轮胎配方设计2-1
2-1抗氧剂
第一节
抗氧剂
一、概述
抗氧剂( 抗氧剂 (Antioxidant) 是指那些能防止或 ) 阻缓有机材料氧化的化合物。 阻缓有机材料氧化的化合物 。 它可以捕 获活性游离基生成非活性的游离基， 获活性游离基生成非活性的游离基 ， 从 而使链锁反应终止； 而使链锁反应终止 ； 或者能够分解氧化 过程中产生的聚合物氢过氧化物生成稳 定的非活性产物， 从而中断链锁反应。 定的非活性产物 ， 从而中断链锁反应 。 总之， 总之 ， 抗氧剂的作用在于延缓高分子材 料的氧化过程， 保证它们能够顺利地进 料的氧化过程 ， 保证它们能够顺利地 进 行加工并延长其使用寿命。 行加工并延长其使用寿命。 种类：主抗氧剂、 种类：主抗氧剂、辅助抗氧剂
存在的问题
规模小，经济效益低下，产品质量低下， 新产品开发缓慢，产品结构不合理，市 场竞争激烈，许多专用高档抗氧剂还需 依赖进口，2008年国内抗氧剂进口量为5 700吨左右。抗氧剂工业正向专用化、系 700 列化、复合化、高效化方向发展。
五、发展趋势
（1）向高分子抗氧剂方向发展 由于高分子抗氧剂具有高的热稳定性、耐抽提性、相容 性好及相对的无毒，故抗氧剂的大分子化是近期抗氧剂 发展的一个重大方向。高分子抗氧剂可以通过聚合、共 聚和大分子反应而获得。聚合型受阻酚类抗氧剂的最佳 相对分子质量通常在1000～3000[12] 范围内，这个范围 是对热稳定性、耐抽提性和效率进行了综合权衡得出的。 （2）向反应型抗氧剂方向发展 反应型抗氧剂也称为高分子结合型抗氧剂(Polymer bound Antioxidant)。它通过含有反应基团的抗氧剂， 在高分子热加工中或在聚合中，通过化学反应或自由基 反应键合在所保护的高分子链上，从而使低分子量的抗 氧化作用化合物达到高分子抗氧剂所具有的耐热、耐抽 提、易相容的效果。
219527540_低生热助剂DC-01在矿用工程机械轮胎基部胶中的应用
橡 胶 工 业CHINA RUBBER INDUSTRY528第70卷第7期Vol.70 No.72023年7月J u l.2023低生热助剂DC -01在矿用工程机械轮胎基部胶中的应用郭永芳，孟庆伟，潘国徽，于 飞，郭 震*，王银竹[泰凯英（青岛）专用轮胎技术研究开发有限公司，山东 青岛 266100]摘要：研究低生热助剂DC -01在矿用工程机械轮胎基部胶中的应用。
结果表明：在基部胶中加入低生热助剂DC -01，胶料的门尼粘度增大，焦烧时间缩短，硫化速度加快；硫化胶的拉伸性能变化不大，耐老化性能提高，压缩疲劳温升和滚动阻力降低；成品轮胎的耐久性能提高，TKPH 值增大，作业能力得到提升。
关键词：低生热助剂DC -01；矿用工程机械轮胎；基部胶；压缩疲劳温升中图分类号：TQ330.38＋7 文章编号：1000-890X （2023）07-0528-05文献标志码：A DOI ：10.12136/j.issn.1000-890X.2023.07.0528与普通轮胎相比，矿用工程机械轮胎的使用条件更为严苛，路况也更加恶劣，在重载及高速下行驶对轮胎的生热要求较高[1]。
现有矿用工程机械轮胎的配方设计有两个方向[2-3]：一是用于路况较好的低生热轮胎；二是用于路况较差的抗切割轮胎。
轮胎的低生热和抗切割性能受制于胶料的生胶与填料的性能[4]，往往无法兼顾。
对于使用条件非常恶劣的井下车辆、宽体车辆等，为了确保轮胎的抗切割性能，不得不牺牲生热性能，导致轮胎出现胎肩脱层问题。
为了解决轮胎的生热问题，通常胎面胶采用全丁苯橡胶，以提高轮胎的抗切割性能，基部胶则采用全天然橡胶（NR ），以降低轮胎的生热 [5-7]。
