天然橡膠在輪胎中的研究與應(yīng)用畢業(yè)設(shè)計

1、<p>　　項目名稱： 天然橡膠在輪胎中的研究與應(yīng)用</p><p><b>　　目錄</b></p><p><b>　　摘要5</b></p><p><b>　　1 緒論6</b></p><p>　　1.1 天然橡膠簡介6</p><

2、;p><b>　　1.2基本性能6</b></p><p>　　1.2.1化學特性6</p><p>　　1.2.2物理特性7</p><p><b>　　1.2.3彈性7</b></p><p>　　1.2.4耐介質(zhì)性7</p><p>　　1.2.5加工工

3、藝性能7</p><p><b>　　1.2.6強度7</b></p><p>　　1.2.7電性能8</p><p>　　1.3影響天然橡膠產(chǎn)量的因素8</p><p>　　1.3.1自然因素8</p><p>　　2.天然橡膠在輪胎中的應(yīng)用8</p><p>

4、;<b>　　2.1簡介8</b></p><p><b>　　2.2胎面9</b></p><p>　　2.2.1胎面的主要作用9</p><p><b>　　2.3胎側(cè)10</b></p><p>　　2.3.1 胎側(cè)的主要作用10</p><

5、p><b>　　2.4帶束層10</b></p><p>　　2.4.1帶束層的主要作用11</p><p><b>　　2.5 胎體11</b></p><p>　　2.5.1胎體的主要作用11</p><p><b>　　2.6胎圈11</b></p&

6、gt;<p>　　3 橡膠輪胎的配方和工藝流程12</p><p>　　3.1耐高溫胎面膠12</p><p>　　3.1.2耐割口胎面膠12</p><p>　　3.2 耐臭氧老化胎側(cè)膠13</p><p>　　3.3生產(chǎn)流程14</p><p>　　3.3.1密煉工序14</p&g

7、t;<p>　　3.3.2膠部件準備工序15</p><p>　　3.3.3成型工序17</p><p>　　3.3.4硫化工序18</p><p>　　3.3.5最終檢驗工序18</p><p>　　3.3.6輪胎測試工序18</p><p>　　4 輪胎成品檢測和室內(nèi)試驗及輪胎使用和保養(yǎng)

8、19</p><p>　　4.1 輪胎成品檢測19</p><p>　　4.1.1輪胎在線檢測19</p><p>　　4.1.2輪胎的外觀質(zhì)量檢查19</p><p>　　4.1.3輪胎的X光檢測19</p><p>　　4.1.4輪胎均勻性檢測19</p><p>　　4.2.輪胎

9、的室內(nèi)試驗21</p><p>　　4.2.1輪胎的強制性安全檢驗項目21</p><p>　　4.2.2輪胎其它項目的檢測22</p><p>　　4.3輪胎的使用和保養(yǎng)22</p><p>　　4.3.1輪胎使用的一般知識22</p><p>　　5杜仲橡膠、蒲公英橡膠的應(yīng)用23</p>

10、<p>　　5.1杜仲橡膠23</p><p>　　5.1.1　杜仲膠結(jié)構(gòu)及性能的研究24</p><p>　　5.1.2杜仲膠的開發(fā)應(yīng)用前景24</p><p>　　5.2蒲公英橡膠25</p><p>　　5.2.1蒲公英橡膠草特點25</p><p>　　5.2.2蒲公英橡膠草橡膠的提取26

11、</p><p>　　6.綠色輪胎研究26</p><p><b>　　6.1簡介26</b></p><p>　　6.2綠色輪胎的特點27</p><p>　　6.2.1高環(huán)保27</p><p>　　6.2.2低消耗27</p><p>　　6.2.3超安全

12、27</p><p>　　6.3設(shè)計綠色輪胎的途徑27</p><p>　　6.4綠色輪胎的結(jié)構(gòu)設(shè)計28</p><p>　　6.4.1胎體結(jié)構(gòu)子午線化28</p><p>　　6.4.2胎面28</p><p>　　6.5降低阻力方法29</p><p>　　6.5.1減小輪胎質(zhì)量

13、29</p><p>　　6.5.2減小材料能效（滯后損失)30</p><p>　　6.6綠色輪胎材料30</p><p>　　6.6.1環(huán)氧化天然橡膠30</p><p>　　6.6.2接枝天然橡膠30</p><p>　　7 天然橡膠在輪胎行業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀與前景展望31</p><p&

14、gt;　　7.1橡膠與輪胎行業(yè)的聯(lián)系31</p><p>　　7.1.1橡膠工業(yè)的發(fā)展特點與商機31</p><p>　　7.1.2車市回暖刺激車用橡膠產(chǎn)品市場31</p><p>　　7.1.3車用輪胎產(chǎn)品拉動橡膠市場的需求32</p><p>　　7.2橡膠在輪胎行業(yè)前景展望32</p><p>　　7.

15、2.1前景展望32</p><p><b>　　致謝33</b></p><p><b>　　參考文獻33</b></p><p><b>　　摘要</b></p><p>　　橡膠在國民經(jīng)濟發(fā)展中占據(jù)非常重要的地位，是一種戰(zhàn)略性的不可替換的物資，但從需求量和自然橡膠相宜

16、種植的范圍來看，天然橡膠將成為國民經(jīng)濟發(fā)展中凸起的瓶頸題目。 輪胎是供給車輛、農(nóng)業(yè)機械、工程機械行駛和飛機起落等用的圓環(huán)形彈性制品。它是車輛、農(nóng)業(yè)機械、工程機械和飛機等的主要配件，能吸收因路面不平產(chǎn)生的震動和外來沖擊力，使得乘坐舒適。輪胎是橡膠工業(yè)中的主要制品，其消耗的橡膠量占橡膠總用量的50%-60%,是一種不可缺少的戰(zhàn)略物資。</p><p>　　本文綜述了天然橡膠的發(fā)展史和性能，簡要介紹了天然橡膠

17、的分類和組成和天然橡膠在輪胎中半成品部件、臺面、胎側(cè)、氣密層、胎體、帶束層和胎圈的加工應(yīng)用和性能特點。對天然橡膠在輪胎中使用的性能檢測問題進行了總結(jié).根據(jù)近幾年社會所倡導的安全環(huán)保的特點，輪胎的發(fā)展也更加趨向于綠色輪胎，安全環(huán)保輪胎。</p><p>　　關(guān)鍵詞：輪胎；天然橡膠；胎面、胎側(cè)；胎體；帶束層；胎圈；杜仲；蒲公英；綠色輪胎</p><p><b>　　1 緒論</

18、b></p><p>　　1.1 天然橡膠簡介</p><p>　　通常我們所說的天然橡膠，是指從巴西橡膠樹上采集的天然膠乳，經(jīng)過凝固、干燥等加工工序而制成的彈性固狀物。天然橡膠是一種以聚異戊二烯為主要成分的天然高分子化合物，其橡膠烴（聚異戊二烯）含量在90%以上，還含有少量的蛋白質(zhì)、脂肪酸、糖分及灰分等。</p><p><b>　　1.2基本性能

19、</b></p><p>　　現(xiàn)代科學研究結(jié)果已經(jīng)證明，普通的天然橡膠是異二烯聚合而成。</p><p>　　1.2.1化學特性 </p><p>　　天然橡膠是不飽和橡膠，容易與硫化劑發(fā)生硫化反應(yīng)（結(jié)構(gòu)化反應(yīng)），溴與氧、臭氧發(fā)生氧化、裂解反應(yīng)，與鹵素發(fā)生氯化、 化反應(yīng)，在催化劑和酸作用下發(fā)生化學反應(yīng)等。</p><p>　　但由

20、于天然橡膠是高分子化合物，所以它具有烯類有機化合物的反應(yīng)特性，如反應(yīng)速度慢，反應(yīng)不完全、不均勻，同時具有多種化學反應(yīng)并存的現(xiàn)象（如氧化裂解反應(yīng)和結(jié)構(gòu)化反應(yīng)）等。</p><p>　　因為有不飽和雙鍵，所以天然橡膠是一種化學反應(yīng) 能力較強的物質(zhì)，光、熱、臭氧、輻射、屈撓變形和銅、錳等金屬都能促進橡膠 的老化，不耐老化是天然橡膠的致命弱點，但是，添加了防老劑的天然橡膠，有時在陽光下曝曬兩個月依然看不出多大變化，在倉庫

