橡胶轮胎企业物理试验培训教材第一章总则为更好的适应轮胎行业的发展，对轮胎企业生产过程中的原材料、半成品进行有效监控，以达到提高产品质量的目的，特制订本教材，以适应各企业物理实验室新入职员工的岗前培训需要。

本教材包含以下部分：（1）常用橡胶用原材料（2）半成品胶料的试验方法（3）硫化胶强伸性能试验方法（4）原材料物理试验（5）橡胶测试的一般要求第二章常用的橡胶用原材料轮胎生产中使用的原材料主要包括以下几大类：1、生胶2、活性剂3、补强填充剂4、防老剂5、硫化剂6、促进剂7、树脂和粘合剂8、防焦剂9、骨架材料1 生胶轮胎生产中使用的生胶包括天然橡胶和合成橡胶。

天然橡胶是由天然胶树上割取所得，天然橡胶以其优异的综合性能长期以来为轮胎生产企业广泛使用。

合成橡胶由人工合成，它们往往具有某种方面的显著特性而被轮胎生产利用。

1.1 天然橡胶天然橡胶可分为标准胶（又称颗粒胶）、烟胶片、浓缩胶、白绉胶片、浅色胶片、胶清橡胶和风干胶片等，最常用的是标准胶和烟胶片。

标准胶分为一级、二级、三级、四级四个等级，烟胶分成1~5号烟胶片（RSS1~RSS5）五个等级。

标准橡胶以其稳定的门尼粘度、良好的可塑性被大部分轮胎生产企业用作车间生产中。

如今轮胎企业中使用的标准橡胶的主要品种有：SVR(越南标准胶)、SIR（印尼标准胶）、SMR （马来西亚标准胶）、STR（泰国标准胶）。

标准橡胶是呈黄褐色的块状固体，一般每块重量为35或40千克。

对于天然橡胶的入厂检验，除了检验塑性初值及塑性保持率外，还要进行挥发份、灰分、含氮量等化学成分检测。

采用国标配方对天然橡胶进行小配合混炼操作后，对硫化胶进行拉伸性能的测定，注意衡量指标为拉伸强度、扯断伸长率。

1.2 合成橡胶合成橡胶多具有某一种方面的特性。

轮胎生产中使用的合成橡胶品种主要包括：苯乙烯-丁二烯橡胶（丁苯橡胶）、丁二烯橡胶（顺丁橡胶）、丁腈橡胶、异戊橡胶、丁基橡胶等。

1.2.1 苯乙烯-丁二烯橡胶（丁苯橡胶）苯乙烯-丁二烯橡胶（），英文简称为SBR。

SBR为苯乙烯和丁二烯聚合而成，是橡胶工业中使用量最大的合成橡胶。

常用的丁苯橡胶牌号主要包括SBR1500、SBR1502、SBR1705、SBR1712。

前两种为低温乳聚丁苯橡胶、后两种为低温乳聚充油丁苯橡胶。

丁苯橡胶具有以下优缺点：优点：硫化曲线平坦，胶料不易烧焦和过硫；耐磨性、耐热性、耐油性和耐老化性等均比天然橡胶好，高温耐磨性好，适用于乘用胎；在加工过程中相对分子质量降低到一定程度不再降低，因而不易过炼，可塑度均匀，硫化橡胶硬度变化小；提高相对分子质量可以实现高填充，充油橡胶的加工性能好；容易与其他高不饱和通用橡胶并用，尤其是与天然橡胶或顺丁橡胶并用，经配合调整可以克服丁苯橡胶的缺点。

缺点：纯丁苯橡胶强度低，需要加入高活性补强剂后方可使用；丁苯橡胶加配合剂比天然橡胶难度大，配合剂在丁苯橡胶中分散性差；反式结构多，侧基上带有苯环。

因而滞后损失大，生热高，弹性低，耐寒性也稍差，但充油后可以降低生热；收缩大，生胶强度低，粘性差；硫化速度慢；耐屈挠龟裂性天然橡胶好，但裂纹扩展速度快，热撕裂性能差。

