一、輪胎原材料

1、橡膠

橡膠是輪胎膠料的基體，在配方膠料中橡膠的比率會超過50%，也就是說輪胎膠料中主要的成分是橡膠。子午線輪胎中采用的橡膠分為天然橡膠和合成橡膠兩種。

（1）、天然橡膠

天然橡膠是原產(chǎn)于熱帶地區(qū)的一種喬木——橡膠樹的產(chǎn)物。

當割開橡膠樹干，便有乳白似的膠液從樹皮里流出,因此在有些地方稱為“流淚的樹”。

含有橡膠的植物有二千多種，但最有價值的是三葉橡膠樹（如上圖），原產(chǎn)于巴西亞馬遜河一帶。因此這些樹的學(xué)名為巴西橡膠樹(Hevea brasiliensis)。

巴西雖然是巴西橡膠樹的原產(chǎn)地，但由于南美葉疾病的危害和勞動力缺乏，種植面積卻很小。目前巴西橡膠樹的種植地區(qū)主要集中在東南亞，占世界種植面積的80%以上。

天然橡膠的采集是通過割開橡膠樹干，使乳白似的膠液從樹皮里流出，收集后使它凝固，再經(jīng)過一系列工序，就成為半透明的橡膠塊。

據(jù)記載，世界上最早應(yīng)用天然橡膠的是古代美洲的印第安人。他們常用當?shù)叵鹉z樹產(chǎn)出的膠汁制作雨衣、瓶罐及玩具之類的東西。1492年，哥倫布率領(lǐng)船隊橫渡大西洋，想尋找通向中國和印度的海路，不料由于航行的錯誤而跑到了美洲。就在這次聞名世界的航行中，他把印第安人制作的橡膠用具和玩的橡膠球帶回了歐洲，使歐洲人第一次見到了橡膠。

中國在1904年開始種植橡膠樹，主要產(chǎn)地在海南省和云南省。

目前輪胎生產(chǎn)使用的天然橡膠主要分為煙片膠和標準橡膠兩種，煙片膠常用的為1號煙片膠（RSS1）和3號（RSS3）膠；標準橡膠為標準橡膠10號和20號。

天然橡膠的主要的化學(xué)成分為一種以異戊二烯為主要成份的高分子化合物。煙片膠和標準橡膠性質(zhì)是相同的只是在加工方面的區(qū)別，由于標準橡膠產(chǎn)品具有良好的均一性，加工方便，目前子午胎使用的天然橡膠多為標準橡膠。

煙片膠的生產(chǎn)過程為：

鮮膠乳—→加保存劑—→過濾除雜質(zhì)—→加水稀釋—→澄清—→加酸凝固—→凝塊壓片—→熏煙干燥—→分級—→包裝。

標準膠的生產(chǎn)過程為：

鮮膠乳—→加保存劑—→過濾除雜質(zhì)—→加水稀釋—→澄清—→加酸凝固—→凝塊壓片—→造粒—→干燥—→分級—→包裝。

煙片膠的生產(chǎn)已有大約100年的歷史，是一種傳統(tǒng)的生產(chǎn)工藝，熏煙是通過燒木產(chǎn)生的煙氣和熱量來熏干膠片制成煙片膠的一種方法。

標準橡膠產(chǎn)生于60年代。由于傳統(tǒng)的制膠方法在工藝、設(shè)備和分級制度上都束縛了天然橡膠事業(yè)的發(fā)展，特別是天然橡膠產(chǎn)量大的國家。因此，馬來西亞于1965年開始實行標準橡膠計劃，目前標準橡膠已成為天然橡膠最主要的品種。

標準橡膠與煙片膠相比的優(yōu)勢在于：

——使用生膠的理化性能分級更能合理的區(qū)分橡膠的內(nèi)在質(zhì)量。

——機械化程度高，生產(chǎn)周期短，由于集中加工產(chǎn)品質(zhì)量的一致性得到進一步保證。質(zhì)量也容易控制。

目前使用的標準橡膠根據(jù)產(chǎn)地進行區(qū)分：

SMR（Standard Malaysian Rubber）

馬來西亞標準橡膠

SIR（Standard Indonesian Rubber）

印度尼西亞標準橡膠

SLR（Standard Srilanka Rubber）

斯里蘭卡標準橡膠

SSR（Standard Singapore Rubber）

新加坡標準橡膠

“SMR10”即表示馬來西亞10號標準橡膠

（2）、合成橡膠

合成橡膠顧名思義就是通過人工合成得到的橡膠。大約一個世紀前，隨著西方國家工業(yè)化步伐的加快，天然橡膠的品種和數(shù)量已遠遠不能滿足人們的需要。于是，科學(xué)家開始考慮合成橡膠的問題。人工合成橡膠的關(guān)鍵首先是了解它的化學(xué)組成，弄清其分子構(gòu)造，否則人工合成時將無從下手。最早在這方面作出貢獻的是英國化學(xué)家法拉第等人。

橡膠的特點是它的每個分子呈蜷曲狀，而且互相糾纏在一起，好像一個亂七八糟的毛線球。當你用力拉它時，分子就伸開，一松手，分子又蜷縮成原來的樣子。因此，橡膠具有奇特的彈性。

到目前科學(xué)家先后合成了順丁橡膠、丁基橡膠、氯丁橡膠、乙丙橡膠、丁苯橡膠、丁腈橡膠、硅橡膠等一系列具有奇異功能的新產(chǎn)品?，F(xiàn)對輪胎生產(chǎn)使用的主要合成橡膠介紹如下：