21、內(nèi)貯存三年后仍可以照常使用。</p><p>　　在天然橡膠的各類化學反應(yīng)中，最重要的是氧化裂解反應(yīng)和結(jié)構(gòu)化反應(yīng)。前者是生膠進行塑煉加工得理論基礎(chǔ)，葉酸橡膠老化的原因所在；后者則是生膠進行硫化加工制得硫化的理論依據(jù)。而天然橡膠的氯化、環(huán)化、氫化等反應(yīng)，則可應(yīng)用于天然橡膠的改性方面。</p><p>　　1.2.2物理特性 </p><p>　　天然橡膠具有優(yōu)異的綜合

22、物理機械性能，天然橡膠在常溫下具有很好的彈性。這是由于天然橡膠分子鏈在常溫下呈無定形狀態(tài)，分子鏈柔性好的緣故。其密度為0.913g/cm，彈性模量為2-4MPa，約為鋼鐵的三萬分之一，而伸長率為鋼鐵的300倍，最大可達1000%。在0-100度范圍內(nèi)，天然橡膠的回彈性可達到50%-85%以上。天然橡膠在常溫下具有較高的彈性，稍帶塑性，具有非常好的機械強度，滯后損失小，在多次變形時生熱低，因此其耐屈撓性也很好，并且因為是非極性橡膠，所以電

23、絕緣性能良好。</p><p><b>　　1.2.3彈性</b></p><p>　　熱老化天然橡膠常溫為高彈性體，玻璃化溫度為-72度，受熱后緩慢軟化，在130-140度開始流動，200度左右開始分解，270度劇烈分解。其生膠及交聯(lián)密度不太高的硫化膠的彈性是高的。例如在0-100℃范圍內(nèi)，回彈性在50-85℃之間，其彈性模量僅為鋼的1/3000，伸長率可達1000

24、%，拉伸到350%，后，縮回永久變形僅為15%，天然橡膠的彈性較高，在通用橡膠中僅次于順丁橡膠。</p><p>　　1.2.4耐介質(zhì)性 </p><p>　　介質(zhì)是指油類、液態(tài)的化學物質(zhì)等。天然橡膠不耐環(huán)己烷、汽油、苯等介質(zhì)，不溶于極性的丙酮、乙醇等，不溶于水，耐10%的氫氟酸，20%鹽酸，30%硫酸，50%的氫氧化鈉等。不耐濃強酸和氧化性強的高錳酸鉀、重 酸鉀等。</p>

25、<p>　　1.2.5加工工藝性能 </p><p>　　天然橡膠由于相對分子質(zhì)量高、相當分子質(zhì)量分布寬，分子鏈易于斷裂，再加上生膠中存在一定數(shù)量的凝膠分子，因此很容易進行塑煉、混煉、壓延、壓出、成型等。</p><p><b>　　1.2.6強度</b></p><p>　　由于我國天然橡膠的消費量較大，而國內(nèi)天然橡膠產(chǎn)量難以實現(xiàn)

26、大幅增長。目前我國正采取在國外適宜種植橡膠的地區(qū)投資建設(shè)天然橡膠園、加快發(fā)展與天然橡膠替代性較強的異戊橡膠和促進廢舊輪胎綜合利用行業(yè)的發(fā)展等措施，以降低國內(nèi)天然橡膠的對外依存度。</p><p><b>　　1.2.7電性能</b></p><p>　　天然橡膠是非極性物質(zhì)，是一種較好的絕緣材料。當天然橡膠硫化后，因引入極性因素，如硫黃、促進劑等，從而使絕緣性能下降。

27、</p><p>　　1.3影響天然橡膠產(chǎn)量的因素</p><p><b>　　1.3.1自然因素</b></p><p>　　天然橡膠樹的生長對地理、氣候條件有一定的要求，適宜割膠的膠樹一般要有5～7年的樹齡，因此，可用于割膠的天然橡膠樹的數(shù)量短時期內(nèi)無法改變。而影響天然橡膠產(chǎn)量的主要因素有：</p><p>　　季節(jié)

28、因素。進入開割季節(jié)，膠價下跌；進入停割季節(jié)，膠價上漲。</p><p>　　氣候因素。臺風或熱帶風暴、持續(xù)的雨天、干旱、霜凍等都會降低天然橡膠產(chǎn)量而使膠價上漲。</p><p>　　病蟲害因素。如白粉病、紅根病、炭疽病等，這些都會影響天然橡膠樹的生長，甚至導致死亡，對天然橡膠的產(chǎn)量及價格影響也很大.</p><p>　　2.天然橡膠在輪胎中的應(yīng)用</p>

29、<p><b>　　2.1簡介</b></p><p>　　輪胎主要可以由天然橡膠（NR）聚異戊二烯，丁苯橡膠（SBR） 丁二烯和苯乙烯，順丁橡膠（BR） 是由丁二烯，異戊橡膠（IR） 是由異戊二烯，丁基橡膠（IIR） 是異丁烯和少量異戊二烯或丁二烯為主要原料，硬脂酸，氧化鋅，微晶蠟，防老劑，操作油，硬質(zhì)炭黑，防焦劑，促進劑，硫磺等為配料制成。</p><p

30、>　　天然橡膠（NR）以橡膠烴（聚異戊二烯）為主，含少量蛋白質(zhì)、水分、樹脂酸、糖類和無機鹽等。彈性大，定伸強度高，抗撕裂性和電絕緣性優(yōu)良，耐磨性和耐旱性良好，加工性佳，易于其它材料粘合，在綜合性能方面優(yōu)于多數(shù)合成橡膠。缺點是耐氧和耐臭氧性差，容易老化變質(zhì)；耐油和耐溶劑性不好，第抗酸堿的腐蝕能力低；耐熱性不高。使用溫度范圍：約－60℃~＋80℃。制作輪胎、膠鞋、膠管、膠帶、電線電纜的絕緣層和護套以及其他通用制品。特別適用于制造扭振消

31、除器、發(fā)動機減震器、機器支座、橡膠－金屬懸掛元件、膜片、模壓制品。</p><p><b>　　2.2胎面</b></p><p>　　胎面是與路面直接接觸的工作部件，載重汽車和工程車輛的胎面以天然橡膠（NR）為主要膠種，同時以順丁橡膠（BR）/丁苯橡膠（SBR）并用。轎車子午線輪胎胎面主要采用SBR或者與NR和BR并用來改善性能。其中NR具有優(yōu)異的力學性能、抗?jié)窕?/p>

32、能、耐低溫性能、耐磨性能和加工性能。BR具有優(yōu)異的耐磨性、耐寒行和彈性。SBR是一種不飽和烴高聚物，它的優(yōu)點是劉華曲線平坦，膠料不易燒焦和過硫化，耐磨性、耐熱性、耐油性和耐老化性等均比NR好。高溫耐磨性好，適用于乘用輪胎，加工中想對分子質(zhì)量降到一定程度后不再降低，因而不易過煉，可塑度均勻。硫化膠硬度變化小，提高相對分子質(zhì)量可達到高填充。</p><p>　　SBR的缺點是純膠強度低，需加入高活性補強劑后方可使用。

33、SBR加配合劑的難度比NR大。因此,胎面膠多選擇NR、BR和丁苯橡膠的二元或(和)三元并用組合。近年來為了資源的可持續(xù)發(fā)展,人們提出了綠色節(jié)能環(huán)保輪胎的研發(fā)。由輪胎產(chǎn)生的滾動阻力消耗燃油占汽車總油耗的14.4%,而僅由胎面產(chǎn)生的滾動阻力就占輪胎滾動阻力的49%,其它部件的影響比例分別為:胎側(cè)14%、胎體11%、胎圈11%、帶束層8%、其余部件7%。因此降低輪胎的滾動阻力需要優(yōu)化所有橡膠,而由胎面直接造成的油耗約占7.1%,降低胎面的滾動

