加工困难。6）溶聚较乳聚有较低的滚动阻力，高的抗湿滑性及良好的综合性能。C=CSBR的基本情况SBR：Styrene-ButadieneRubberStudyBR的特点及使用BR因为其分子链不含侧基，分子链的柔性好，所以具有以下特点：1）良好的弹性和优异的耐寒性，很低的玻璃化温度。2）耐磨耗性好，耐老化性能好，但老化后变硬且易崩花。3）动态生热低，但湿动抓着力不好。4）耐曲挠性良好，但抗刺穿性不佳。在轮胎行业BR的使用：1）S/W部，与NR并用，以改善耐曲挠、耐O3老化性能。2）T/D部，与NR/SBR并用，增加胶料的耐磨耗性，保持良好的热稳定性及低的行驶温度。StudyS-SBR、E-SBR、BR在胎面胶中适用性能因E-SBR有着优异的性能，所以世界上的绿色轮胎的胎面胶均是以其作为主体材料。StudyIIR的简单介绍IIR：丁基橡胶，异丁烯橡胶。由异丁烯与少量异戊二烯聚合。前者是主体材料，后者是用于提供可交联的双键。IIR具有高饱合度。StudyH_IIR的简单介绍H_IIR：卤化丁基橡胶，包括氯化、溴化。目的：1）提高硫化速度；2）提高与不饱和橡胶的相溶性。3）改善自粘性和与其它材料的互粘性；4）氯化的含氯量为1.1%~1.3%，溴化的含溴量约为2%。StudyIIR、H_IIR的特点及应用1）优良的化学稳定性、耐水性、耐油性及绝缘性。2）低的弹性及优良的阻尼性。3）优异的气密性（低的气压损失率）。IIR、H_IIR的特点IIR、H_IIR的应用1）轮胎行业：气密层(I/L)、内胎(tube)、胶囊(bladder)。2）卫生行业：医药用容器塞、防护面具、食品用包装袋、3）工业行业：桥梁支承/铁路减震垫、油槽衬里、传送带和油管。16二补强与填充体系-总述-C/B-SILICA-惰性填充剂Study补强填充体系介绍——总述未补强的纯胎面胶的磨耗寿命不足5000公里，加入50份适宜的C/B后，磨耗寿命可提高10倍。对于SBR与BR来说，经C/B补强后，强度也可以提高10倍左右。活性填充剂：加入胶料中能提高硫化胶的耐磨耗、模量、抗张强度等性能，同时起到降低成本的作用，如炭黑、白炭黑等；惰性填充剂：加入胶料中补强作用很弱，但基本上不影响胶料性能，并降低胶料成本、改善加工工艺，如陶土、CaCO3等。对填料(填充剂)的一个常用但不精确的分类生胶为什么要进行补强？StudyC/B介绍C/B是烃类不完全燃烧或热解制得的具有高度分散性的黑色粉末状的物质，主要由元素C组成。炉法C/B：烃类在反应炉中不完全燃烧制取的。槽法C/B：是天然气与油类火焰与槽钢接触制造的。热裂C/B：由天然气热解制得的。乙炔C/B：由乙炔放热热解制得。灯烟C/B：在敞口浅盘中燃烧烃类制取的。炭黑按制法的分类：现在轮胎行业使用的C/B主要是炉法C/B。现在通用的分类方法是ASTM分类方法！！StudyC/B的分类——ASTM法数字平均粒径/nm代号平均粒径/nm英文名中文名01~10111~19N11019SAF超耐磨炉黑220~25N22023ISAF中超耐磨炉黑N330HAF高耐磨炉黑S330EPC易混槽黑431~39N44033FF细粒子炉黑540~48N55042FEF快压出炉黑649~60N66060GPF通用炉黑761~100N77062SRF半补强炉黑8101~200N880150FT细粒子热裂法9201~500N990500MT中粒子热裂法第一位字第二位数字典型炭黑N或S326~3029“S”代表硫化速度慢的酸性槽黑和预氧化炉黑，“N”代表正常硫化速度的中性和碱性炉黑和热裂法炭黑。第一个数字代表C/B粒径范围，从表中可以看出；第二、三个数字是任意给定的，表明此种C/B的个性。