●丁二烯-苯乙烯橡膠

(Styrene-Butadiene Rubber)

丁二烯-苯乙烯橡膠為丁二烯與苯乙烯的共聚物，簡稱丁苯橡膠,代號SBR，是最早工業(yè)化的通用合成橡膠，1933年由德國I.G.FARBEN公司研制，1937年進行工業(yè)化生產(chǎn)。

丁苯橡膠具有較好的綜合性能，其加工性能、物理機械性能和所制橡膠產(chǎn)品的使用性能較接近于天然橡膠，且耐磨耗、耐熱老化等性能還優(yōu)于天然橡膠。丁苯橡膠能與天然橡膠、順丁橡膠等橡膠并用，是主要的通用橡膠，廣泛用于制造輪胎、膠管、膠帶、膠鞋以及各種工業(yè)橡膠制品。其年耗用量占合成橡膠的首位。

合成丁苯橡膠可分為乳聚和溶聚丁苯橡膠兩種類型。

乳聚丁苯橡膠

乳聚丁二烯-苯乙烯橡膠簡稱（Emulsion polymerized styrene butadiene rubber或Emulsion styrene-bu-tadiene rubber）乳聚丁苯橡膠，代號為E-SBR。根據(jù)聚合溫度不同，分熱法乳聚丁苯橡膠（50℃）和冷法乳聚丁苯橡膠（5℃）前者也稱"熱橡膠"（hotrubber）或高溫丁苯橡膠；后者則稱"冷橡膠"（Cold rubber）或低溫丁苯橡膠。一般丁苯橡膠中苯乙烯含量為23.5±1%,但也有含量高達40%以上的稱高苯乙烯橡膠(high styrene rubber)；結(jié)合苯乙烯70-90%則為高苯乙烯樹脂；個別也有結(jié)合苯乙烯低的。除純丁苯橡膠外，還有充油乳聚丁苯橡膠和充油充炭黑乳聚丁苯母煉膠。乳聚丁苯橡膠生產(chǎn)已近60年，加工應(yīng)用技術(shù)成熟，應(yīng)用廣泛，其生產(chǎn)能力和消耗量一直位居合成橡膠中的首位。

早期的乳聚丁苯大多為高溫乳聚丁苯。目前使用的SBR1500、SBR1502等是低溫乳聚丁苯。SBR1500、SBR1502二者的區(qū)別在于SBR1500使用松香酸皂為乳化劑使用污染的防老劑因此不能用于淺色的制品；而SBR1502使用松香酸和脂肪酸的混合酸皂為乳化劑使用非污染的防老劑因此可用于淺色的制品；目前使用的另外一種乳聚丁苯橡膠是SBR1712是充油丁苯橡膠是在橡膠中充入了37.5份的高芳烴油。乳聚丁苯橡膠以數(shù)碼分別表示各種系列如下：

1000系列 高溫聚合非充填丁苯橡膠；

1100系列 高溫聚合充炭黑丁苯母煉膠；

1200系列 高溫聚合充油丁苯橡膠；

1300系列 高溫聚合充油充炭黑丁苯煉膠；、

1500系列 低溫聚合無充填丁苯橡膠；

1600系列 低溫聚合充炭黑丁苯母煉膠（充油量14份/100份橡膠以下）；

1700系列 低溫聚合充油丁苯橡膠；

1800系列 低溫聚合充油充炭黑丁苯母煉膠（充油量14份/100份以上）；

1900系列 乳聚樹脂橡膠母煉膠。

溶聚丁苯橡膠

Solutionpolymerized styrenebutadiene rubber

溶液聚合丁苯橡膠是丁二烯和苯乙烯單體在有機溶劑中采用鋰或烷基鋰催化劑或有機金屬催化體系，于溶液中進行共聚合而得，簡稱溶聚丁苯橡膠，代號S-SBR。

與乳聚丁苯橡膠相類似，但有以下特點。

（1）混煉膠收縮少，表面光滑。

（2）硫化起步較乳聚丁橡膠快，硫化平坦性好。

（3）動態(tài)性能優(yōu)良。

（4）屈撓龜裂和裂口增長性能好。

（5）低溫性能良好。

（6）與天然膠、乳聚丁苯橡膠并用性能優(yōu)良。

（7）由于高分子化學(xué)分設(shè)計技術(shù)的發(fā)展，一些新的品種性能有了新的突破，具有抗?jié)窕院?、滾動阻力低和耐磨耗好，    

  三者較佳平衡,目前在國外輪胎公司主要用于轎車輪胎中。

●聚丁二烯橡膠

聚丁二烯橡膠是1，3-丁二烯單體聚合所得的系列聚合物。簡稱順丁橡膠,代號BR。聚丁二烯的生產(chǎn)能力已僅次于丁苯橡膠，在合成橡膠各膠種中仍居第二位。

聚丁二烯橡膠多以溶液聚合方法制得。按微觀結(jié)構(gòu)有順式-1，4-聚丁二烯、反式-1，4-聚丁二烯和1，2-聚丁二烯等；按引發(fā)劑體系則有；鈦系、鈷系、鎳系、鋰系、稀土系聚丁二烯和醇烯橡膠，其中醇烯橡膠因加工性能不好，且價格昂貴，已停產(chǎn)。也有采用乳液聚合方法得到的乳聚聚丁二烯橡膠。聚合物又有充油的充油膠、充炭黑的炭黑母煉膠、充油和炭黑的充油充炭黑母煉膠。除干聚合物外，還有聚丁二烯膠乳、液體聚丁二烯。