34、阻力并保證抗?jié)窕阅芰己脤⑹蔷G色環(huán)保輪胎最基本的要求[24]。因此輪胎橡膠材料的輕質(zhì)化以及改進橡膠材料滾動阻力性能成為當前的研發(fā)課題。2008年4月朗盛公司研發(fā)的新型高性能橡膠助劑 Nanoprene可以使添加白炭黑的胎面膠具有較好的耐磨性、路面抓著性和較低的滾動阻力,使橡膠配方的改進取得了很大的進步。</p><p>　　2.2.1胎面的主要作用</p><p>　　提高胎面橡膠的性

35、能是輪胎高性能化的重中之重。胎面的作用是防止胎體守機械損傷、傳遞車輛牽引力和制動力、緩沖輪胎在行駛過程中所承受的沖擊。因此，要求具有良好的耐磨、耐刺扎性能、好的彈性和對地面的抓著性能。</p><p>　　胎面性能由胎面花紋和胎面膠來決定。</p><p><b>　　2.3胎側(cè) </b></p><p>　　胎側(cè)是輪胎結(jié)構(gòu)完整性的一個重要組成

36、部分。子午線輪胎的胎體較薄,傳熱快,在硫化過程中胎側(cè)變形小,一旦胎側(cè)有裂口易透水,就會使鋼絲簾線生銹斷裂。黑胎側(cè)是輪胎用于保護胎體抵御天候老化的外表面。一般通過采用NR和BR并用以提高耐疲勞性。NR和BR均有不飽和雙鍵,經(jīng)配合使膠料具有耐天候老化、耐臭氧老化、耐磨、耐撕裂和耐龜裂性能以及良好的疲勞壽命,但是這些不飽和的烯烴類橡膠會因斷鏈反應(yīng)導致聚合物降解,因而對它們臭氧老化的防護特別重要。防老劑包括TMQ(2,2,4-三甲基-1,2-二

37、氫化喹啉聚合體)、DTPD(N,N!-二甲苯基對苯二胺)和6PPD[N-(1,3-二甲基丁基)-N!-苯基對苯二胺]等。其中防老劑TMQ可以提高橡膠的耐熱老化性和耐疲勞性[28],而應(yīng)用防老劑DTPD可提高輪胎的抗龜裂老化性能和變色性能 [29] 。6PPD-C18具有較慢的遷移速率,可在橡膠中停留更久的時間,對橡膠能進行更長久的保護作用 [30] 。</p><p>　　為了提高輪胎胎側(cè)膠的耐臭氧、耐屈撓性,人

38、們研制出了1種新型以異丁烯為基的生膠,它集鹵化丁基膠與三元乙丙(EPDM)橡膠性能于一體。這種新型聚合物綜合了鹵化丁基膠與EPDM的性能:優(yōu)良的耐臭氧性、動態(tài)性能、耐熱性。還具有作為輪胎胎側(cè)膠料的其它重要特征如耐屈撓龜裂性。ZHANG,ROBIN等[31]在研究胎側(cè)橡膠性能過程中,發(fā)現(xiàn)在EPDM中添加烷基酚多硫化物(APPS)使NR/BR/APPS-EPDM橡膠的伸長率、抗撕裂強度、抗疲勞性和動態(tài)粘彈性能有了較大的提高,從而可以提高輪胎

39、在行駛過程中的舒適度和安全性。</p><p>　　2.3.1 胎側(cè)的主要作用</p><p>　　具有保護胎體以防止輪胎受到側(cè)向的物理和化學損傷,同時也是輪胎中最吸引人眼球的部位。胎側(cè)上有輪胎的規(guī)格、氣壓等說明,靠近胎肩部位還有防擦線,靠近輪輞部位有裝配線。因而,要求其膠料具有耐撕裂、抗屈撓性及抗熱氧、臭氧老化性能優(yōu)異,拉伸強度較高且伸長率大,使其承受大應(yīng)變下的應(yīng)力較低。同時要求胎側(cè)膠有

40、極好的流動性,焦燒時間長,以減少明疤和重皮,還要能經(jīng)受住多次翻新。</p><p><b>　　2.4帶束層 </b></p><p>　　輪胎帶束層是輪胎的扎箍,固定住簾線層的變形,承載很大的載荷,系鋼絲簾線與橡膠的結(jié)合物。要求橡膠與金屬牢固粘合,定伸應(yīng)力較高。帶束層是輪胎的主要受力部位,可保證輪胎在高速行駛時的尺寸穩(wěn)定性,對胎體起到緊箍的作用,帶束層的剛性影響輪胎

41、的耐磨性、操控性和減少滾動阻力的作用。 帶束層最適宜采用NR,小胎帶束層可采用NR/SBR并用膠。為使帶束層輕量化,其簾布以前采用玻璃纖維、高模量聚酯、強力人造絲等簾布,最近采用芳綸簾線,使用的NR/SBR并用膠比例不斷變化。子午胎成型時由成型鼓扇型塊鎖定胎圈,然后將貼合好的氣密層和胎體充氣,使形成接近于成品輪胎的形狀,此時胎體簾布層膠料受到很大的拉伸應(yīng)力。如未硫化膠的強度或自粘性過低,容易引起簾線間的膠拉開,造成不良效果,同時粘著力不

42、足也會導致布層間或胎圈反包部件的脫層。</p><p>　　因此,要求半成品有良好粘著力,這對未硫化膠的拉伸強度和自粘性要求較高,對硫化膠也要求有較高的拉伸強度和定伸強度。并且胎體鋼絲和帶束層鋼絲直徑在1mm左右,鋼絲簾線按照一定結(jié)構(gòu)纏繞而成,鋼絲間存在縫隙。</p><p>　　2.4.1帶束層的主要作用</p><p>　　它除了起緩和沖擊的作用外，主要起箍緊胎

43、體的作用；對于子午線輪胎來說，它還是主要受力部件。故應(yīng)采用高強力、高模量和小角度排列的簾線作其增強材料，同時覆以高定伸、高硬度膠料。</p><p>　　帶束層也有不同種類，其中常被提及的叫“零度帶束層”。它特指沿著輪胎周向平行排列的簾布。</p><p>　　帶束層的主要作用，用通俗的說法解釋就是”箍緊輪胎“。</p><p><b>　　2.5 胎體

44、 </b></p><p>　　胎體對輪胎起到承載作用,胎體分為鋼絲覆膠簾布和纖維覆膠簾布。胎體需要有充分的強度和彈性,以便承受強烈的震動和沖擊,承受輪胎在行駛中作用于外胎上的徑向、側(cè)向、周向力所引起的多次變形。 轎車子午線輪胎的胎體骨架材料以聚酯簾線或改性尼龍簾線為主,但一些高等級輪胎仍以人造絲簾線為主。膠料大部分用丁苯橡膠/天然橡膠體系,丁苯橡膠用量25份,尼龍冠帶層的膠料與此類似。</p&

45、gt;<p>　　2.5.1胎體的主要作用</p><p>　　胎體又稱胎身。通常指由一層或數(shù)層簾布層與胎圈組成整體的充氣輪胎的受力結(jié)構(gòu)。簾布使胎體及整個外胎具有必要的強度。布層膠使布層間緊密結(jié)合在一起，防止簾線間摩擦；使傳遞給簾布的沖擊得到緩沖；承受汽車在起動、制動和滾動時輪胎中所產(chǎn)生的剪切應(yīng)力。胎體的作用是使輪胎具有充分的強度，以便承受負荷和振動，并使輪胎保持一定的外緣尺寸。</p>

46、<p><b>　　2.6胎圈 </b></p><p>　　胎圈使輪胎固定在輪輞上,經(jīng)受與輪輞之間的摩擦,同時在輪胎受力時胎圈部位受到的應(yīng)力較大,故其胎圈支撐剛度要求很大。而且從剛性的胎圈到柔軟的胎側(cè)之間的剛性變化要平順過渡,這樣才能把輪胎胎側(cè)的屈撓點集中維持在輪胎斷面水平軸附近,使胎側(cè)能充分發(fā)揮其緩沖作用,減輕在胎側(cè)裝配線附近出現(xiàn)胎圈裂情況。胎圈主要使用的橡膠包括胎圈鋼絲

