关于废旧轮胎的研究报告.docx
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关于废旧轮胎的研究报告
关于废旧轮胎的研究报告
公司领导：
根据公司领导要求，现将废旧轮胎相关信息及其物理化学性质、各组件的性能指标影响的研究报告，汇报如下：
一、子午线轮胎
轮胎按结构分为斜交轮胎和子午线轮胎。
下面着重探究在现市面上占有率高，应用比较广的子午线轮胎。
（1）基本结构及各构件性质
子午胎断面示意图：
1.胎面
1.1胎面基部胶
对胎面基部胶的要求是能降低轮胎滚动阻力,从而减少油耗。
胎面基部胶料含有NR/BR和导致低gta和滞后而且用量较低的炭黑。
胎面力学滞后性低是有利的,因为轮胎行驶温度低有利于降低滚动阻力。
因此,现在的低滚动阻力轮胎或高速载重轮胎胎面基部胶滞后性都较低。
一种典型胎面基部胶成分及其物理性质如下表：
配方
NR
60
顺式BR
40
炭黑N660
45
氧化锌
5
硬脂酸
1.5
防老剂6PPD
1.00
环烷油
6.00
石蜡
0.50
促进剂TBBS
1.00
促进剂DTDM
1.00
80%充油不溶性硫黄
3.25
性能
门尼粘度ML（1+4）100℃
52
门尼焦烧t2（132℃）/min
25
拉伸强度/MPa
15.4
扯断伸长率/%
370
300%定伸应力/MPa
11.1
邵尔A型硬度/°
55
撕裂强度（C型）kN/m
30.3
tgδ
27℃
0.07
75℃
0.05
1.2胎面冠部
子午线轮胎结构中的主要部件之一是胎面冠部。
胎面胶有4种重要性能:
抗切割或抗撕裂性能、良好的耐磨性、良好的牵引性和低滚动阻力。
为防止花纹沟龟裂,胎面胶还必须抗降解。
适量抗臭氧剂和石蜡对抵抗各种环境条件下臭氧的侵袭或花纹沟龟裂是必不可少的。
胎面冠部胶料聚合物的选择。
大部分轿车轮胎胎面胶采用溶聚丁苯橡胶（S一SBR）与高乙烯基聚丁二烯橡胶（HVBR）并用或高乙烯基的S一SBR或乳聚SBR（E一SBR）与顺式聚丁二烯橡胶（Jl匝式BR）并用。
因此,选择适当的SBR和炭黑对获得良好的胎面总体性能是很重要的。
表2列出了具有低滚动阻力和低成本的两种胎面冠部胶料配方。
低滚动阻力胎面胶料含55份炭黑,低成本胎面胶料含85份炭黑。
物理性能见表3。
1.3胎面物理性质探讨
1.3.1滚动阻力参数
为找到轮胎滚动阻力与75℃下gt占值的关系,用不同gt占值的胎面胶制造了P195/75R14试验轮胎。
为评价不同gt占值的胎面,试验轮胎采用相同的结构和硫化条件。
发现75℃下的gt占值与滚动阻力成正比。
目前的胎面胶75℃下的gt占值为0.12一0.25。
胎面基部胶75℃下的gt占值小于0.08。
因此,冠部/基部胎面结构可降低滚动阻力10%以上。
还计算了75℃下所测gt占值为0.18的E一SBR/顺式BR胎面轮胎的相对滚动阻力。
根据这一情况,相对滚动阻力可用75℃下的gta测量值作为衡量标准。
1.3.2抗滑性能
O℃下具有高gt占值的聚合物可提供良好的湿滑/牵引性。
较高苯乙烯或较高乙烯基的SBR或BR胶料的0℃下gt占值高得多。
1.3.3耐磨性能
如果胶料中炭黑用量相同,则聚合物对耐磨性能影响最大。
通常,较高分子量S-SBR或E一SBR的耐磨性能优于中、低分子量SBR。
然而极高分子量SBR由于100C下门尼粘度高会引起混炼和加工间题,因此,需要将高、中分子量SBR适当并用才能兼顾加工性能和耐磨性能。