本工作主要研究低生热助剂DC -01（萘并酰肼，以下简称DC -01）在矿用工程机械轮胎基部胶中的应用。
1 实验1.1 主要原材料NR ，STR20，泰国产品；炭黑N375，江西黑猫炭黑股份有限公司产品；白炭黑，牌号BET -175，罗地亚白炭黑（青岛）有限公司产品；硅烷偶联剂TESPT ，南京能德新材料技术有限公司产品；塑解剂SJ -103，寿光市隆泰橡塑制品有限公司产品；氧化锌，洛阳丹柯锌业有限公司产品；硬脂酸，山东中旺油脂有限公司产品；防老剂RD ，科迈化工股份有限公司产品；防老剂4020，山东圣奥化学科技有限公司产品；增粘树脂T6000，德州普乐化工有限公司产品；抗疲劳剂G -108，上海嶅稞实业有限公司产品；增塑剂A ，聊城鑫瑞橡塑助剂有限公司产品；防焦剂CTP ，山东阳谷华泰化工股份有限公司产品；硫黄OT -20，南京盛庆和化工有限公司产品；促进剂TBBS ，河南恒瑞橡塑科技股份有限公司产品；DC -01，大冢化学管理（上海）有限公司产品。
轮胎配方设计4
四、压延(calendering)
压延胶料应具有： 良好的包辊性（既不能粘辊，也不能脱辊） 良好的流动性（保证胶料外观质量） 抗焦烧性（加工安全性） 低收缩性（复合制品的外观及工艺性） 1．生胶：NR>BR>SBR>NBR>IIR， 门尼粘度低的胶料工艺性较好。 通常压延胶料的ML1+4100应控制在60以下 经验数据：压片胶料 50～60 贴胶胶料 40～50 擦胶胶料 30～40
１、胶种的选择： 选用SSBR，TPI，1,2-聚丁二烯，集成橡胶(SIBR) 如将 65 份溶聚丁苯胶、 35 份 RSS 3( 烟片胶 ) 、 30 份 Seast KH( 炭黑 ) 、 30 份 NZPsil AQ( 二氧化硅 ) 、 3份Si69、2份二甲醇、3份氧化锌、1份Lunac YA、 1.5份 Antigen 6C以及 0.5份 Sunnoc 组成胶料，再和 1.7 份 Nocceter NS-F 与 1.7 份油处理过的硫黄一起 混炼，在160℃下加压硫化制成试样。 试验表明：在 0℃和 60℃下其介质损耗角正切 tanδ分别为0.572和0.153。 在轿车和轻型载重半钢丝子午胎的胎面胶中， 用20～25质量份SSBR取代等量的乳聚丁苯胶，轮胎 滚动阻力即可减小10％，降低汽车燃油消耗2％左 右(时速100Km／h)
625
1.1 2.32
659
0.9 2.13
702
0.8 1.97
724
0.78 1.94
743
0.76 1.92
746
0.74 1.9
2）生胶的选择 橡胶不同门尼粘度，如NBR2865 和3445 加工要求：挤出制品：门尼粘度≤60 压延贴胶：门尼粘度≤50 压延擦胶：门尼粘度≤40 海绵制品：门尼粘度更低 但有特殊情况，如耐热垫圈，需高温低 压变，可采用高门尼值的橡胶。 3) 加入填充剂（用量大，粒径小）使胶料 粘度增加，加入软化剂使胶料粘度下降。
工程胎配方设计解读
配方基础知识
TYPE C2 TYPE C1
耐 切 割 性 能 速 度
TYPE CS TYPE SNOW TYPE IND TYPE R1 TYPE H2 TYPE H1
HEAT RESISTANT / HIGH SPEED 耐热性能/高速性能
CUT RESITANT /SLOW SPEED
/
花纹编码对应配方列表
配方设计时，除考虑同一配方中各配合剂之间的内在 联系，同时要考虑相接触的胶料中的配合剂的联系。 如，相邻胶料配方的硫黄、促进剂等。 配方设计人员在考虑选取配合剂时，要避免使用有毒 原材料，尽力不使用能导致职业病的配合剂和溶剂， 减少污染和公害，加强劳动保护，确保操作人员的健 康和环境的清洁。