47、膠、三角填充膠。 輪胎鋼絲圈用橡膠把多根鋼絲粘合在一起,鋼絲圈要求使用與鋼絲粘合性好的高硬度橡膠,視不同輪胎,主要采用NR、SBR及它們的并用膠。 輪胎三角膠為鋼絲圈上胎圈與胎側(cè)的過渡層。一方面由高硬度橡膠通過中高硬度橡膠過渡到低硬度橡膠,達到均勻變化的目的;另一方面也借此提高胎側(cè)下端和胎圈部分的剛性。視輪胎規(guī)格不同,三角膠也由同一橡膠的2種甚至3種不同硬度的配方膠料復合制成,橡膠主要采用NR、SBR及其并用膠 [37~38] 。<

48、;/p><p>　　3 橡膠輪胎的配方和工藝流程</p><p><b>　　3.1耐高溫胎面膠</b></p><p>　　據(jù)資料介紹，55-75份順式-1，4-聚異戊二烯橡膠與25-45份含量乙烯基聚丁二烯橡膠并用，課提高航空輪胎胎面的高溫耐久性。</p><p>　　3.1.2耐割口胎面膠</p>&l

49、t;p>　　耐割口胎面膠配方見表3-1.據(jù)資料介紹，該組配方適用于航空輪胎胎面。</p><p>　　兩點特殊要求（1）炭黑的氮吸附法比 表面積（N2SA）50-60平方米/克，DBF吸附量為80-200毫升/100克（2）促進劑用量/硫磺量=0.25-1.0份。</p><p>　　物理機械性能指標：在23攝氏度一下，胎表面膠的300%定伸力偉12.75-22.56Mpa，伸長率為

50、400%，回彈率達到50%以上。</p><p>　　效果評價：（1）特制一塊表面刻有條狀槽紋的鋼板，模擬有排水槽的機場跑道。鋼板條紋的深度和寬度均為</p><p>　　7mm，條紋間距為25mm，將鋼板裝在阿姆斯勒型機床試驗機上。測試前，在實驗輪胎接地涂敷石膏，要填滿花紋溝。待石膏硬化后，輪胎加載壓過鋼板，測量花紋溝處石膏損失深度，并將該損失深度定義為咬入量。在此之前，已通過實驗驗證咬

51、入量于胎面花紋人字形割口深度成正比關(guān)系。用上述配方做了3種試驗輪胎：</p><p>　　格式為H49*19.0-22.32PR、H54*21.0-24.36PR的航空斜料交輪胎，規(guī)格為H46*17.0-24R20.30PR的航空子午線輪胎。試驗結(jié)果表明，試驗輪胎的咬入量平均比對比輪胎少0.4mm。（2）按照FAA ACA-145規(guī)范規(guī)定的充氣內(nèi)壓、負荷和速度，在動態(tài)模擬實驗機上進行50次起飛-著陸實驗。每完成2

52、0次起飛-著陸后，進行全息照相檢測，考察實驗輪胎有無脫落發(fā)生。試驗結(jié)果表明，上述試驗輪胎順利通過實驗，無脫落層，無花紋溝底龜裂，而對比輪胎一條有脫落層，另一條有花紋溝底龜裂。</p><p>　　3.2 耐臭氧老化胎側(cè)膠</p><p>　　耐臭氧老化胎側(cè)膠配方見表2.聚資料介紹，該組配方適用于各種類型的輪胎。</p><p>　　效果評價：進行室內(nèi)模擬試驗，實驗條

53、件為50ppm臭氧、40攝氏度、25%應(yīng)變、1000次曲撓。當用2份蠟的對比膠出現(xiàn)及其輕微的龜裂。試驗結(jié)果表明，上述兩組配方的胎側(cè)膠具有很好的耐臭氧老化、抗龜裂性能。此外，因為推薦配方是無蠟配方，所以不用擔心有蠟配方的問題，如膠料粘度下降，表面過度噴霜。</p><p>　　掌握原則：耐靜態(tài)臭氧老化效果TAPDT>蠟>77PD>6PPD；耐動態(tài)臭氧老化效果6PPD=77PD>TAPDT&g

54、t;蠟。</p><p>　　注意事項：（1）胎側(cè)膠的耐動態(tài)臭氧澳華能力與77PD的用量成正比；（2）用77PD后，膠料門尼焦燒時間短。</p><p><b>　　3.3生產(chǎn)流程</b></p><p><b>　　3.3.1密煉工序</b></p><p>　　密煉工序是把炭黑、天然/合成橡膠、

55、油、添加劑、促進劑等原材料混合到一起，在密煉機里進行加工，生產(chǎn)出“膠料”的過程。所有的原材料在進入密煉機前，必須進行測試，被放行以后方可使用。輪胎里每一種膠部件所使用的膠料都是特定性能的。膠料的成分取決于輪胎使用性能的要求。同時，膠料成分的變化還取決于配套廠家以及市場的需求，這些需求主要來自于牽引力、駕駛性能、路面情況以及輪胎自身的需求。所有的膠料在進入下一工序—膠部件準備工序之前，都要進行測試，被放行以后方可進入下一工序。</p

56、><p>　　3.3.2膠部件準備工序 </p><p>　　膠部件準備工序包括5個主要工段。在這個工序里，將準備好組成輪胎的所有半成品膠部件，其中有的膠部件是經(jīng)過初步組裝的。這5個工段分別為： </p><p>　　工段一：壓出 </p><p>　　為獲得滿足要求形狀的橡膠，將混煉后的橡膠投入壓出機，并經(jīng)過模具，從

57、而獲得不同的半成品膠部件：胎面、胎側(cè)、子口和三角膠條的過程。</p><p><b>　　工段二：壓延工段 </b></p><p>　　原材料簾線（鋼絲）按照一定密度排列后，穿過壓延機并且簾線的兩面都掛上一定厚度的膠料，最后的成品成為“簾布”。原材料簾線主要為鋼絲、尼龍和聚酯。</p><p><b>　　工段三：胎圈形成 <

58、/b></p><p>　　胎圈是由許多根鋼絲掛上一定厚度的橡膠以后纏繞而成的。用于胎圈的這種膠料是有特殊性能的，當硫化完以后，膠料和鋼絲能夠緊密的貼合到一起。</p><p>　　工段四：簾布裁斷 </p><p>　　在這個工序里，壓延物簾布將被裁斷成適用的寬度并接好接頭。簾布的寬度和角度的變化主要取決于輪胎的規(guī)格以及輪胎結(jié)構(gòu)設(shè)計的要求。&

59、lt;/p><p>　　工段五：貼三角膠條 </p><p>　　在這個工序里，擠出機擠出的三角膠條將被手工貼合到胎圈上。三角膠條在輪胎的操作性能方面起著重要的作用。</p><p>　　3.3.3成型工序 </p><p>　　成型工序是輪胎總裝工程，通過對前段工程生產(chǎn)的各種半制品按照規(guī)定的工藝組合在一起，經(jīng)過一次成型、二次成型，最終形成輪胎的

60、基本形狀—生胎。這里的生胎是指沒經(jīng)過硫化。生胎經(jīng)過檢查后運送到硫化工序。</p><p>　　3.3.4硫化工序 </p><p>　　生胎被裝到硫化機上，在模具里經(jīng)過適當?shù)臅r間以及適宜的條件，從而硫化成成品輪胎。硫化完的輪胎即具備了成品輪胎的外觀——圖案/字體以及胎面花紋?，F(xiàn)在，輪胎將被送到最終檢驗區(qū)域。</p><p>　　3.3.5最終檢驗工序 </p&