聚合物的玻璃化温度也
与耐磨性能直接相关，据此科学家们开发了一种高乙烯基S一SBR,尽管它的玻璃化温度较高,但仍可提供高湿牵引性和较好的耐磨性。
耐磨性可用较低温度下聚合物的拉伸强度衡量。
2.胎侧
2.1胎侧结构和胶料
典型的黑胎侧胶料包括3部分:
①带束层隔离胶,保护钢丝与磨损带束层下的胶料的粘合;②胎侧,提供良好的抗屈挠和割口增长性能;③胎圈护胶,向子午线轮胎提供稳定性,向胎圈提供耐磨性。
胎圈护胶位于下胎侧,它和与气密层相连的胎趾卡装带可以用相同的胶料。
胎圈护胶应具有低压缩永久变形、良好的耐磨性、高定伸应力、高硬度和良好的耐候性。
胎侧和胎圈护胶都暴露于外部环境中,两种部件都必须抗臭氧龟裂或氧化龟裂。
通常用2一4份对苯二胺类抗臭氧剂与石蜡并用保护胎侧和胎圈护胶。
一种典型的胎圈护胶和胎侧胶列于表4。
带束层隔离胶用于覆盖胎面和胎肩部下面的钢丝带束层。
破坏往往始于下胎侧接头处的脱开。
因此,带束层隔离胶应具有良好的强度、抗撕裂性、屈挠性能,优异的抗割口增长性能以及与钢丝带束层的粘合性能。
一种典型的钢丝带束层隔离胶示于表4
2.2黑胎侧配方和性质探讨
2.2.1胎黑胎侧胶料
采用NR和顺式BR,以改善抗割口增长性、屈挠性能并降低滞后。
用N一1,3一二甲基丁基一N一苯基一对苯二胺（6PPD）或N一异丙基一N,一对苯二胺及约1一3份石蜡可获得良好的抗疲劳性能、耐候性及抗臭氧龟裂性。
另外，6PPD/石蜡（4/1.5）并用可提供优异的抗臭氧龟裂性、室外动态屈挠性能、动态臭氧带试验性能、臭氧转鼓试验能及有所改善的老化后物理性能。
2.2.2胎圈护胶
通常胎圈护胶采用NR、顺式BR或SBR。
NR和高苯乙烯SBR可提高胎圈护胶的刚性。
然而,NR和顺式BR并用要求添加用亚甲基给予体,如1一氮杂一5一经甲基一3,7-二嗯双环（3,3,0）辛烷固化的增硬树脂。
另外,胎圈护胶因暴露于环境中,还要求添加适量抗臭氧剂/石蜡。
2.2.3带束层隔离胶
隔离胶是改善轮胎耐久性最重要的胶料。
这些高强度、低滞后胶料充油量低、炭黑用量少。
其定伸应力应相当高,而且屈挠性能也较好。
为改进与镀黄铜钢丝的粘合,要求高硫黄用量。
与钢丝带束层贴胶和胎侧胶的粘合对消除部件脱层很重要。
这些材料因暴露于轮胎行驶产生的高温环境中,所以必须有良好的抗热老化性能。
适量抗臭氧剂可提供这种保护。
3.胎体
3.1胎体胶料
胎体胶料必须与浸渍粘合剂[间苯二酚-甲醛树脂（RFL）浸渍]织物结合紧密。
通常用人造丝、聚酷或尼龙做胎体帘线。
胎体胶料强度和耐久性应适于充分隔离各层帘线并使其定位,然而胎体胶料又必须足够软以使轮胎屈挠时帘线角度可以有轻微的变化。
胎体胶料用于隔离各层织物,为承受周期性变形,要有优异的抗疲劳性。
它们必须在高温下保持适当的物理性能和耐久性,这可通过添加聚合1,2一二氢化一2,2,4一三甲基喳琳（TMQ）或二苯胺/丙酮反应产物B（LE）来获得。
对胎体胶料的基本要求是与用RFL处理帘线有良好的粘合性、屈挠性、热老化性和抗疲劳性。
3.2胎体性质分析
3.2.1物理性能
用两种防老剂评价热老化和屈挠性能。
TMQ胎体胶料的热老化性能优于BLE胶料。
然而,BLE可改进耐屈挠疲劳性。
TMQ和BLE并用提供良好的热老化和屈挠性能。
3.2.2改进粘合性的RFL处理帘线