Study炭黑的性质及用量对胶料的影响加工性比表面积↑结构增加硫化性能比表面积↑结构增加填充容量减小减小硫化速度减慢变化小混入时间增加增加拉伸强度增加减小充油能力变化小增加模量MAX后下降增大分散能力下降提高硬度增加增大胶辊间隙增加增加伸长率MIN后增加下降粘度增加增加耐磨耗性提高提高焦烧时间减小减小搞撕裂性提高变化小压出收缩率减小减小搞割口增长性提高下降压出光滑度提高提高耐屈挠性提高下降压出速度减小变化小弹性减小变化小实验室检测项目的对应生热增加稍增加区分比表面积↑结构增加压缩变形变化小变化小项目I2吸收值↑DBP吸收值↑导电性增加变化小影响炭黑的性质的因素：粒径(比表面积)与C/B的结构性StudyPCR项目使用炭黑种类氮吸附比表面积碘吸附比表面积DBP吸收值着色强度压缩DBP吸收值倾注密度300%定伸压力103m2/kgg/kg10-5m3/kg%IRB#310-5m3/kgKg/m3(lb/ft3)psi(MPa)vsIRB#7D4820D1510D2414D3265D3493D1513D3192/D412N103(SAF-HS)141140130125300N-220(ISAF)11412111411698355(22.0)-280(-2.0)N-326(HAF-LS)78827211168455(28.5)-530(-3.6)N-330(HAF)788210210488380(23.5)-80(-0.6)N-339(HAF-HS)919012011199345(21.5)+140(+0.9)N-660(GPF)35369074440(27.5)-330(-2.3)ASTMTestMethod轮胎用碳黑种类Study白炭黑的简介白炭黑：拥有一定的补强性的一种白色的无机填加剂。使用演变：Rx(SiO3)y(1957年以前)→SiO2•nH2O20世纪90年代初，米其林通过用高分散性白炭黑替代胎面胶中的炭黑创立了低滚动阻力的概念，使节省燃油成为现实，“绿色轮胎”由此产生。为白炭黑的应用开辟了新的天地。GreenTireSilicaStudySilica补强在轮胎中的使用及效果Tread部位：-低滚动阻力，高制动性。-抗剥离性增加，抗切割性好。C/C、Belt部位：-粘着性增加。1）轮胎滚动阻力降低，燃料消耗减少；2）防滑性能和安全性能提高。I/L部位：-与BIIR使用透气性增加Study采用改性剂以调节性能区分不利点No.01界面面积小，与橡胶亲和性差No.02易结团，不利于混炼的分散No.03迟缓硫化，易于其它组分作用No.04易吸附其它配合剂，不利于分散No.05易脱水形成硅氧基，不利于粘合No.06结构硬化，贮藏过程粘度增加白炭黑使用不利点及解决方案当今的世界橡胶行业，改善白炭黑的性能主要以偶联剂为主，而在偶联剂中又以硅烷偶联剂占用量最大。在硅烷偶联剂中，公司所采用的是TESPT(Si-69)四硫化双(三乙氧基丙基)硅烷Study白碳黑粒子间强烈的相互作用使胶料粘度大幅度升高，此外酸性的白碳黑延迟了硫磺硫化体系的硫化反应速度，硫化时间，降低了交联密度，橡胶加工困难，硅烷偶联剂可以有效的降低填料与填料之间的相互作用，促进聚合物与填料的相互作用，从而改善加工性能。硅烷偶联剂作用机理：1.通式:X3——Si——R，X为能水解的烷氧基，3表示基团数为3个，水解后生成硅醇基与填料表面羟基缩合而产生化学反应；R为有机官能团，可以与橡胶在硫化时产生化学结合。硅烷偶联剂在填料表面时多层吸附的。2.偶联剂改性作用：填料表面羟基被偶联剂屏蔽，使填料的表面吸附能下降（吸附性下降对补强不利），但同时填料粒子间的作用下降，填料与橡胶的润湿性增加（即填料与橡胶的相容性增加，补强有利C2H5OC2H5OC2H5OOC2H5OC2H5OC2H5Si-(CH2)3-S-S-S-S-(CH2)3-SiOligosulfaneGroupAlkoxyGroupsSi-69=S2–S10;maxatS4(40%)D111：CouplingAgentSi69，50%的TESPT和50%的碳黑N330的混合物Si69偶联剂也称TESPT，双（3-乙氧基硅丙基）四硫烷轮胎用原材料–补强体系Study加工工艺：硅烷与白碳黑表面的反应被称为硅烷化反应，硅烷化反应的效果之一是减少白碳黑颗粒之间的相互作用，这是获得良好橡胶性能的关键。硅烷的S-S键在高温下会发生断裂并参与橡胶的硫化，更有甚者硅烷可固化于橡胶中（俗称：焦烧）一般