61、gt;<p><b>　　輪胎檢驗種類 </b></p><p>　　(1)外觀檢驗：外觀檢驗豐富的觀察員通過手摸、肉眼觀看、簡單工具測量等方法對輪胎外表及內(nèi)部異常進行檢查，將不合格輪胎做標記，流轉(zhuǎn)到下一處理程序。</p><p>　　(2)機器檢驗：均勻檢驗、靜平衡檢驗、動平衡檢驗、X光檢驗。</p><p>　　(3)定期抽樣

62、檢驗：室內(nèi)走行實驗、破壞強度實驗、胎圈脫離實驗。 </p><p>　　3.3.6輪胎測試工序 </p><p>　　在設(shè)計新的輪胎規(guī)格過程中，大量的輪胎測試就是必須的，這樣才能確保輪胎性能達到政府以及配套廠的要求。當輪胎被正式投入生產(chǎn)之后，仍將繼續(xù)做輪胎測試來監(jiān)控輪胎的質(zhì)量，這些測試與放行新胎時所作的測試時相同的。用于測試輪胎的機器是“里程實驗”，通常做的實驗有高速實驗和

63、耐久實驗。</p><p>　　4 輪胎成品檢測和室內(nèi)試驗及輪胎使用和保養(yǎng)</p><p>　　4.1 輪胎成品檢測</p><p>　　4.1.1輪胎在線檢測</p><p>　　輪胎的在線檢測是指輪胎硫化后在生產(chǎn)線上所進行的檢測工作。主要包括：輪胎的外觀質(zhì)量檢查、輪胎的X光檢測、輪胎的均勻性檢測、輪胎的動平衡檢測這四個項目。</p

64、><p>　　4.1.2輪胎的外觀質(zhì)量檢查</p><p>　　指檢查硫化后的成品輪胎有無嚴重影響輪胎使用壽命的外觀缺陷，如外胎各部件間脫層、海綿狀、鋼絲圈嚴重上抽、鋼絲斷裂、胎冠出邊帶有簾線等。具體檢查方法見國標和廠內(nèi)標準。</p><p>　　4.1.3輪胎的X光檢測</p><p>　　X光檢測是對輪胎質(zhì)量檢驗的一種非破壞性檢驗，它具有無損

65、和高靈敏度的特點，可查出輪胎內(nèi)部缺損的部位和大小，并且可以拍成照片，對設(shè)計和生產(chǎn)工藝的控制起到很重要的作用。這種方法對新舊胎的鑒定都有重要的意義。</p><p>　　4.1.4輪胎均勻性檢測</p><p>　　概念：輪胎均勻性是當輪胎在承受一定負荷，并在一定的滾動半徑滾動時，所產(chǎn)生徑向、側(cè)向和縱向滾動阻力均勻程度的變化。影響輪胎均勻性的因素主要有三點：輪胎重量不平衡、輪胎尺寸不對稱、輪

66、胎剛度不一致。</p><p>　　（1）輪胎均勻性檢測的意義</p><p>　　輪胎是由多種材料，多層貼合制成，制造工藝復雜，尤其是子午線輪胎更為突出。汽車在高速行駛時，輪胎旋轉(zhuǎn)速度很高，如果輪胎不均勻會引起汽車劇烈 振蕩并產(chǎn)生噪音，乘座不舒適，駕駛性差，甚至造成汽車損壞。所以隨著汽車的高速化，輪胎的子午化其均勻性已經(jīng)引起人們的關(guān)注。</p><p>　?。?）

67、輪胎均勻性檢測方法</p><p>　　均勻性試驗是在輪胎作等速直線滾動下進行，有兩種測試方法：一種是在恒定負荷下，測定輪胎旋轉(zhuǎn)軸中心位置變化。另一種是給輪胎施加一定負荷，在恒定的滾動高度下測定輪胎受力的變化。</p><p>　　圖1 均勻性測試原理</p><p>　?。?）輪胎的動平衡檢測</p><p>　　輪胎的平衡：在輪胎中，當

68、其上任何一段重量與其直徑方向和斷面方向上對稱段的重量相等時，些胎即達到平衡。如果存在重量分配不均的現(xiàn)象，那輪胎上重段的重心稱為重點，重點的對稱點為輕點，即為不平衡。</p><p>　　輪胎的平衡試驗：分為靜平衡和動平衡，用來檢測輪胎的重點位置和平衡差度。</p><p>　　影響動平衡的因素有兩點：一是輪胎重量不平衡，二是幾何尺寸造成的不平衡。</p><p>　

69、?。?）動平衡檢測的意義</p><p>　　輪胎的不平衡會引起汽車振動并產(chǎn)生噪聲，這種影響隨著行駛速度的增加而急劇增大，影響汽車的操縱性和穩(wěn)定性、乘座的舒適性，使汽車的耗油增大的同時，也可造成不必要的損壞。</p><p><b>　　（5）檢測方法</b></p><p>　　輪胎在旋轉(zhuǎn)狀態(tài)下進行檢測，首選是在電動機的帶動下，通過軸、軸承使

70、輪胎旋轉(zhuǎn)，然后測量由于離心力的力矩所造成的旋轉(zhuǎn)偏移量，它可以檢測出重點在圓周方向和斷面方向的位置及平衡差度。</p><p>　　4.2.輪胎的室內(nèi)試驗</p><p>　　4.2.1輪胎的強制性安全檢驗項目</p><p>　　包括：輪胎外緣尺寸檢驗、輪胎強度性能檢驗；轎車無內(nèi)胎脫圈阻力性能檢驗；輪胎耐久性能檢驗和輪胎高速性能檢測。</p><

71、p>　　（1）輪胎外緣尺寸檢驗</p><p>　　在一定溫度范圍內(nèi)，充入規(guī)定氣壓的輪胎與輪胎的組合體，按規(guī)定時間停放后，重新調(diào)整氣壓，至輪胎各部位的測量。對保證汽車的操縱性、穩(wěn)定性，發(fā)動機的功率有效地傳遞給車輪有很重要的意義。 </p><p>　　檢測方法：外胎硫化后停放24小時以上，其中在18~36℃室溫下停放3小時才進行裝胎。</p><p>　　（2

72、）輪胎強度性能檢驗</p><p>　　在一定的溫度范圍內(nèi)，充入標準氣壓的輪胎與輪輞的組合體，按規(guī)定時間停放后，將標準直徑的半球面金屬圓柱探頭，以規(guī)定的速度壓入輪胎中，直至輪胎破壞(或壓至輪輞)，打印出其最小的破壞能。</p><p>　　強度試驗主要是測定輪胎成品簾線強度，輪胎在行駛過程中要承受復雜路面的和意外撞擊，輪胎強度性檢驗是考慮到整個車輛和人員的安全性所采取的一種試驗方式。<

73、;/p><p>　?。?）輪胎耐久(高速性能試驗)</p><p>　　耐久性能檢驗：在一定的溫度(機內(nèi)或室溫)范圍內(nèi)，按國標充入規(guī)定氣壓的輪胎與輪輞的組合 ，將輪胎按規(guī)定負荷壓在作為模擬路面的轉(zhuǎn)鼓上，轉(zhuǎn)鼓以恒定的速度運行，按行駛時間逐步加負荷進行試驗，以鑒定輪胎的耐熱性和耐疲勞性。</p><p>　　高速性能檢驗：在一定的溫度(機內(nèi)或室溫)范圍內(nèi)，按國際充入規(guī)定氣壓

74、的輪胎與輪輞的組合體，將輪胎以恒定的試驗負荷壓在作為活動模擬路面的轉(zhuǎn)鼓上，并按時間逐步升速進行試驗，以鑒定輪胎的耐熱性和耐疲勞性能。</p><p>　?。?）輪胎進行耐久(高速)性能檢驗的意義</p><p>　　輪胎是一種多材料、多部件構(gòu)成的、在苛刻、復雜條件下使用的復合結(jié)構(gòu)制品，它在使用過程中要承受徑向負荷、側(cè)向力、驅(qū)動力和制動力等多種外力的作用。輪胎在行駛過程中同地面發(fā)生劇烈的摩擦