充油膠所充的油有高芳烴油、芳烴油、環(huán)烷烴油和鏈烷烴油。充炭黑母煉膠所充的炭黑品種有高耐磨爐黑、高結(jié)構(gòu)高耐磨爐黑、中超耐磨炭黑、高結(jié)構(gòu)中超耐磨爐黑和新工藝炭黑如N234，N339，N351等?，F(xiàn)充炭黑和充油充炭黑聚丁二烯母煉膠已停產(chǎn)，未見有商品了。

我國國家標準GB5577-85規(guī)定聚丁二烯橡膠牌號為BR9000，稀土順丁橡膠為BR9100。

●丁基橡膠（Isobutylene-isoprenerubber,縮寫為IIR）是一種線型無凝膠的共聚物（即無支鏈，未硫化膠無交聯(lián)），是以異丁烯與少量異戊二烯采用離子型聚合法生產(chǎn)的。

丁基膠的優(yōu)點：

a、丁基橡膠的氣透性在烴類橡膠中是最低的。丁基橡膠的氣體溶解度與基它烴類橡膠接近，但是它的氣體擴散速度比其它橡膠低得多，這有利于丁基橡膠在內(nèi)胎、氣密層等方面的應(yīng)用。

b、 丁基橡膠的化學(xué)不飽和度低，加上聚異丁烯鏈的不活潑性，使丁基橡膠的耐熱和耐氧化性能遠優(yōu)于其它通用橡膠。丁基橡膠耐熱老化性能較優(yōu)異。硫化膠的熱氧老化屬降型，老化趨向軟化。

c、炭黑補強的丁基硫化膠，耐候性是很突出的，能長時間曝露于陽光和氧氣中而不損壞。丁基橡膠表面降解的速度、深度和程度受填充劑對光的反射和對氧的吸收以及填充劑的性質(zhì)和用量的影響，使用高反射的填充劑（例如二氧化鈦和氧化鋅）的丁基硫化膠耐候性能更佳。

d、與高不飽和橡膠相比，丁基橡膠耐臭氧性能特別好。典型的丁基硫化膠的抗臭氧性能比高不飽和的天然橡膠、丁苯橡膠等橡膠約高10倍。

e、  丁基橡膠特別耐動植物油，在酒精、乙酸等多種極性有機介質(zhì)中溶脹也甚微，溶脹程度隨硫化程度的提高和填充劑特別是炭黑用量的增大而降低。丁基橡膠不耐濃氧化酸，但耐非氧化酸和中等濃度的氧化酸，耐堿溶液和氧化-還原溶液。

丁基橡膠是第一個高飽和橡膠品種，少量異戊二烯的引入是為了獲得可供硫化的雙鍵。由于結(jié)構(gòu)的特點，丁基橡膠有良好的氣密性和耐老化性。但也限制了其與聚二烯烴橡膠的并用，此外，分子中缺少極性基團，也使其與金屬或橡膠的粘合性能差，隨著合成橡膠工業(yè)發(fā)展和應(yīng)用的需要，IIR現(xiàn)已開發(fā)成擁有衍生橡膠、改性橡膠、熱塑性彈性體和熱塑性硫化膠等品種的通用橡膠。

氯化丁基橡膠

氯化丁基橡膠（CIIR）的制備方法分干膠混煉氯化和溶液氯化兩種方法。前一法是在開煉機上把吸附了氯氣的活性炭或其它氯化劑混入丁基橡膠中經(jīng)加熱和混煉后制得；后一法是先把其橡膠溶于四氯化碳、氯仿或己烷等溶劑中，然后在常溫下通過氯氣進行氯化，即制得氯化丁基橡膠，由于該法已實現(xiàn)連續(xù)氯化工藝生產(chǎn)，故已成為主要的制造方法。  極性氯原子的引入，可克服丁基橡膠硫化速度慢、粘合性能差，與高不飽和橡膠難于共硫化等的問題。該膠能以單用或并用方式制造無內(nèi)胎輪胎的氣密層、淺色或白色胎側(cè)、內(nèi)胎、膠帶、膠管、密封、絕緣或粘合等用膠料。

溴化丁基橡膠

溴化丁基橡膠（BIIR）的制備方法分干混煉法和溶液法等兩種方法。按前一法可分別把N-溴代琥珀酰亞胺10%，二溴二甲基乙內(nèi)酰脲7.5%或活性炭吸附溴（31.2%重量比）30%加入到在開煉機上的丁基橡膠中進行熱混煉而制得；而后一法是將丁基橡膠溶解于氯化烴溶劑，再通入約3%的溴而制取的，該溴化過程是連續(xù)的，其產(chǎn)品質(zhì)量均勻且穩(wěn)定。

溴化丁基膠與上述氯化丁基膠比，有更多的活性硫化點，硫化速度快，與不飽和型橡膠能更好粘合，有更高的耐老化、較低的焦燒安全性。主要可用作輪胎的氣密層、胎側(cè)、內(nèi)胎、容器襯里、藥品瓶塞和膠墊等。

2、橡膠配合劑

雖然橡膠具有極其寶貴的高彈性和其他一糸列優(yōu)良性能，但生膠本身在性能上存在許多缺點，單純使用生膠并不能制得適合于各種作用要求的橡膠制品。配合劑的加入能改善橡膠性能并降低成本，得到符合實際使用要求的橡膠制品。