2）具体的设计原则
对轮胎产品的性能要求、使用条件要求均要有充分正 确的认识，进行有针对性的设计。使产品性能满足使 用的要求或给定的指标。 对轮胎各部件的特殊性能要求和胶料的加工性能(加工 过程中的温度、胶料流动性等)要求要有充分正确的认 识，要与轮胎结构设计工程师进行交流，既要考虑各 不同部件在使用、加工过程的差异性，又要考虑它们 的共性和相关性，确保各部位的胶料性能达到要求。 在保证满足使用性能或给定的指标情况下，尽量节约 原材料和降低成本，或者在不提高成本情况下提高质 量。
4 配方特点
1）胎面胶 轮胎的胎面直接与地面接触摩擦,并通过胎面把路面的冲击 力、 摩擦生热传递到整个轮胎，因此胎面胶应具有耐磨、抗冲 击、耐刺扎、防湿滑、良好的操纵稳定性以及低的生热。 此外,胎面胶还应具有优异的防老化性能和良好的加工性,因 此, 在配方中选用酮胺类与对苯二胺类防老剂并用,采用次磺酰 胺类促进剂,使胶料具有良好的抗焦烧性能和压出性能。 为了提高胎面胶耐磨、抗切割性能，中、小型工程机械轮胎 的硫化体系采用半有效硫化体系，巨型、大型工程机械轮胎采用 等效硫化体系。
橡胶配方设计基础
a
（小点）
x2
x1
b （大点）
b （大点）
应用实例
子午线轮胎子口包胶使用齐聚酯增硬。胶料要求为：
硬度（邵氏A）达到85度；拉伸强度不小于20MPa；扯
断伸长率不小于200%。
x2(0.382)
x1(0.618)
0
5.7
9.3
15
齐聚酯用量（质量份） 0 5.7(0.382) 9.3(0.618) 15
1.4 橡胶配方设计方法
橡胶配方设计主要依赖于人们在生产当中积累的 经验规律，通过大量而繁复的试验来优化配方，造 成大量人力、物力的浪费。
随着科学技术在各个领域的进步和发展，尤其是 计算机技术的迅速发展，橡胶行业已经开始采用计 算机进行配方设计。
1.单因素设计方法
因素：需要考察的影响试验胶料性能指标的因素, 如橡胶配方组分中的硫化剂、补强剂、防老剂等； 水平：每个试验因素可能取值的状态
作业：将下述基本配方换算成其它形式表示的配方， 假设炼胶机的容量为31. 50Kg，要求写出换算公式。
组分 质量/份 配方 /Kg
密度/ 体积/份 （g/cm3）
质量
体积
生产
百分数/% 百分数/%
NR 100.00 0.92 20.00
108.70
S 促M ZnO
2.75 0.75 5.00
2.05 1.42 5.57
250 225
218
200
试验结果：齐聚酯用量的合理范围为2.2～5.7质量份。
平分法(对分法)
如果在试验范围内，目标函数是单调的，要找出满 足一定条件的最优点，可以用平分法。平分法和黄 金分割相似，但平分法逼近最佳范围的速度更快， 在试验范围内每次都可以去掉试验范围的一半，而 且取点方便。
航空子午线轮胎胎侧胶配方的优化设计
航空子午线轮胎胎侧胶配方的优化设计吴洪全，黄义钢，常爱修，臧云红（青岛双星轮胎工业有限公司，山东青岛266400）摘要：对航空子午线轮胎胎侧胶配方进行优化设计。
试验结果表明：胎侧胶优选配方为天然橡胶 65，顺丁橡胶 35，炭黑N375 50，增粘树脂Koresin 2，防老剂 5.5，不溶性硫黄 1.8，促进剂TBBS 0.8，其他 8.7；与生产配方胶料相比，试验配方胶料的门尼焦烧时间延长，加工安全性和抗硫化返原性能提高，硫化胶的密度减小，拉伸强度、拉断伸长率和撕裂强度增大，耐低温和耐屈挠性能提高；成品轮胎的导电性能达到相关标准要求。