75、，同時各部位將產(chǎn)生很大的應(yīng)力應(yīng)變，這些應(yīng)力應(yīng)變以較高頻率交替地改變著，導致輪胎疲勞，各部件使用過程中，產(chǎn)生剪切力，此外輪胎在承受力的過程中由于彈性滯后，將吸收部分動能轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮?，使輪胎在較高溫度下工作。輪胎本身是熱的不良導體，不易散熱容易造成橡膠的熱老化，所以耐久性能和耐疲勞性能是決定輪胎使用壽命的重要因素。</p><p>　　4.2.2輪胎其它項目的檢測</p><p>　　主要指輪胎

76、水壓爆破檢測、靜負荷檢測、滾動阻力檢測及輪胎噪聲檢測。</p><p>　　水壓爆破檢測：常溫下將外胎、內(nèi)胎、墊帶按國標安裝在標準的專用輪輞上，有液壓泵將水以恒定的速度注入內(nèi)胎中，逐漸升壓，直至輪胎爆破，記下壓力表的讀數(shù)。注意：輪胎硫化后24小時后才能進行試驗，水壓爆破過程中進水速度不要太快，按標準進行。</p><p>　　輪胎水壓爆破試驗是測定輪胎的抗爆能力，從而可以判斷胎體強度，確定

77、輪胎的薄弱部位，主要是考慮到輪胎使用過程中的安全性。</p><p>　　輪胎靜負荷檢測：是測定輪胎在不同氣壓和負荷下的外緣尺寸和變形、接地面積、輪胎下沉量等試驗過程</p><p>　　此項檢測是鑒定被測輪胎是否符合標準要求，為輪胎的設(shè)計工作提供參考數(shù)據(jù)，對輪胎使用過程中的安全性有重要意義。如變形太大，當雙胎使用時會出現(xiàn)并胎現(xiàn)象，使輪胎早期損壞。</p><p>

78、　　輪胎噪聲檢測：測定輪胎輪胎在實際試驗中由于摩擦所產(chǎn)生噪聲的聲級數(shù)。需要對試驗室進行科學的設(shè)計，包括墻壁的吸間效果，設(shè)備自身噪聲的修正等，要求較嚴格。</p><p><b>　　輪胎滾動阻力檢測</b></p><p>　　檢測輪胎在滾動時單位面積上的能量損失。</p><p>　　4.3輪胎的使用和保養(yǎng)</p><p&

79、gt;　　4.3.1輪胎使用的一般知識</p><p>　　輪胎是汽車的重要組成部分，使用合理與否，將直接影響到車輛性能和輪胎使用壽命，從而關(guān)系到運輸成本，原材料消耗，以及人身和財產(chǎn)安全。因此對輪胎必須做到妥善保管處理故障，力求維護好車輛應(yīng)有的性能，減少輪胎損耗。本節(jié)將從以下幾個方面介紹輪胎使用的正確方法：</p><p>　?。?）根據(jù)車輛性能，結(jié)合輪胎情況，合理裝配輪胎</p&g

80、t;<p>　　各種車型裝用的輪胎規(guī)格，一般都有嚴格規(guī)定。在更換原車輪胎時，選用的輪胎不但要規(guī)格吻合，還要注意輪胎的結(jié)構(gòu)、層級或負荷指數(shù)、速度級別、花紋類型等特點。輪胎裝配時要做到八個統(tǒng)一：規(guī)格相同、結(jié)構(gòu)相同、材質(zhì)相同、層級相同、花紋相同、廠牌相同、氣壓氣壓相同、負荷相同。 </p><p>　　（2）掌握車輛底盤的技術(shù)狀況 </p><p>　　車輛底盤的技術(shù)的好壞，與輪胎

81、磨耗有著密切的關(guān)系。如果前輪定位不正確，特別是前束調(diào)校失誤，可在短期內(nèi)將兩前輪花紋磨平，甚至將胎冠磨穿；鋼板彈簧錯位，擋泥板曲折變形或其螺絲、支撐件松脫移位，都可將輪胎刮破。 </p><p>　　（3）保持輪胎足夠氣壓 </p><p>　　輪胎負荷能力與它的充氣壓力是相對應(yīng)的。輪胎的附著性能、緩沖性能、耐磨性能等均在負荷量與負荷能力相適應(yīng)的時候充分體現(xiàn)出來。因此不按輪胎的實際負荷量而一

82、律按輪胎的標準氣壓充氣是不夠科學的。 </p><p>　?。?）注意道路情況，適當掌握行車速度 </p><p>　　汽車高速行駛將輪胎動負荷加大，胎體屈撓變形增加，胎溫升高快，強度有所下降。</p><p><b>　?。?）避免超載 </b></p><p>　　汽車的總負荷通過輪胎傳遞到路面，這一負荷分為：靜負荷

83、和動負荷。靜負荷為車輛自重與載重量所給予輪胎的負荷；動負荷為車輛載重下行駛所產(chǎn)生的沖擊力和慣性力的總和所給予輪胎的負荷。 </p><p>　　輪胎的負荷能力是與輪胎類別、結(jié)構(gòu)、斷面寬、簾線材料、層級、氣壓、輪輞直徑和使用條件等因素有關(guān)的。輪胎如果超負荷使用，胎體簾線所受應(yīng)力增加，輪胎彈性降低，動負荷卻增大，胎體變形增大，加劇屈撓運動，導致產(chǎn)生熱量大，加速橡膠等材料老化，簾線疲勞，簾布層脫層，嚴重時簾線甚至折斷破

84、裂。超載時輪胎的接地面積承受之增大，使兩胎肩部位磨耗劇增，造成早期損壞。 </p><p>　　輪胎超過規(guī)定負荷使用時，也會使輪胎的變形部位擴大，胎體材料分子間的摩擦和各部位之間的剪切應(yīng)力顯著增加，并轉(zhuǎn)變成熱量，胎溫升高，最終促使輪胎壽命降低。</p><p>　　5杜仲橡膠、蒲公英橡膠的應(yīng)用</p><p><b>　　5.1杜仲橡膠</b>

85、</p><p>　　天然橡膠之一，產(chǎn)自屬于杜仲科的杜仲樹，是中國的特產(chǎn)。除木質(zhì)外，杜仲樹的葉、根、皮、種子都含有杜仲膠。</p><p>　　杜仲樹的幼苗就可用以提取橡膠，樹齡增到10～15年，每公頃可產(chǎn)橡膠 270千克以上。杜仲樹的含膠量為：干皮含膠量11％～20％；含仁干果實含膠量12％；干葉含膠量4％～6％；老細枝干皮含膠量10％。</p><p>　　提取

86、方法不同于熱帶的古塔波橡膠和巴西橡膠,只能采用溶劑抽提法、研磨浮選法、堿液浸洗制膠法取得。用堿液浸洗法可制得含70％左右的杜仲橡膠。成分和性質(zhì)杜仲膠和古塔波橡膠的化學成分都是反－1，4－聚異戊二烯，是巴西橡膠的成分順－1，4－聚異戊二烯的同分異構(gòu)體，它們的物理性質(zhì)大不相同。</p><p>　　杜仲的葉、皮和種子中富含白色絲狀杜仲膠 ( Eu2 comm ia U lmo ide Gum , EUG, 國際上也稱

87、 gutta2</p><p>　　percha 或 balata) 。杜仲的葉片含膠量為 1% ～2%、皮中含 5% ～8% 、種子含 12% ～17% ,但皮和種子產(chǎn)量有限 , 葉子含膠量太低 , 因此對EUG進行工業(yè)開發(fā)成本較高。</p><p>　　利用杜仲果皮提膠 ,同時對加工工藝進行改進 ,加工成本能降低到原來的 1 /2 ～1 /3, 再加上原料成本大幅度降低 , EUG產(chǎn)品

88、的綜合成本可降低到原來的 1 /5 ～1 /6, 成本的降低為EU G應(yīng)用領(lǐng)域迅速擴大奠定了良好基礎(chǔ) ,促進 了 EUG向輪胎等工業(yè)材料方面的發(fā)展。</p><p>　　5.1.1　杜仲膠結(jié)構(gòu)及性能的研究</p><p>　　EUG為反式2聚異戊二烯 ,與天然橡膠一樣具有雙鍵、柔性鏈。鏈的柔性是材料具有彈性的基礎(chǔ) ,天然橡膠是彈性材料 ,天然橡膠順式 2長鏈分子是一種無規(guī)則線團結(jié)構(gòu) ,在形