橡膠用的配合劑已有幾千種，它們在橡膠中所起的作用也很復(fù)雜，不僅決定著硫化膠的物理機械性能和制品性能與壽命，也影響著膠料的工藝加工性能和半成品加工質(zhì)量，同一種配合劑在不同的生膠中起的作用不一樣，不同的配合劑在同一生膠中起的作用不同，甚至同一配合劑在同一種橡膠中所起的作用也不止一個。因此，只能根據(jù)配合劑在橡膠中所起的主要作用把它們分成硫化劑、硫化促進劑、硫化劑活性劑、防老劑、防焦劑、補強填充劑、軟化增塑劑、其他專用配合劑等。

（1）、補強填充劑

●碳黑 英文名：CARBON BLACK   簡寫CB

碳黑是目前輪胎所使用最主要的補強劑。

碳黑是以含碳原料（主要為石油）經(jīng)不完全燃燒而產(chǎn)生的微細粉末。外觀為純黑色的細?；蚍蹱钗?。顏色的深淺，粒子的細度，比重的大小，均隨所用原料和制造方法的不同而有差異。碳黑不溶于水、酸、堿；能在空氣中燃燒變成二氧化碳。碳黑的主要組成物是碳元素，還含有少量的氫、氧、硫、灰分、焦油和水分。

碳黑根據(jù)生產(chǎn)工藝的不同可分為爐法碳黑、槽法碳黑、熱解法碳黑等；而根據(jù)用途可以分為橡膠用碳黑和色素用碳黑。橡膠用碳黑中根據(jù)碳黑結(jié)構(gòu)、粒徑等分為不同用途的碳黑。根據(jù)ASTM（美國材料試驗學(xué)會）的分類輪胎常用的碳黑為：

N110系列—超耐磨碳黑

N220系列—中超耐磨碳黑

N330系列—高耐磨碳黑

N550系列—快壓出碳黑

N660系列—通用碳黑

在每個系列中根據(jù)結(jié)構(gòu)和工藝的不同有很多的品種，如N375、N330、N326雖然同屬于N330系列，但N330屬于普通結(jié)構(gòu)的高耐磨碳黑，N375屬于高結(jié)構(gòu)的高耐磨碳黑，N326屬于低結(jié)構(gòu)的高耐磨碳黑，它們的作用是不同的。

N220炭黑

相對于N330系列炭黑，具有更好的耐磨性能。

在相同硬度的情況下，具有更高的tanδ。

相對于其它要求耐磨性能的炭黑（如N234），分散更容易。有較低的擠出收縮率。用于輪胎胎面

N326炭黑

炭黑的混煉膠的主要特征是模量低、扯斷伸長率高、抗撕裂強度大和高的拉伸強度。回彈性也高于其它補強型炭黑。加工工藝簡單。用于輪胎的帶束層膠料和對粘合要求高的部件中。

N330炭黑

硫化膠具有良好的耐磨性和拉伸強度，同時比其他補強炭黑具有低的滯后性能, 同那些具有較高比表面積和結(jié)構(gòu)的卡博特炭黑相比未硫化膠的剛性較低, 并在加工過程中的生熱膠較低。用于胎側(cè)，胎體中。

N339炭黑

炭黑的硫化膠具有非常好的抗磨耗性能和拉伸模量 , 滯后損失低于N220炭黑。未硫化膠具有高的剛性和好的擠出性能。同低結(jié)構(gòu)高表面積的炭黑相比，更容易分散。高的結(jié)構(gòu)賦予了在高填充油的條件下保持所要求的混煉膠硬度, 模量。用于轎車乘用胎面及翻新胎面。

N550炭黑

與N330相比,N550具極好的分散性, 低雜質(zhì), 和極好的擠出, 模壓性能.與N660相比, N550具有較高的強度和粘度.N550具更好的模量和拉伸強度. 用于輪胎的胎體, 胎側(cè)和內(nèi)胎.

N660炭黑

炭黑具有低結(jié)構(gòu)和較大的粒子，給予橡膠制品低的生熱，高的柔性和極佳的動態(tài)性能。用于要求具有好的動態(tài)性能但不需高補強的部件中，包括胎面基部膠，胎側(cè)，胎體和內(nèi)胎膠中好的動態(tài)性能和稍高拉伸及撕裂性能的制品中。

N375炭黑

是一種具有高結(jié)構(gòu)的造粒爐法炭黑，是一種高補強的品種，它的補強性能接近于N220。

與N339比較，有較低的結(jié)構(gòu)和稍高的聚集體。在混煉膠中，它的補強略高于N339，并且扯斷強度和耐磨性更好。在高比表面積和高結(jié)構(gòu)的炭黑系列中，未硫化膠的加工更容易并且生熱較低。

用于乘用胎和卡車胎的胎面，全鋼載重胎的胎側(cè)

●白碳黑

白碳黑是目前輪胎所使用最主要的無機補強劑。

白炭黑 又名水合二氧化硅。性能與炭黑相像，但是白色。原始粒子極微細，質(zhì)輕，在空氣中吸收水分后成為聚集的細粒子。表面積和分散能力都較大，機械性能很高，特別是抗撕裂性能和低生熱性能。是橡膠的良好補強劑，其補強性能僅次于炭黑。

白碳黑的作為補強劑需要采用硅烷進行改性，常用的硅烷偶聯(lián)劑為SI-69，由于SI-69為液體生產(chǎn)使用時稱量困難，通常加入碳黑或白碳黑作為載體變成固體，如TESPT、X50-S等。