（1）SBR1500为血红色块状固体，一般包装为25kg/块。

（2）SBR1502为乳黄色块状固体，一般包装为25kg/块。

（3）SBR1705为棕褐色块状固体，一般包装为25kg/块。

（4）SBR1712为灰褐色块状固体，一般包装为25kg/块。

1.2.2 丁二烯橡胶（顺丁橡胶）顺丁橡胶英文简称为BR。

顺丁橡胶是橡胶工业中用量仅次于丁苯橡胶的一种合成橡胶。

顺丁橡胶根据其顺式结构的含量可分为高顺丁橡胶、中顺丁橡胶和低顺丁橡胶。

顺丁橡胶的优缺点如下：1）优点（1）高弹性。

高顺式丁二烯橡胶是当前所有橡胶中弹性最高的一种橡胶，甚至在很低的温度下，分子链段都能自由运动，所有能在很宽的温度范围内保持高弹性，甚至在－40℃时还能保持，与天然橡胶或丁苯橡胶并用时，能改善它们的低温性能。

（2）滞后损失和生热小。

由于高顺式丁二烯橡胶分子链段的运动所需要克服的周围的分子链的阻力和作用力小，内摩擦小，当作用于分子的外力去掉后，分子能较快的恢复原状，因此滞后损失小，生热小。

这一性能对于使用时反复变形，且传热差的轮胎的使用寿命具有一定好处。

（3）低温性能好。

玻璃化温度低，为－105℃左右。

所以掺用高顺式丁二烯橡胶的胎面在寒带地区仍可保持较好的使用性能。

（4）耐磨性能优异。

（5）耐屈挠性优异（6）填充性好。

与丁苯橡胶和天然橡胶相比，高顺式丁二烯橡胶可填充更多的操作油和补强填料，有较强的炭黑湿润能力，可使炭黑较好的分散，因而可保持较好的胶料性能，有利于降低胶料成本。

（7）混炼时抗破碎能力强。

混炼过程中丁二烯橡胶门尼粘度下降的幅度比天然橡胶小得多，比丁苯橡胶也小，因此在需要压出混炼时间时，对胶料的口型膨胀及压出速度几乎无影响。

2）缺点（1）拉伸强度与撕裂强度低，因此，掺用顺丁橡胶的轮胎胎面多表现为不耐刺扎，较易刮伤。

（2）抗湿滑性差。

顺丁橡胶在胎面胶中掺用比例过高时，在车速高、路面平滑或湿滑路面时易打滑，使用至后期易崩花掉块。

（3）加工性能欠佳。

顺丁橡胶胶料在辊筒上的加工性能对温度较敏感，温度高时易产生脱辊。

（4）粘性较差。

在胎面胶中掺用比例大时，胎面接头较困难。

1.2.3 异戊橡胶异戊橡胶是以异戊二烯为单体经过配位聚合而得到的聚顺1，4-异戊二烯弹体的简称，又称为“合成天然橡胶”。

是世界上仅次于丁苯橡胶、顺丁橡胶而居于第三位的合成橡胶。

由于异戊橡胶具有与天然橡胶相似的化学组分、立体结构和物理性能，因此它是一种综合性能好的通用合成橡胶。

与天然橡胶相比，其结晶性能较差。

纯胶强度较低等缺点，但混炼加工简便，颜色浅，膨胀和收缩小，流动性好。

1.2.4 丁腈橡胶（NBR ）丁腈橡胶具有良好的耐油性，但耐热老化性能差，常用作某些特殊工程轮胎的胎面胶中。

1.2.5 丁基橡胶常用的丁基橡胶品种为氯化丁基胶（CIIR ）和溴化丁基胶（BIIR ），它们以其良好的气密性而被用作制造内胎或无内胎轮胎的气密层。

生胶门尼粘度是影响混炼胶可塑性的关键指。

因此，在生胶的入厂检验中，将生胶门尼粘度作为一个关键指标来控制。

天然胶、丁苯橡胶、顺丁橡胶、异戊二烯橡胶的试验方法为ML 10014+℃，氯化丁基胶的试验方法为ML 12518+℃。

2、活性剂2.1 ZnO ：一种最通用的活性剂。

对于全钢子午胎来说，氧化锌的质量尤为重要，因为氧化锌在与钢丝粘合的胶料中，对橡胶与胶料的粘合起着重要的作用，用量也较其他胶料大。

氧化锌中的微量的变价金属，含量超标，对胶料的粘合、特别是轮胎使用中后期影响非常大。

因此在全钢子午胎中使用的氧化锌的质量要远远高于斜交胎。

2.2 ZnO-80：是由80%的ZnO 和20%填加剂的混合物。

其中填加剂（20%）是由15%的EVA （是一种低软化点能与橡胶匹配的一种聚合物）＋5%无机物组成。