89、成高次結(jié)構(gòu)時以無定形彈性膠團存在。EUG在室溫下則為硬質(zhì)塑料材料 ,其原因在于反式 2聚異戊二烯的長鏈分子是有序的 ,易于有序聚集而結(jié)晶 ,這是導致它與天然橡膠性狀不同的決定性因素。因此EUG未表現(xiàn)出宏觀彈性 ,不是由于分子鏈不具柔性 ,而是由于其結(jié)晶。若能有效地抑制其結(jié)晶 ,則可體現(xiàn)其彈性。研究表明 , EUG的結(jié)晶與交聯(lián)度之間存在著反映硫化過程不同階段性能突變的依賴關(guān)系 ,通過控制臨界交聯(lián)度 , 可將EUG制成彈性橡膠 ,這種硫化橡

90、膠具有優(yōu)良的動態(tài)拉伸疲勞性能、高定伸應(yīng)力及高硬度。高彈性杜仲硫化橡膠的取得與其交聯(lián)過程三階段特性的發(fā)現(xiàn)有關(guān) ,交聯(lián)過程三階段對應(yīng)三種不同類型的材料:熱塑性材料、熱彈性材料和橡膠型材料。</p><p>　　研究還得出結(jié)論: EUG硫化網(wǎng)絡(luò)是由有序鏈組成 ,因此其高彈性不能用經(jīng)典的建立在無規(guī)線團模型基礎(chǔ)上的熵彈性解釋 ,其彈性來自交聯(lián)點橋鍵的各向同性構(gòu)象記憶。由于網(wǎng)絡(luò)中鏈段的有序性 ,變形過程中 ,鏈段運動中列出了

91、交聯(lián)度對材料性質(zhì)的影響以及用途。根據(jù)杜仲膠硫化過程中的臨界轉(zhuǎn)變及交聯(lián)度控制的三個階段 ,可制備出三大類不同用途的材料應(yīng)用于不同的領(lǐng)域。</p><p>　　表 5-1 EUG三種交聯(lián)階段性狀及應(yīng)用</p><p>　　5.1.2杜仲膠的開發(fā)應(yīng)用前景</p><p>　　我國是橡膠消費大國 ,橡膠消費量已連續(xù)5 年居世界首位 , 其中天然膠進口依存度達70%以上 ,

92、消費量和進口量均占世界總量的20%以上。然而我國橡膠資源僅占世界總資源的不到 10%。我國可種植杜仲面積占全世界的 96 % ,原料資源具有壟斷性優(yōu)勢 ,提煉EUG技術(shù)專利權(quán)也為我國所有[ 528 ] ,并已開發(fā)出部分橡膠制品 [ 9217 ] 。因此 , 研究開發(fā) EUG, 形成EUG的批量生產(chǎn)和應(yīng)用 ,可開辟新的天然橡膠資源。將 EUG應(yīng)用到輪胎生產(chǎn) ,不僅可順應(yīng)國際上以反式 21, 4 結(jié)構(gòu)橡膠為主 , 發(fā)展長壽、安全、節(jié)能綠色輪

93、胎的趨勢 ,還可為天然膠資源貧乏的中國提供來源充足穩(wěn)定的新的后備膠種。</p><p><b>　　5.2蒲公英橡膠</b></p><p>　　又稱青橡膠草橡膠和橡膠草橡膠。一種天然橡膠。由草本植物青膠蒲公英的膠乳制得。該橡膠草性耐寒，原產(chǎn)前蘇聯(lián)。生膠集中于根部皮中的乳汁內(nèi)，約占8%~10%。工業(yè)用生膠，一般含橡膠烴80%~86%、樹脂10%~11%，鐵和錳較高。易

94、老化，貯藏前應(yīng)先加入防老劑。加熱易軟化。粘性高。可溶于天然橡膠的普通溶劑中。其硫化膠的物理化學性質(zhì)近于煙片膠，但耐熱性和定伸強度很低。</p><p>　　5.2.1蒲公英橡膠草特點 </p><p>　　理想的橡膠植物應(yīng)該具備一年生、生長迅速、橡膠產(chǎn)量大的特征，以應(yīng)對市場需求。蒲公英橡膠草可以滿足要求， 前蘇聯(lián)當時蒲公英橡膠草每公頃橡膠最大產(chǎn)量為200kg，美國為110kg，中國為100

95、kg。蒲公英橡膠草還具有較強的生長能力，能夠生長在寒冷的地區(qū)，如西北、華北和東北地區(qū)，可以產(chǎn)生良好的種子，容易種植，并且具有較強的抵抗病菌和害蟲的能力。 與橡膠樹相比，蒲公英橡膠草是當年即可收 獲提膠的植物，產(chǎn)膠周期短，且橡膠質(zhì)地較輕；橡膠樹必須人工割取膠乳，而蒲公英橡膠草不僅可以密集種植，收割也可實現(xiàn)自動化，使其能在短期內(nèi)獲得較大產(chǎn)量； 另外，由傳統(tǒng)橡膠樹橡膠制成的手套等產(chǎn)品會引起一些人身的過敏反應(yīng)，而蒲公英橡膠草橡膠的生物相容性較強

96、，是一種抗過敏性橡膠。</p><p>　　蒲公英橡膠草橡膠的結(jié)構(gòu)與性能 蒲公英橡膠草橡膠的結(jié)構(gòu)與巴西橡膠樹橡膠相似，同為順式聚異戊二烯，但存在形式有很大差別。巴西橡膠樹橡膠主要為儲存于膠管之中的膠乳，而蒲公英橡膠草的膠管中只含50%以上的膠乳， 其他為儲存在植物組織中的固體膠絲，膠乳與固體膠絲的比例隨季節(jié)、氣候、種植條件以及生長 時間不同而有所差異。D.L.Hllahan等的研究表明， 蒲公英橡膠草部分橡膠的基

97、因與巴西橡膠樹橡膠相同，同為順式聚異戊二烯，橡膠草橡膠的重均相對分子質(zhì)量可達218萬，數(shù)均相對分子質(zhì)量達121萬，相對分子質(zhì)量分布指數(shù)為1.8。 A.U.Buranov等提取并表征了產(chǎn)于哈薩克斯 坦和烏茲別克斯坦的橡膠草橡膠， 其重均相對分子質(zhì)量均為180萬，數(shù)均相對分子質(zhì)量均為120萬，相對分子質(zhì)量分布指數(shù)為1.6，凝膠質(zhì)量分數(shù)為0.306~0.374，樹脂質(zhì)量分數(shù)為0.038~0.042。 在性能方面，蒲公英橡膠草橡膠制成的輪胎能夠

98、達到三葉橡膠輪胎同等水平。將蒲公英橡膠草橡膠制成成品瓶塞、商標、鞋跟以及橡皮圈，發(fā)現(xiàn)其生膠因含樹脂以及油脂較多，質(zhì)地柔軟，需要多加硫黃和氧化鋅以增加硬度；其次其生膠提取時雖為金黃色，但由于</p><p>　　5.2.2蒲公英橡膠草橡膠的提取 </p><p>　　(1)膠乳提?。ɑ旌戏ǎ?lt;/p><p>　　A.U.Buranov等采用Cnish銀色橡膠菊膠乳的混

99、合法進行蒲公英橡膠草膠乳的提取，將-4℃藏2d的新鮮草根切成0.5mm的小塊，3min之內(nèi)放入裝有緩沖液（亞硫酸鈉體積分數(shù)為0.001，氨體積分數(shù)為0.002的韋林氏攪拌器中攪拌30s，然后用孔徑為1mm、不帶濾紙的布氏漏斗進行慢速過濾，離心分離后，收集表層膠乳。結(jié)果表明，混合法提取率較高，但由于提取過程中根渣較小，容易污染生膠，因此需要過濾純化等后續(xù)處理。</p><p>　　A.U.Buranov等還采用了前

