轮胎材料配方介绍

第三节材料和配方一、轮胎原材料1、橡胶橡胶是轮胎胶料的基体，在配方胶料中橡胶的比率会超过50%，也就是说轮胎胶料中主要的成分是橡胶。

子午线轮胎中采用的橡胶分为天然橡胶和合成橡胶两种。

（1）、天然橡胶天然橡胶是原产于热带地区的一种乔木——橡胶树的产物。

当割开橡胶树干，便有乳白似的胶液从树皮里流出,因此在有些地方称为“流泪的树”。

含有橡胶的植物有二千多种，但最有价值的是三叶橡胶树（如上图），原产于巴西亚马逊河一带。

因此这些树的学名为巴西橡胶树(Hevea brasiliensis)。

巴西虽然是巴西橡胶树的原产地，但由于南美叶疾病的危害和劳动力缺乏，种植面积却很小。

目前巴西橡胶树的种植地区主要集中在东南亚，占世界种植面积的80%以上。

天然橡胶的采集是通过割开橡胶树干，使乳白似的胶液从树皮里流出，收集后使它凝固，再经过一系列工序，就成为半透明的橡胶块。

据记载，世界上最早应用天然橡胶的是古代美洲的印第安人。

他们常用当地橡胶树产出的胶汁制作雨衣、瓶罐及玩具之类的东西。

1492年，哥伦布率领船队横渡大西洋，想寻找通向中国和印度的海路，不料由于航行的错误而跑到了美洲。

就在这次闻名世界的航行中，他把印第安人制作的橡胶用具和玩的橡胶球带回了欧洲，使欧洲人第一次见到了橡胶。

中国在1904年开始种植橡胶树，主要产地在海南省和云南省。

目前轮胎生产使用的天然橡胶主要分为烟片胶和标准橡胶两种，烟片胶常用的为1号烟片胶（RSS1）和3号（RSS3）胶；标准橡胶为标准橡胶10号和20号。

天然橡胶的主要的化学成分为一种以异戊二烯为主要成份的高分子化合物。

烟片胶和标准橡胶性质是相同的只是在加工方面的区别，由于标准橡胶产品具有良好的均一性，加工方便，目前子午胎使用的天然橡胶多为标准橡胶。

烟片胶的生产过程为：鲜胶乳—→加保存剂—→过滤除杂质—→加水稀释—→澄清—→加酸凝固—→凝块压片—→熏烟干燥—→分级—→包装。

标准胶的生产过程为：鲜胶乳—→加保存剂—→过滤除杂质—→加水稀释—→澄清—→加酸凝固—→凝块压片—→造粒—→干燥—→分级—→包装。

烟片胶的生产已有大约100年的历史，是一种传统的生产工艺，熏烟是通过烧木产生的烟气和热量来熏干胶片制成烟片胶的一种方法。

标准橡胶产生于60年代。

由于传统的制胶方法在工艺、设备和分级制度上都束缚了天然橡胶事业的发展，特别是天然橡胶产量大的国家。

因此，马来西亚于1965年开始实行标准橡胶计划，目前标准橡胶已成为天然橡胶最主要的品种。

标准橡胶与烟片胶相比的优势在于：——使用生胶的理化性能分级更能合理的区分橡胶的内在质量。

——机械化程度高，生产周期短，由于集中加工产品质量的一致性得到进一步保证。

质量也容易控制。

目前使用的标准橡胶根据产地进行区分：SMR（Standard Malaysian Rubber）马来西亚标准橡胶SIR（Standard Indonesian Rubber）印度尼西亚标准橡胶SLR（Standard Srilanka Rubber）斯里兰卡标准橡胶SSR（Standard Singapore Rubber）新加坡标准橡胶“SMR10”即表示马来西亚10号标准橡胶（2）、合成橡胶合成橡胶顾名思义就是通过人工合成得到的橡胶。