关键词：航空子午线轮胎；胎侧胶；物理性能；耐低温性能；耐屈挠性能；导电性能中图分类号：U463.341＋.6 文章编号：1006-8171（2023）03-0172-05文献标志码：A DOI：10.12135/j.issn.1006-8171.2023.03.0172我国具有世界上发展很快、潜力巨大的航空市场。
据测算，2016—2035年的20年间，我国飞机保有量将由8 001架增加到34 264架，航空轮胎市场规模也相应的将由38.66亿元提高到97.76亿元，市场潜力巨大。
作为全球轮胎产销大国，我国的高端航空轮胎市场却被米其林、普利司通、固特异等国际巨头占据了95%的份额，处于绝对垄断地位[1-3]。
国内航空轮胎生产处于“卡脖子”状态。
纵观国内航空轮胎发展史，从原沈阳第三橡胶厂研制出第1批航空斜交轮胎开始，起步晚、起点低，可生产航空轮胎的厂家少，技术相对落后。
如今，航空轮胎正进入子午化扩张期，又适逢我国航空轮胎发展迎来政策利好期，多家国企、民企轮胎厂开始参与航空轮胎的研制，在注重传统航空斜交轮胎和航空子午线轮胎研发的同时，布局研发新一代航空子午线轮胎技术和产品，是追赶国际巨头、缩小差距的绝好机遇[1]。
我公司正在使用的航空轮胎胎侧胶因耐高低温性能及耐屈挠性能较差，已不能满足航空子午线轮胎的相关要求。
轮胎配方总结报告范文(3篇)
第1篇一、前言轮胎作为汽车的重要部件，其性能直接影响到汽车的安全、舒适性和燃油经济性。
轮胎配方是轮胎制造的核心技术之一，直接影响着轮胎的质量和性能。
本报告对轮胎配方进行了全面总结，旨在为轮胎制造企业提供技术支持，提高轮胎产品的市场竞争力。
二、轮胎配方概述1. 轮胎配方组成轮胎配方主要由以下几部分组成：（1）橡胶：作为轮胎的主体材料，其性能直接影响轮胎的耐磨性、抗湿滑性和抗老化性等。
（2）炭黑：作为轮胎的补强剂，提高轮胎的强度和抗磨损性能。
（3）白炭黑：作为轮胎的填充剂，提高轮胎的弹性和抗撕裂性能。
（4）油料：作为轮胎的软化剂，提高轮胎的柔韧性和耐低温性能。
（5）其他助剂：如抗氧剂、抗臭氧剂、抗静电剂等，用于提高轮胎的耐老化、耐臭氧和抗静电性能。
2. 轮胎配方设计原则（1）满足轮胎性能要求：轮胎配方设计应满足轮胎的耐磨、抗湿滑、抗老化、抗撕裂等性能要求。
（2）提高生产效率：优化配方，降低生产成本，提高生产效率。
（3）环保要求：选用环保型原材料，降低轮胎生产过程中的环境污染。
（4）成本控制：在满足性能要求的前提下，降低原材料成本。
三、轮胎配方优化方法1. 优化橡胶配方（1）选用高性能橡胶：选用耐高温、耐老化、耐磨等性能优异的橡胶材料。
（2）调整橡胶配方：通过调整橡胶的配方，提高轮胎的耐磨、抗湿滑、抗老化等性能。
2. 优化炭黑配方（1）选用高性能炭黑：选用具有良好补强性能的炭黑材料。
（2）调整炭黑用量：在满足性能要求的前提下，适当降低炭黑用量，降低生产成本。
3. 优化白炭黑配方（1）选用高性能白炭黑：选用具有良好填充性能的白炭黑材料。
（2）调整白炭黑用量：在满足性能要求的前提下，适当降低白炭黑用量，降低生产成本。
4. 优化油料配方（1）选用环保型油料：选用环保型油料，降低轮胎生产过程中的环境污染。
（2）调整油料配方：通过调整油料配方，提高轮胎的柔韧性和耐低温性能。
5. 优化其他助剂配方（1）选用高性能助剂：选用具有良好抗老化、抗臭氧、抗静电等性能的助剂。
IIR内胎 第1 部分 配方设计
项 目 门尼粘度下降 乙烯质量分数下降 相对分子质量分布变宽 二烯质量分数降低
表 3 EPDM 结构2性能关系
改 善 聚合物分散性 、挤出口型膨胀 、收缩率 、