在胶料配方中使用ZnO-80的目的是它比普通ZnO 在胶料中容易分散，•以保证胶料获得好的物理机械性能和气密性，因此把它用在密封层胶料中。

3、补强填充剂3.1 炭黑随着国家产业政策对于环保的重视，干法炭黑将逐渐退出市场，湿法炭黑将占据市场的主导地位。

我公司使用的炭黑品种主要包括炭黑N220、N330、N234、N326、N375、N660、炭黑ECO 。

炭黑的关键指标是吸碘值、DBP 吸收值，另外还有检测炭黑的加热减量、灰分、筛余物。

除此之外，还要对炭黑进行胶料配合试验，检验配方生胶选用天然胶。

3.2 其他填料常用的填充剂还包括白炭黑、轻钙、活性硅粉等等。

4、防老剂轮胎胶料中防老剂品种的选择主要考虑轮胎的使用条件。

主要选用抗臭氧、抗热老化作用明显的防老剂，化学防老剂如防老剂RD(TMQ)、防老剂4020（6PPD）、防老剂DTPD（3100），物理防老剂主要包括微晶石蜡、防护蜡等。

5、硫化剂5.1不溶性硫黄所谓不溶性硫黄就是将普通的八角形硫黄加热到高温熔融，然后急速冷却，使硫黄形成线形大分子硫黄，而这种硫黄不溶于二硫化碳（普通硫黄溶于二硫化碳）所以称之为不溶性硫黄。

不溶性硫黄在橡胶中可以以任意比例混溶而不喷出，而普通硫黄若超过1.5PHR（PHR 含义是每100份橡胶所含有的配合剂的份数）则从橡胶中析出，俗称“喷霜”。

胶料喷霜后半成品没有任何粘性，这些半成品就成为了废料，会造成很大的浪费。

在全钢子午线轮胎的胶料中，为了增加橡胶与钢丝的粘合，通常要加入超过3.5PHR的硫黄；为防止胶料喷霜，在胶料配方中使用不溶性硫黄，是为了防止胶料喷霜。

在使用不溶性硫黄时，应注意不溶性硫黄Su的不稳定，很容易变成普通硫黄。

贮存不溶性硫黄时，温度应在100℃以下，不能放在有胺类原材料处，否则容易变成普通硫黄。

使用不溶性硫黄的胶料配方应注意：①存放温度不超过40～50℃；②存在地附近不能有胺类原材料；③胶料加工过程中温度绝对不能超过105℃；④混炼胶不能停放太长。

5.2 普通硫黄是橡胶中最常用的硫化剂，其硫含量、细度和酸值是重要的检验指标。

5.3 硅烷偶联剂TESPT这是一种混合物，其N330炭黑和Si69各50%。

检验TESPT中的•Si69•含量是否正确和均匀分散在炭黑的表面上，•是通过TESPT的硫含量加以鉴别。

该配合剂一般用于含有白炭黑的胶料中，它可以明显改善胶料的加工性能，同时对胶料的抗硫化返原起到重要的作用。

6、树脂和粘合剂按在配方中的作用，树脂可分为补强树脂和粘和树脂。

全钢子午胎中配方中使用的增粘树脂主要有TKM-M、C5树脂、SP1068(通用辛基酚/甲醛树脂)、T5000等。

补强树脂主要有SP6701（妥尔油改性酚醛树脂），它在配方中与促进剂HMT以10：1的比例并用，可提高硬度。

对于树脂主控制其软化点。

全钢胎中用于与钢丝粘合胶料中的粘合剂有钴盐、粘合剂RA、HMT、间苯二酚等，这几种原材料用量较少，但对轮胎质量影响至关重要。

1．HMT经油处理过的可防止炼胶时结团，容易分散在胶料中，并可减少飞扬。

HMT是由乌洛托品加以白炭黑改性而来，其本身也是橡胶的促进剂，在炼胶时在终炼加入。

该产品在储存过程中，极易吸潮结团，在炼胶过程中造成分散不均。

为此在供货时，要求每次进货量要少。

建议使用HMT-80替代HMT，改善HMT在储存过程中吸潮结块，及胶料混炼时HMT不易分散的问题。

2．HMMM含65%的HMMM和35%的SiO2，成粉末状物便于分散。

除控制外观和水份外游离甲醛也要严格控制，对人体有害。

HMMM在国内又称粘合剂RA ，由于该产品使用的载体是白炭黑，所以在夏季天气湿度大时极易出现水分超标现象。

3．癸酸钴要控制金属钴与癸酸的比例(一般为1:2)，做成颗粒状。