大约一个世纪前，随着西方国家工业化步伐的加快，天然橡胶的品种和数量已远远不能满足人们的需要。

于是，科学家开始考虑合成橡胶的问题。

人工合成橡胶的关键首先是了解它的化学组成，弄清其分子构造，否则人工合成时将无从下手。

最早在这方面作出贡献的是英国化学家法拉第等人。

橡胶的特点是它的每个分子呈蜷曲状，而且互相纠缠在一起，好像一个乱七八糟的毛线球。

当你用力拉它时，分子就伸开，一松手，分子又蜷缩成原来的样子。

因此，橡胶具有奇特的弹性。

到目前科学家先后合成了顺丁橡胶、丁基橡胶、氯丁橡胶、乙丙橡胶、丁苯橡胶、丁腈橡胶、硅橡胶等一系列具有奇异功能的新产品。

现对轮胎生产使用的主要合成橡胶介绍如下：●丁二烯-苯乙烯橡胶(Styrene-Butadiene Rubber)丁二烯-苯乙烯橡胶为丁二烯与苯乙烯的共聚物，简称丁苯橡胶,代号SBR，是最早工业化的通用合成橡胶，1933年由德国I.G.FARBEN公司研制，1937年进行工业化生产。

丁苯橡胶具有较好的综合性能，其加工性能、物理机械性能和所制橡胶产品的使用性能较接近于天然橡胶，且耐磨耗、耐热老化等性能还优于天然橡胶。

丁苯橡胶能与天然橡胶、顺丁橡胶等橡胶并用，是主要的通用橡胶，广泛用于制造轮胎、胶管、胶带、胶鞋以及各种工业橡胶制品。

其年耗用量占合成橡胶的首位。

合成丁苯橡胶可分为乳聚和溶聚丁苯橡胶两种类型。

乳聚丁苯橡胶乳聚丁二烯-苯乙烯橡胶简称（Emulsion polymerized styrene butadiene rubber或Emulsion styrene-bu-tadiene rubber）乳聚丁苯橡胶，代号为E-SBR。

根据聚合温度不同，分热法乳聚丁苯橡胶（50℃）和冷法乳聚丁苯橡胶（5℃）前者也称"热橡胶"（hot rubber）或高温丁苯橡胶；后者则称"冷橡胶"（Cold rubber）或低温丁苯橡胶。

一般丁苯橡胶中苯乙烯含量为23.5±1%,但也有含量高达40%以上的称高苯乙烯橡胶(high styrene rubber)；结合苯乙烯70-90%则为高苯乙烯树脂；个别也有结合苯乙烯低的。

除纯丁苯橡胶外，还有充油乳聚丁苯橡胶和充油充炭黑乳聚丁苯母炼胶。

乳聚丁苯橡胶生产已近60年，加工应用技术成熟，应用广泛，其生产能力和消耗量一直位居合成橡胶中的首位。

早期的乳聚丁苯大多为高温乳聚丁苯。

目前使用的SBR1500、SBR1502等是低温乳聚丁苯。

SBR1500、SBR1502二者的区别在于SBR1500使用松香酸皂为乳化剂使用污染的防老剂因此不能用于浅色的制品；而SBR1502使用松香酸和脂肪酸的混合酸皂为乳化剂使用非污染的防老剂因此可用于浅色的制品；目前使用的另外一种乳聚丁苯橡胶是SBR1712是充油丁苯橡胶是在橡胶中充入了37.5份的高芳烃油。

乳聚丁苯橡胶以数码分别表示各种系列如下：1000系列高温聚合非充填丁苯橡胶；1100系列高温聚合充炭黑丁苯母炼胶；1200系列高温聚合充油丁苯橡胶；1300系列高温聚合充油充炭黑丁苯炼胶；、1500系列低温聚合无充填丁苯橡胶；1600系列低温聚合充炭黑丁苯母炼胶（充油量14份/100份橡胶以下）；1700系列低温聚合充油丁苯橡胶；1800系列低温聚合充油充炭黑丁苯母炼胶（充油量14份/100份以上）；1900系列乳聚树脂橡胶母炼胶。

溶聚丁苯橡胶Solution polymerized styrenebutadiene rubber溶液聚合丁苯橡胶是丁二烯和苯乙烯单体在有机溶剂中采用锂或烷基锂催化剂或有机金属催化体系，于溶液中进行共聚合而得，简称溶聚丁苯橡胶，代号S-SBR。