●填充劑

填充劑的作用是加入配方中做填充使用，主要是為了減低成本，而性能要求不高的配方中如，墊帶膠、油皮膠等，最常用的填充劑主要是無機的礦物如，碳酸鈣、陶土等。

（2）、硫化劑

凡是能與橡膠發(fā)生硫化反應(yīng)或使之交聯(lián)的物質(zhì)統(tǒng)稱為硫化劑，又稱為交聯(lián)劑。

硫化劑種類很多，而且還在不斷增加，已經(jīng)使用的硫化劑有硫黃、硒、碲、含硫化合物、金屬氧化物、過氧化物、樹酯、醌類和胺類等。

自從發(fā)明橡膠的硫化以來至今為止，硫黃一直是天然橡膠和大多數(shù)二烯烴類通用合成橡膠的主要硫化劑，雖然后來許多新型硫化劑的出現(xiàn)對提高橡膠制品的性能起了顯著的作用，但價格一般都較貴，故仍以硫黃為主。烷基酚二硫化物（RP595、V5等）是氯化丁基橡膠的專用硫化劑，其他非硫化合物類硫化劑主要用于飽和性橡膠和特種合成橡膠硫化，最主要的是過氧化物。

●硫黃

硫黃又稱硫磺粉。將塊狀硫磺粉碎后篩選而得的粉狀硫磺，在常溫下為黃色固體,固體硫黃有兩種同素異形體。95.6℃以下為穩(wěn)定的斜方硫, 95.6℃以上為穩(wěn)定的單斜硫,兩種形態(tài)的硫均由S8環(huán)構(gòu)成,普通硫磺是在加工和硫化溫度下在有機橡膠中溶解。大部分硫磺在混煉期間隨著溫度上升溶解在橡膠中。但是，由于普通的硫磺在存儲溫度下會發(fā)生部分溶解，所以橡膠在存放過程中冷卻時，硫磺會快速地擴散到混煉膠的表面，形成結(jié)晶并造成“噴霜”的外觀。該“噴霜”將會影響橡膠加工和使用性能，例如簾布層間的粘著性。

●不溶性硫磺 顧名思義，不能夠在橡膠中溶解，它是硫磺的一種高分子量聚合物形式。它主要用來替代普通硫磺（硫磺的可溶性形式）來防止在未硫化的混煉膠中發(fā)生噴霜。不溶性硫磺是經(jīng)過快速冷卻熔融硫磺或從酸中提取的水溶液硫磺進行沉淀而制做的,不溶性硫磺是硫原子的線性聚合體。不溶硫結(jié)構(gòu)式為Sn,硫原子數(shù)n大于200,由于不溶硫結(jié)構(gòu)與普通硫黃不同,不溶硫甚至不溶于對硫黃有很強溶解能力的溶劑,如二硫化碳、甲苯等。

由于普通硫黃和不溶性硫磺在結(jié)構(gòu)上和功能上的差異，是不能相互替代的，特別是在子午胎的粘合膠料中，目前國內(nèi)的不溶性硫磺在熱穩(wěn)定性方面還存在一定的問題，因此對于子午胎的粘合膠料使用的不溶性硫磺還需進口，其中FLEXSYS公司的HDOT20最好。

（3）、活性劑

硫化活性劑簡稱活性劑、活化劑、助促進劑。它參與橡膠的硫化反應(yīng)，提高促進劑活性并充分發(fā)揮其效能，減少促進劑用量，既能提高硫化速度，又提高交聯(lián)程度，影響交聯(lián)結(jié)構(gòu)改善硫化膠物理機械性能。

橡膠用硫化活性劑種類很多。分為無機物和有機物兩類。最常用的是氧化鋅和硬脂酸并用。用量分別為3.5份和1.5-2.0份。氧化鋅對天然膠還有一定補強作用。硬脂酸對膠料還有軟化增塑作用，幫助炭黑的混合分散。

（4）、防護體系配合劑

橡膠及其制品在貯存和使用過程中，因受各種外界因素的作用，如熱、氧、臭氧、變價金屬離子、機械力、光、高能射線、化學(xué)物質(zhì)及霉菌等的作用，其彈性、物理機械性能和使用性能會逐漸下降，逐漸喪失彈性和使用價值，這種現(xiàn)象稱為老化。為延長制品的使用壽命，必須在橡膠中加入某些物質(zhì)來抑制或延緩橡膠的老化過程，這些物質(zhì)統(tǒng)稱為橡膠的防老劑。

防老劑種類繁多，按防護原理分為物理防老劑、化學(xué)防老劑；按防護作用分為抗氧劑，抗臭氧劑、曲撓龜裂抑制劑、有害金屬抑制劑、紫外線吸收劑等。

化學(xué)防老劑:

目前，抗氧、抗臭氧、抗曲撓龜裂綜合性能最好的防老劑是二烷基、烷芳基、二芳基對苯二膠，如防老劑4020，它在橡膠中遷移速度慢，具有不被水提取的性能，其缺點會使橡膠變色，不宜用于淺色或白色的橡膠制品。

酮胺類防老劑,對熱氧老化的防護非常有效,對金屬的催化氧化也有極強的抑制作用,毒性小,如防老劑RD。

物理防老劑:

常用的物理防老劑是防護蠟,如微晶蠟等,由于本身的結(jié)構(gòu)對防護效果影響很大,而國內(nèi)生產(chǎn)的微晶蠟對結(jié)構(gòu)控制的不穩(wěn)定,在防護要求較高的部位如胎側(cè)采用進口的蠟,如德國萊茵公司的A111等。

（5）、硫化促進劑凡在膠料中能加快硫化反應(yīng)速度，縮短硫化時間，降低硫化溫度，減少硫化劑用量，并能提高或改善硫化膠物理機械性能的物質(zhì)統(tǒng)稱為硫化促進劑，簡稱促進劑。