生胶粘性 (V2200 :34ML) 拉伸永久变形 、生胶强度 ( HO T)
(V2200 :中2低) 混炼 、分散性 (V2200 :中2宽)
Exxon Butyl 077
Polysar Butyl 101
Exxon Butyl 007
Polysar Butyl 10123
注 :1) 用非污染型防老剂稳定的品种 ;2) 此品种不含防老剂 。
73 0 轮 胎 工 业 1997 年第 17 卷
的缺点 。
2 IIR 内胎的配方设计 下面将讨论配方设计技术和 IIR 内胎的
配方设计 ,其中包括聚合物 、填充剂 、加工助 剂和硫化体系等配合剂的选择 。在开始讨论 内胎的配方要求之前 ,必须先了解内胎的性
能要求 ,其中包括 : ·低透气率 ; ·耐热 ; ·低拉伸永久变形 ; ·耐热老化性能 ; ·良好的物理性能和这些性能较高的保
1 IIR 的性能和品种 埃克森为不同用途和改善加工性能开发
了一系列异丁烯产品 ,其中包括 : ·HIIR (CIIR 和 B IIR) ; ·星形支化丁基橡胶 ( SBB) ; ·HSBB (CSBB 和 BSBB) ; ·Exxpro 。
IIR 的性能可以归纳如下 : (1) 气密性比 N R 高 13 倍 ; (2) 具有优异的耐老化 、耐候 、耐化学药 品 、耐水 、耐臭氧和耐热性能 ; (3) 在环境温度下没有回弹性 ,因此具有 较高的吸收冲击和振动的能力 ; (4) 具有优异的抗撕裂性能 。 IIR 是自补强聚合物 ,纯胶拉伸强度达 25 M Pa 。尽管其玻璃化温度约为 - 65 ℃,接 近 N R 的 - 70 ℃,但由于大分子链中大量的 甲基侧基对弹性运动造成相当大的位阻 ,因 此其硫化胶的回弹性非常低 ,而其密实的结 构使其具有极低的透气率 。 表 1 示出了按不饱和度和门尼粘度差别 划分的不同品级的商品 IIR 。表 2 示出了不 同弹性体的气密性 。 IIR 的典型粘均相对分子质量为 35 万 ～45 万 , 物 质 的 量 不 饱 和 度 ( mole percent unsaturation) ( 由 于 有 异 戊 二 烯 单 元 ) 为 018 %～210 %“, 物质的量不饱和度”一词是 指聚合物中每 100 个单体分子里的异戊二烯 分子数量 。因此物质的量不饱和度为1 %的
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12．老化性能： (1)热空气老化：拉伸强度、硬度、扯断伸长率 的变化率或保持率。 (2)臭氧老化：洗碗机消毒 13．低温性能：1)脆性温度：断裂时的最低温度 2)玻璃化温度的测定：差热分析仪 14．热性能：1)导热系数、热传导 2)分解温度或氧化起始温度 15．阻燃性:(1)氧指数：氧指数越大，阻燃性越好 装饰及汽车配件 (2)锥形量热仪：热释放速率、烟量、 点燃时间、有害气体成份等。
6．配方经验规律与统计数学相结合。
四、橡胶配方设计的原则与程序
1、原则：
配方设计人员应用理论知识，用最少的物质 消耗，最短的时间，最少的工作量，通过科学的 橡胶配方设计方法，掌握原材料配合的内在规律， 设计出实用配方，使制品的性能、成本和工艺可 行性等方面取得最佳的综合平衡。
2、程序：
基础配方：原材料试验鉴定 性能配方：针对性能指标制定的配方 实用配方：经验证符合要求的配方 生产配方：投入生产使用的配方
8．磨耗测定： 磨耗体积
0－100度
V=(m前-m后)/ρ，cm3/1.61Km，
滚筒磨耗
磨耗指数＝V标/V试
阿克隆磨耗
9．疲劳的测试： （1）压缩疲劳：1)温升 2)变形 （2）屈挠龟裂：裂口大小及 出现裂口的时间 （3）拉伸疲劳：疲劳寿命计算