通常,轿车和载重车轮胎胎体帘布层都使用高强力尼龙、人造丝或聚醋帘线,而单层钢丝载重轮胎等特种轮胎用钢丝帘线作胎体帘布层。
胎体帘线与胎体覆胶胶料老化前后的粘合性能都应极佳。
为增进帘线与覆胶的粘合,常使用将间苯二酚一甲醛树脂缩合物加入胶乳中制得的RFL。
RFL对尼龙、人造丝和聚醋帘布均有效。
目前聚醋帘线采用3种基本粘合增进体系。
它们包括:
异氰酸醋（封闭异氰酸酷）、聚环氧化物和特殊酚醛树脂体系。
4.钢丝带束层
4.1目前的钢丝带束层胶料
钢丝带束层胶料是轿车轮胎、载重轮胎最重要的胶料之一。
轮胎早期损坏往往归因于钢丝带束层区的破坏。
带束层胶料它要求高强度钢丝和适当的几何形状以使其与橡胶粘合良好。
为增进钢丝粘合需向NR添加高用量（4一6份）硫黄,从而可与镀黄铜钢丝形成大量硫键。
钢丝带束层覆胶的定伸应力通常比织物帘布覆胶高。
高定伸应力胶料有助于使钢丝带束层中的橡胶/钢丝帘线复合体得到理想的刚性。
为改善粘合,胶料中添加诸如环烷酸钻或硬脂酸钻等粘合增进剂,必须添加抗氧/抗臭氧体系,以保持在长时间高温下的物理性能。
4.2钢丝带束层配方分析
4.2.1物理性能
研究了含TMQ,BLE,6PPD/TMQ和6PPD/BLE的钢丝带束层胶料。
作为对比,评价了未添加任何抗降解剂的钢丝带束层胶料。
使用抗降解剂可大大提高热老化后物理性能和屈挠性能保持率。
使用P6PD/BLE或P6PD/TMQ抗降解体系的结果最好。
然而,为保持成型粘性,要求使用最少量的抗降解剂。
4.2.2钢丝粘合
钢丝带束层胶料不仅应有良好的热老化和屈挠性能,而且还应有优良的老化前后粘合性能。
诸如钻盐和其它添加剂等粘合增进体系对改善老化前后与钢丝粘合性能很重要。
目前的钢丝带束层胶料具有优异的耐久性。
然而,橡胶助剂供应者仍在继续努力开发如含氯有机助剂等更好的粘合增进剂。
5其它轮胎部件
5.1气密层/胎趾卡装带
斜交载重车和轿车轮胎需要丁基橡胶内胎以保持气压。
丁基橡胶内胎不仅用于保持气压,而且还通过限制空气迁移防止轮胎内部部件氧化。
胎体和带束层胶料特别容易受这种氧化降解。
气密层是为代替轿车和载重车轮胎内胎而研制的。
像内胎一样,气密层胶料对保持气压和最大限度减少空气向胎体和钢丝带束层渗透很关键。
通常将卤化丁基橡胶胶料与NR和SBR并用以改进加工性。
气密层往往带有与轮辆装配的胎趾卡装带。
胎趾卡装带胶应具有优良的耐磨性、低压缩永久变形和较好的耐天候和耐热性能。
胎趾卡装带胶采用较高用量顺式BR与NR并用。
5.2胎圈三角胶
轿车和载重车子午线轮胎的高硬度胎侧结构很重要。
这种高硬度可控制轮胎高速行驶时的移动变形,以改进操纵性。
轮胎生产者不断为子午线轮胎开发更高硬度的胎圈三角
胶。
在NR胶料中采用以亚甲基给予体为基础的增硬树脂和硫化树脂以提高硬度。
速度级轮胎要求三角胶的邵尔A型硬度达到90度以上。
（2）斜交轮胎简介及子午线轮胎、斜交胎的比较
1.结构
2.性能
3.具体材料配方
2、轮胎的制作工艺及市场信息
（1）轮胎的基本制作流程和原理
（2）全钢载重子午轮胎
1.胎冠结构特点
2.带束层
3.胎圈
4.胎体
5.胎侧
6.内衬层（气密层）
7.市场分析
（3）无内胎轿车子午轮胎
1.带束层结构
2.胎面花纹形式的改进
3.胎圈部位
4.胶料配方设计
（4）航空斜交轮胎
（5）摩托轻载轮胎
（6）工程斜交胎
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