促進劑還可以提高硫化生產(chǎn)效率和硫化膠質(zhì)量，使厚制品硫化程度均勻，并降低產(chǎn)品成本。橡膠工業(yè)使用的促進劑品種很多，按其化學(xué)組成和性質(zhì)可分為兩大類，無機類促進劑和有機類促進劑。目前除了個別情況外，普遍采用的都是有機促進劑。根據(jù)促進劑的化學(xué)結(jié)構(gòu)通常將其分為：噻唑類、秋蘭姆類、次磺酰胺類、胍類等。

促進劑的使用通常采用并用，其中有一種促進劑是主要的，稱為主促進劑，也叫第一促進劑，而另一種或兩種是輔助的，稱為副促進劑，也稱第二、三促進劑。常用的主促進劑一般為噻唑類如DM，次磺酰胺類如促進劑CZ、促進劑NOBS、促進劑NS等，副促進劑通常為秋蘭姆類如TMTD（TT），胍類促進劑DPG。

近年來國際上對某些促進劑在橡膠加工過程中易產(chǎn)生有害的亞硝胺的毒性問題日益重視。在橡膠產(chǎn)品加工時,含有仲胺基團的次磺酰胺類促進劑(常見的有NORS、DIBZ、DZ)與空氣中存在的氮氧化合物(NOx)或亞硝酸鹽起亞硝化反應(yīng)時,易生成N-亞硝基化合物。國際上對此非常關(guān)注,許多限制性法規(guī)相繼出臺,NOBS等促進劑在歐美國國家已經(jīng)不使用了。我國也在減少該類促進劑的使用量,以NOBS為例,近5年來消費量減少一半以上。而替代NOBS等的新型促進劑就是NS。NS與NOBS結(jié)構(gòu)相似,NS是伯胺衍生的次磺酰胺類促進劑,不會產(chǎn)生N-亞硝胺。NS已成為目前世界上正在使用的次磺酰胺類促進劑的主導(dǎo)產(chǎn)品。目前我公司子午胎產(chǎn)品已經(jīng)采用了NS代替NOBS。

（6）、其他助劑

●  粘合增進劑

粘合增進劑是子午胎的重要原材料，主要作用是解決膠料與鋼絲或纖維之間的粘合問題。

根據(jù)粘合體系的不同，粘合增進劑的使用是不同的。目前主要有以下三種粘合體系：

間甲白體系—間是甲醛接受體。通常為間苯二酚、間苯二酚的縮合物（如RE、國外的B-20-S）等；

甲為甲醛給予體通常為HMMM、RA、HMT等；白即白碳黑。

其中間苯二酚由于在生產(chǎn)過程中產(chǎn)生較大的煙氣，對環(huán)境造成不利的影響，目前在國際上通過作成母粒來加以改善，如間苯二酚-80、R-80等，但價格有很大的升高。在纖維簾布中目前采用國外公司最多的是B-20-S。

HMT（也稱促進劑H）由于受到溫度的影響會升華析出，因此會在半成品表面及設(shè)備上形成一層白色的物質(zhì)。

間甲白體系可以用于膠料與鋼絲的粘合，也可以用于膠料與纖維之間的粘合。

鈷鹽粘合體系

鈷鹽是金屬鈷的脂肪酸鹽，常用的有環(huán)烷酸鈷、葵酸鈷等。根據(jù)鈷含量的不同分為很多品種。鈷鹽粘合體系的性能主要取決于鈷鹽的質(zhì)量，特別是其他金屬的含量。目前國內(nèi)生產(chǎn)的鈷鹽在質(zhì)量方面與國外相比還有較大的差距。

鈷鹽粘合體系只能用于橡膠與鋼絲的粘合。

間甲白鈷粘合體系

是以上二種體系并用，相互協(xié)同作用。

●  增粘劑，也稱增粘樹脂

增粘劑（也稱增粘樹脂）與上面的粘合增進劑是完全不同性質(zhì)的兩種材料。增粘劑是工藝助劑，是為了保證各種半成品的表面粘性所增加的材料。

常用的增粘劑主要有石油樹脂如C9、C5；酚醛樹脂主要有辛基酚醛樹脂（C8、SP1068）、叔丁基酚醛樹脂（C4）。目前增粘劑中最好的是德國BASF公司生產(chǎn)的為KORESIN的樹脂。

3、骨架材料

（1）、聚酯簾線

聚酯簾線（也稱滌綸） 六十年代初是美國最先用聚酯簾線制造輪胎。其特點是伸長比尼龍小，與人造絲接近；強度比尼龍低，但高于人造絲；耐沖擊和耐疲勞性與尼龍接近，比人造絲優(yōu)越得多。它迅速發(fā)展成為小轎車胎的骨架材料。

聚酯簾線的表示方法與其他簾線如尼龍相似的，簾線一般是由幾股股線合并加捻而成，其結(jié)構(gòu)用股線的粗細程度和股數(shù)來表示，中間加斜線來區(qū)分；如1500D/2（或1670dtex/2）

由于簾線的斷面不規(guī)則用直徑或截面積很難準確表示，因此其粗細程度通常用“旦數(shù)”或“特、分特”來表示，這是定長制的表示方法，即采用單位長度的纖維或紗線所具有的重量（以克計）。其中：