10．压缩永久变形 K=[(h0-h2)/(h0-h1)]*100% 11．粘弹性 （1）摆锤式回弹仪 （2）蠕变 （3）应力松弛 （4）动态粘弹性能(DMA)、动态模量及tgδ
19．耐液体：耐油、耐化学溶剂、耐酸碱
体积、重量变化率及物理性质的变化率
20．粘合强度：
胶料与胶料之间：剥离强度
胶料与帘线及钢丝之间：H抽出法
加工性能和物理机械性能测试要求：
1)变异性：a.材料本身不完全均匀 b.试验步骤的变异性
2)准确度表示测定值与真实值相符的程度
3)精密度表示各次测定值彼此间相符的程度
16．绝缘性： 1) 表面电阻率和体积电阻率大小 1015Ω·cm以上 2) 介电损耗 介电损耗越大，绝缘性越差 3) 击穿电压强度 击穿电压/厚度 17．导电性：体积电阻率 10Ω·cm以下 抗静电 106～10Ω·cm 高分子导电、导电填料 18．扩散与渗透性能 1)透气性：内胎IIR化、环氧NR 2)透湿性和透水性：防水卷材、水坝、房屋 3)油扩散
作业：求出混炼胶的密度和成本
生产配方组成：
1) 胶料用途
2) 胶料的名称及代号，生胶及各种配合 剂的用量 3) 合计（计算密度、含胶率、成本） 4) 工艺条件 5) 物理机械性能
4)重复性是指同一实验室中数据的准确度
5)再现性是指不同实验室间数据的准确度
三．橡胶配方设计特点
因子：统称影响胶料性能指标的因素为因子， 如原材料、工艺等。 水平：每个因子可能处于的状态，水平可以是 原材料的品种、用量或工艺处理参数等。
1．橡胶配方设计是多因素的试验问题;
2．橡胶配方设计是水平数不等的试验问题 3．橡胶配方中各种原材料之间的交互作用强烈; 4．工艺因素有时对橡胶配方设计起决定性作用; 5．橡胶配方设计中尽力排除试验误差; ;
硫化橡胶的性能测试
1．拉伸强度 σ＝P/bh，Mpa 2．定伸应力，Mpa 100%，300%，Mpa 3．扯断伸长率 ，％
є＝[（L1-L0）/L0]*100%
4．扯断永久变形： S=(L2- L0)/ L0 ，％ 5．撕裂强度： Φ＝P/h，KN/m
6．有效弹性和滞后损失
7．硬度测定：邵尔A型
五、橡胶配方的组成及表示方法
橡胶配方简单地说，就是表示生胶和配合剂用量 配比表。表示方法：
1. 质量份数表示：以生胶分数为 100 ，其余配合质量为 100 ，生胶和配 合剂所占比例数来表示。 3. 体积百分数表示：即以胶料的总体积为100%，将基 本配方中生胶及各种配合剂的重量分数分别除以各自 的相对密度，求出体积份数。 4. 符合生产使用要求的质量配方称为生产配方，取炼 胶机的装胶量 Q 除以基本配方总质量即得换算系数， 乘以基本配方中各组分的质量份，即得实际用量。
举例：摩托车胎配方：采用密炼机炼胶，总装胶量为40kg
配合剂 质量份数 质量百分数 生产配方 密度 价格 NR 60 30 12kg 0.92 20 SBR 40 20 8kg 0.95 18 ZnO 5 2.5 1kg 5.57 25 SA 2 1 400g 0.92 10 促CZ 1 0.5 200g 1.32 20 促M 1 0.5 200g 1.42 25 防老4010NA 1.5 0.75 300g 1.17 28 防RD 1.5 0.75 300g 1.02 18 N660 50 25 10kg 1.8 7 CaCO3 25 12.5 5kg 2.6 0.6 机油 5 2.5 1kg 0.93 5 固马隆 6 3 1.2kg 1.06 6 S 2 1 400g 2.05 2.5 合计 200 100 40kg