与乳聚丁苯橡胶相类似，但有以下特点。

（1）混炼胶收缩少，表面光滑。

（2）硫化起步较乳聚丁橡胶快，硫化平坦性好。

（3）动态性能优良。

（4）屈挠龟裂和裂口增长性能好。

（5）低温性能良好。

（6）与天然胶、乳聚丁苯橡胶并用性能优良。

（7）由于高分子化学分设计技术的发展，一些新的品种性能有了新的突破，具有抗湿滑性好、滚动阻力低和耐磨耗好，三者较佳平衡,目前在国外轮胎公司主要用于轿车轮胎中。

●聚丁二烯橡胶聚丁二烯橡胶是1，3-丁二烯单体聚合所得的系列聚合物。

简称顺丁橡胶,代号BR。

聚丁二烯的生产能力已仅次于丁苯橡胶，在合成橡胶各胶种中仍居第二位。

聚丁二烯橡胶多以溶液聚合方法制得。

按微观结构有顺式-1，4-聚丁二烯、反式-1，4-聚丁二烯和1，2-聚丁二烯等；按引发剂体系则有；钛系、钴系、镍系、锂系、稀土系聚丁二烯和醇烯橡胶，其中醇烯橡胶因加工性能不好，且价格昂贵，已停产。

也有采用乳液聚合方法得到的乳聚聚丁二烯橡胶。

聚合物又有充油的充油胶、充炭黑的炭黑母炼胶、充油和炭黑的充油充炭黑母炼胶。

除干聚合物外，还有聚丁二烯胶乳、液体聚丁二烯。

充油胶所充的油有高芳烃油、芳烃油、环烷烃油和链烷烃油。

充炭黑母炼胶所充的炭黑品种有高耐磨炉黑、高结构高耐磨炉黑、中超耐磨炭黑、高结构中超耐磨炉黑和新工艺炭黑如N234，N339，N351等。

现充炭黑和充油充炭黑聚丁二烯母炼胶已停产，未见有商品了。

我国国家标准GB5577-85规定聚丁二烯橡胶牌号为BR9000，稀土顺丁橡胶为BR9100。

●丁基橡胶（Isobutylene-isoprene rubber,缩写为IIR）是一种线型无凝胶的共聚物（即无支链，未硫化胶无交联），是以异丁烯与少量异戊二烯采用离子型聚合法生产的。

丁基胶的优点：a、丁基橡胶的气透性在烃类橡胶中是最低的。

丁基橡胶的气体溶解度与基它烃类橡胶接近，但是它的气体扩散速度比其它橡胶低得多，这有利于丁基橡胶在内胎、气密层等方面的应用。

b、丁基橡胶的化学不饱和度低，加上聚异丁烯链的不活泼性，使丁基橡胶的耐热和耐氧化性能远优于其它通用橡胶。

丁基橡胶耐热老化性能较优异。

硫化胶的热氧老化属降型，老化趋向软化。

c、炭黑补强的丁基硫化胶，耐候性是很突出的，能长时间曝露于阳光和氧气中而不损坏。

丁基橡胶表面降解的速度、深度和程度受填充剂对光的反射和对氧的吸收以及填充剂的性质和用量的影响，使用高反射的填充剂（例如二氧化钛和氧化锌）的丁基硫化胶耐候性能更佳。

d、与高不饱和橡胶相比，丁基橡胶耐臭氧性能特别好。

典型的丁基硫化胶的抗臭氧性能比高不饱和的天然橡胶、丁苯橡胶等橡胶约高10倍。

e、丁基橡胶特别耐动植物油，在酒精、乙酸等多种极性有机介质中溶胀也甚微，溶胀程度随硫化程度的提高和填充剂特别是炭黑用量的增大而降低。

丁基橡胶不耐浓氧化酸，但耐非氧化酸和中等浓度的氧化酸，耐碱溶液和氧化-还原溶液。

丁基橡胶是第一个高饱和橡胶品种，少量异戊二烯的引入是为了获得可供硫化的双键。

由于结构的特点，丁基橡胶有良好的气密性和耐老化性。

但也限制了其与聚二烯烃橡胶的并用，此外，分子中缺少极性基团，也使其与金属或橡胶的粘合性能差，随着合成橡胶工业发展和应用的需要，IIR现已开发成拥有衍生橡胶、改性橡胶、热塑性弹性体和热塑性硫化胶等品种的通用橡胶。

氯化丁基橡胶氯化丁基橡胶（CIIR）的制备方法分干胶混炼氯化和溶液氯化两种方法。

前一法是在开炼机上把吸附了氯气的活性炭或其它氯化剂混入丁基橡胶中经加热和混炼后制得；后一法是先把其橡胶溶于四氯化碳、氯仿或己烷等溶剂中，然后在常温下通过氯气进行氯化，即制得氯化丁基橡胶，由于该法已实现连续氯化工艺生产，故已成为主要的制造方法。

极性氯原子的引入，可克服丁基橡胶硫化速度慢、粘合性能差，与高不饱和橡胶难于共硫化等的问题。