旦數(shù)（Denier）——每9000米長度的纖維或紗線所具有的重量克數(shù)，對同一種纖維，旦數(shù)越大，纖維越粗。texdtex

特(tex)——每1000米長度的纖維或紗線所具有的重量克數(shù)。

分特（dtex）——每10000米長度的纖維或紗線所具有的重量克數(shù)。

目前聚酯簾線的發(fā)展已轉(zhuǎn)移到高模量低收縮聚酯簾線的方向發(fā)展，如美國霍尼韋爾公司的DSP聚酯簾線或阿克蘇公司的HMLS聚酯簾線。使用DSP聚酯簾線可以使輪胎在均勻性、膨脹性、駕馭性，以及減少胎側(cè)凹痕，減少生熱、具有高模量低收縮性能的DSP，使輪胎得到優(yōu)良的均勻性，從而改善轎車的使用性能和高速性能。

（2）、鋼絲簾線

鋼絲簾線作為子午胎的主要骨架材料，用于半鋼子午胎的帶束層和全鋼子午胎的帶束層和胎體層。

鋼絲簾線是一種呈金黃色、高強度鍍黃銅鋼絲，經(jīng)合股捻制而成特殊結(jié)構(gòu)的細鋼絲繩。鋼絲簾線作為汽車輪胎的骨架材料，使汽車輪胎具有強度高、耐沖擊、壽命長、耐軋傷、散熱快的特點。

鋼絲簾線與纖維簾線的區(qū)別在于它本身并沒有制成簾布，而是一個個錠子，見上圖。

鋼絲簾線的表示方法與其他簾線不同，它是由單絲直徑、股數(shù)以及每股線中單絲的數(shù)量和是否有外纏絲等部分組成。如果用N代表股線的數(shù)目、用F代表單絲的數(shù)目、用D代表單絲的直徑，則鋼絲簾線的表示方法為：

（N×F）×D

如1×5×0.25表示為鋼絲簾線為一股，由5根單絲組成，單絲的直徑為0.25毫米。

對于復(fù)雜的鋼絲簾線其表示方法基本相同，如

3+9+15×0.22+1×0.15

3—芯鼓單絲數(shù)

9—第二層單絲數(shù)

15—外層單絲數(shù)

0.22—單絲直徑

1—外纏線數(shù)

0.15—外纏絲直徑

鋼絲簾線由于用途的不同規(guī)格品種很多，而且由于其特殊性對質(zhì)量的控制指標也很多。具體使用時要根據(jù)產(chǎn)品的要求來選擇適宜的鋼絲規(guī)格。

（3）、輪胎胎圈鋼絲

輪胎胎圈鋼絲是指用于輪胎邊緣的碳素鋼絲，產(chǎn)品主要分為兩大類：一是回火輪胎胎圈鋼絲；另一是冷拉輪胎胎圈鋼絲。

胎圈鋼絲直接采用鋼絲的截面直徑來表示，如Φ1.0胎圈鋼絲，其鋼絲直徑約為1毫米。

需要注意的時，無論鋼絲簾線還是胎圈鋼絲其材料都要使用高性能盤條，由于國內(nèi)相對缺乏高性能盤條無法確保產(chǎn)品質(zhì)量始終如一，這是國產(chǎn)鋼絲簾線的主要質(zhì)量差距。

二、輪胎配方

由于輪胎在滾動過程中,各部件在動負荷下承受的應(yīng)力應(yīng)變有較大的差異。配方設(shè)計中充分考慮到力的這種差異, 盡量避免應(yīng)力集中以及因膠料模量差距太大而引起的剪切應(yīng)力而導(dǎo)致脫層。同時輪胎是一個復(fù)合的厚制品,而橡膠是熱的不良導(dǎo)體,在硫化過程中, 實際上是一個溫度場分布不均的不等溫過程,各膠料的受熱歷程有較大的差別,因此注意各部分膠料的硫化速度相互匹配,并有較長的硫化平坦區(qū)，并應(yīng)采取盡可能短的硫化時間。

▲各部件膠料配方設(shè)計

各部件膠料的配方設(shè)計是根據(jù)各部件的應(yīng)力應(yīng)變及其功能而設(shè)計的，開發(fā)過程中對所有配方進行小配合試驗,實驗室模擬各種自然老化后測定膠料性能變化,保證輪胎的優(yōu)異性能,同時使用特殊設(shè)備開展特別性能的檢測。

①、胎面膠

輪胎的胎面直接與地面接觸摩擦,并通過胎面把路面的沖擊力、 摩擦生熱傳遞到整個輪胎，因此胎面膠應(yīng)具有耐磨、抗沖擊、耐刺扎、防濕滑、良好的操縱穩(wěn)定性以及低的生熱。

子午胎由于結(jié)構(gòu)設(shè)計上的合理性,其周向剛性大,行駛時滑移小,接地面積大,壓力分布均勻,輪胎具有耐磨、滾動阻力小、生熱低、抓著力高的特點，因此，在該系列輪胎胎面膠的配方設(shè)計中除適當提高耐磨性外，針對越野輕卡子午胎使用的車況及路面比較復(fù)雜，國內(nèi)超負荷比較嚴重的情況，要求膠料耐刺扎性能良好，拉伸強度、撕裂強度高，在膠種選擇上三元并用，并著重考慮膠料的高速性和抗撕裂性，同時選用耐磨性能優(yōu)良的碳黑品種.

此外,胎面膠還應(yīng)具有優(yōu)異的防老化性能和良好的加工性,因此, 在配方中選用酮胺類與對苯二胺類防老劑并用,采用次磺酰胺類促進劑,使膠料具有良好的抗焦燒性能和壓出性能.