100、蘇聯(lián)科學家提出的橡膠草膠乳提取流動法進行提取，將-4℃冷藏2d的新鮮草根切成直徑為0.5cm的圓塊狀，3min之內(nèi)放入低溫緩沖溶液（亞硫酸鈉體積分數(shù)為0.001，氨體積分數(shù)為0.002，酪蛋白體積分數(shù)為0.001）中，室溫下震蕩30min，離心分離后，即可抽取表層油脂狀膠乳。流動法會存留10%的膠乳于根中，提取時間相比混合法較長（60min），但是因提取過程中根層厚為0.5cm，提取的膠乳不含組織殘渣，不需要進一步過濾，且所提取的膠乳因

101、為沒有原纖維的污染而十分純凈，也省去了純化一步，因此認為流動法更適于工業(yè)生產(chǎn)。</p><p><b>　　6.綠色輪胎研究</b></p><p><b>　　6.1簡介</b></p><p>　　綠色輪胎的特點是同時具有低滾動阻力、高抗?jié)窕约案吣湍バ?。綠色輪胎技術(shù)包括結(jié)構(gòu)設(shè) 計、原材料選擇及配合、成型加工等方面。對

102、綠色 輪胎的總體要求是節(jié)能、安全、耐用。其中，降低 滾動阻力并保證抗?jié)窕阅芰己檬菍G色輪胎最基本的要求，而這與輪胎胎面膠的結(jié)構(gòu)組成密切相關(guān)。本工作從綠色輪胎胎面膠的基本性能要 求出發(fā)，對 近年來國內(nèi)外綠色輪胎胎面膠配方的 研究進展進行綜述，并加以分析討論。</p><p>　　6.2綠色輪胎的特點 </p><p>　　滾動阻力、抗?jié)窕约澳湍バ员环Q為輪胎的三大行駛性能，它們之間相互影響

103、、相互制約。為降低輪胎的滾動阻力，要求胎面膠的滯后損失和玻璃化轉(zhuǎn)變溫度低；玻璃 化轉(zhuǎn)變溫度的高低還可反映磨耗性能的優(yōu)劣以及輪胎在冬季使用的適 應(yīng)程度；為提高濕抓著性，要求胎面膠的滯后損失大，這對輪胎滾動阻力有很大的影響 。因此， 輪胎的滾動阻力、濕抓著性和耐磨性三者之間達到理想平衡顯得尤為關(guān)鍵。國外許多學者通過大 量研究，已經(jīng)從理論上找到了解決濕抓著性和低滾動阻力相互矛盾的辦法。研究表明，輪胎的滾動阻力主要是由輪胎膠料的動態(tài)變形和輪胎本

104、身的質(zhì)量引起的 ；在較低溫度(一20—20oC)下具 有較高的損耗因子，且在較高溫度下(50—70oC)具有較低tan6的胎面膠，同時具有低滾動阻力和良好的抗?jié)窕阅??？梢?，有關(guān)輪胎的滾動阻力、抗?jié)窕耘ctan6、溫度和頻率之間的關(guān)系等方面的研究成果，對于輪胎胎面膠的制備和綠色輪胎技術(shù)的發(fā)展有明顯的實踐指導意義。</p><p><b>　　6.2.1高環(huán)保</b></p>&

105、lt;p>　　傳統(tǒng)輪胎由于添加了有致癌作用的橡膠配合劑，它們隨著胎面磨損散發(fā)在空氣中，嚴重污染了環(huán)境，同時世界上每年有數(shù)億條輪胎被廢棄，它們不但占據(jù)大量空間，而且難以分解，對環(huán)境造成了極大威脅，被人們稱為“黑色污染”。隨著人們環(huán)保意識的不斷提高，在繼續(xù)努力降低滾動阻力的同時，已開始重視使用不污染環(huán)境的材料制造輪胎，而且努力延長輪胎的行駛里程，以減少廢舊輪胎的數(shù)量。在大量的汽車使用綠色輪胎以后，對節(jié)油和減少污染產(chǎn)生巨大作用。綠色輪胎

106、的廣泛應(yīng)用將為全球每年節(jié)省數(shù)百萬桶石油，并顯著減少CO的排放量。</p><p><b>　　6.2.2低消耗</b></p><p>　　習慣使用的黑色輪胎是以標準的合成橡膠和天然橡膠制成的，在汽車行駛溫度升高的條件下，其防護材料的結(jié)構(gòu)和性能都發(fā)生改變，同時車輪滾動的阻力也在增加。綠色輪胎與普通輪胎相比，減輕了輪胎重量，減少了復合材料的能耗(滯后損失)。所以，綠色輪

107、胎與同等規(guī)格的輪胎相比，滾動阻力可降低22%-35%，并因此減少汽車燃料消耗3%-8%，使汽車CO的排放量有所下降，其他性能如耐磨耗、低噪音、干濕路面抓著力等均保持良好水平。</p><p><b>　　6.2.3超安全</b></p><p>　　綠色輪胎通過優(yōu)化胎體設(shè)計，以絕佳的彈性胎面改進汽車在光滑路面的抓地性能，使駕駛更平穩(wěn)、制動距離更短，大大提高了駕駛安全性

108、。研究證明，綠色輪胎產(chǎn)生的摩擦力可以減少汽車在濕滑或結(jié)冰路面上15%的剎車距離，使汽車的冬季駕駛性能提高10%-15%。這對減少事故率和人員傷亡有著重大的意義。</p><p>　　6.3設(shè)計綠色輪胎的途徑</p><p>　　從理論上講，降低汽車油耗的途徑有輕量化、減小輪胎滾動阻力及采用稀混合氣發(fā)動機等。實際上，只有減小輪胎滾動阻力才是最切實可行的綠色輪胎設(shè)計途徑，研究結(jié)果表明，輪胎的模

109、具、花紋設(shè)計和輪胎結(jié)構(gòu)和材料均對輪胎滾動阻力有影響?？朔喬L動阻力消耗的燃油占汽車總油耗的14.4%，而僅由胎面產(chǎn)生的滾動阻力就占輪胎滾動阻力的49%，其他部件的影響比例分別為：胎側(cè)14%、胎體11%、胎圈11%、帶束層8%、其余部件7%。由胎面直接造成的油耗約占7.1%。降低胎面的滾動阻力并保證抗?jié)窕阅芰己脤⑹蔷G色輪胎最基本的要求。</p><p>　　綠色輪胎技術(shù)主要從選擇合適的膠種和配合劑，改進胎面膠料

110、配方入手，再輔以減薄胎體、優(yōu)化輪胎輪廓等結(jié)構(gòu)設(shè)計手段，來達到降低輪胎滾動阻力的目的?？梢灶A料，計算機輔助設(shè)計技術(shù)的介入和聚合物分子定向設(shè)計成果的推出，無疑將加速綠色輪胎開發(fā)進程。</p><p>　　6.4綠色輪胎的結(jié)構(gòu)設(shè)計</p><p>　　6.4.1胎體結(jié)構(gòu)子午線化</p><p>　　輪胎結(jié)構(gòu)大體可分為兩種，即子午線結(jié)構(gòu)和斜交結(jié)構(gòu)。子午線結(jié)構(gòu)與斜交結(jié)構(gòu)的根本

111、區(qū)別在于胎體。胎體是輪胎的基礎(chǔ)，它是由簾線組成的層狀結(jié)構(gòu)。胎體層上部有簾線為周向排列的帶束層，這種結(jié)構(gòu)使簾線強度能夠得到充分利用，故子午胎的簾布層數(shù)比斜交輪胎少40%-50%。 從設(shè)計上講，斜交輪胎有很多局限性，由于斜交輪胎交叉排列的簾線強烈摩擦，使胎體容易生熱，而且加速胎面花紋磨耗，其簾線布局也不能很好地提供優(yōu)良的操縱性能和乘坐舒適性；而子午線輪胎的鋼絲帶束層則有較好的柔韌性以適應(yīng)路面的不規(guī)則沖擊，且經(jīng)久耐用。它的簾布層結(jié)構(gòu)還