②、胎側(cè)膠

胎側(cè)膠設(shè)計關(guān)鍵是提高膠料的耐曲撓龜裂和耐臭氧老化。根據(jù)原材料特性,黑胎側(cè)膠并用較大量的順丁膠,并配以抗老化性能優(yōu)異的酮胺類和對苯二胺類防老劑與防護蠟并用, 具有最佳的耐屈撓龜裂和耐臭氧老化性能.選用次磺酰胺類促進劑和低硫配方,膠料硫化平坦，焦燒時間長, 加工工藝性能好,輪胎成品外觀質(zhì)量符合要求。

白胎側(cè)用膠料除必須具備胎側(cè)膠所有性能外，同時要求不污染、不變色，因此，在補強材料和防老劑的應(yīng)用上受到了較大限制。在配方過程中，采用抗屈撓性能優(yōu)異的CIIR，根據(jù)CIIR膠料的特點對配方硫化體系進行調(diào)整，達到了在少用和不用污染性防老劑的情況下長時間保持優(yōu)異屈撓性能的目的。通過選取合理的補強材料，不僅使白胎側(cè)膠的物理性能滿足了輪胎功能要求，而且光澤白度高，能夠在長期經(jīng)受光、熱和紫外線等的老化條件下仍能保持良好的外觀。為進一步提高膠料的白度，在配方設(shè)計中加入了適量的色度增強劑，取得了良好的效果。由于輪胎是一個不可分割的整體，必然存在相鄰污染性膠部件對白膠的遷移污染，為解決這個問題，經(jīng)過認真分析和長時間實際驗證，設(shè)計出了既適應(yīng)胎側(cè)部位屈撓變形大、老化作用劇烈同時又不對白胎側(cè)膠料造成污染的白胎側(cè)覆蓋膠，最大程度地減少了遷移污染的發(fā)生。

在混煉工藝的確定方面，由于白胎側(cè)膠的特殊配合，容易被污染造成白度下降，HIIR膠料的配合必須有足夠低的排膠溫度，但同時必須保證混煉均勻。大量白碳黑和其他白色填料的使用又造成該膠種混煉困難，混煉膠門尼粘度大，后工序壓出操作難于順利進行。針對以上相互矛盾的混煉要求，選用了專門的混煉設(shè)備，經(jīng)過數(shù)輪試驗和探索，確定了與其他膠種完全不同的的混煉工藝參數(shù)和步驟，在較低排膠溫度的前提下，保證了白胎側(cè)膠的白度和配合分散均一性，降低了終煉膠門尼粘度，確保了后續(xù)壓出操作的順利進行和半成品良好的粘和性能。

③、帶束層用膠

帶束層是子午胎的主要受力部件,承受了輪胎初始內(nèi)應(yīng)力的60-70%,帶束層設(shè)計在很大程度上決定了輪胎的使用性能和質(zhì)量,配方設(shè)計中通過選擇合適的補強材料，優(yōu)化粘和劑的品種和用量，使得帶束膠不僅具有最佳的初始粘合力和老化后的保持率,而且具有足夠高的剛度與鋼絲帶束層相匹配以及較低的生熱，避免了該部位使用過程中易發(fā)生的脫層現(xiàn)象。

④、聚酯簾線膠

聚酯簾線具有吸濕性低,強度和耐疲勞性能高,輪胎使用壽命長,尺寸穩(wěn)定等優(yōu)點，因此該系列輪胎仍然選用聚制酯簾線作為骨架材料。由于胺和水對聚酯簾線有降解作用以及其本身粘合性能差的缺點,在配方設(shè)計時除了滿足子午胎胎體膠的性能要求外,著重解決了膠料對簾線的胺解和水解問題.采用非胺類的促進劑和防老劑,并添加適當?shù)恼澈显鲞M劑,不僅保證了膠與簾線的粘合力,而且還確保了聚酯簾線的力學(xué)性能.成品和里程試驗結(jié)果表明,簾布膠配方加工性能、硫化性能好，與相鄰部件之間匹配合理。

⑤、內(nèi)襯層膠料的設(shè)計

氣密層不僅保證輪胎在行駛過程中的充氣壓力，而且還可以保護輪胎內(nèi)部骨架材料和膠料免受大氣中的氧、水和臭氧等的侵蝕，有利于提高輪胎的使用壽命，配方設(shè)計中采用氣密性優(yōu)良的CIIR與NR并用，膠料硫化速度快，抗疲勞及加工性能好，且半成品部件無噴霜的潛在因素，表面新鮮，粘合性能好。

⑥、胎圈部位膠料的配方設(shè)計

胎圈是子午胎中受力較大的部件必須具有足夠高的剛性和耐磨性,防止出現(xiàn)磨子口,行駛穩(wěn)定性差和較大規(guī)格輪胎易出現(xiàn)的子口空,子口裂等毛病。因此，膠料須具有剛性大，耐曲撓,耐磨以及與鄰部件粘合性能好等性能，在配方設(shè)計中，膠芯采用全天然膠，并用部分順丁膠以提高耐屈撓性能。除了高配合量碳黑增硬外，還根據(jù)硬度要求添加補強樹脂等增硬劑。根據(jù)子口膠的受力狀況, 配方設(shè)計中采用高配合量的碳黑，選用充油型不溶性硫磺和添加適量增粘劑，達到了膠料耐磨,硬而不脆,與相鄰部件粘合好,在硫化過程中與胎側(cè)膠的焦燒時間及硫化速度匹配,避免出現(xiàn)子口重皮、明疤等現(xiàn)象目的。