轮胎硫化胶囊

轮胎硫化胶囊（后面简称胶囊）主要是轮胎硫化的一个工具。材质为丁基橡胶。相当于轮胎模具的内模。胶囊根据硫化机、夹具不同，分为不同型号：斜交A 型、斜交B 型、斜交AB 型、子午A型（成为RA ）、子午B型（RB）和子午AB型（RAB ）。其作用主要在轮胎硫化过程中内部充压缩气、充氮气或充过热水等。使其伸张，撑起轮胎胶胚形成内压硫化轮胎。其优点为导热快，效率高，劳动强度低，操作简便。

胶囊在硫化轮胎时有一定的伸张比，一般径向伸张R=外胎胎里直径（DK）/胶囊原始状态

直径（DB ）。斜交胎B型胶囊径向伸张取值为1.6-1.85，斜交胎A型与B型伸张比相似。子午胎取值为1.10-1.15，允许值为1.05-1.20。在胶囊和轮胎的选型时除了胶囊直径外还有一个重要条件需要注意就是胶囊断面周长。

胶囊断面周长伸张L=外胎断面内轮廓周长/胶囊断

面周长。胶囊的断面周长伸张应尽可能小，与轮胎内轮廓的伸张不应超过20%，一般轻型

载重轮胎B 型胶囊的断面周长为1.08-1.15%。重型轮胎断面周长伸张值为 1.02-1.04，A 型胶囊断面周长伸张值较大，斜交、子午胎均为1.1-1.15左右。胶囊是反复伸张的工作条件。所以使用寿命除了高伸张也受到高温和耐氧化情况，即轮胎公司过热水的除氧情况。这个是有具体指标规定的。一般为过热水氧指数含量不超过0.05PPm （氮气硫化除外）。

轮胎硫化胶囊配方思路胶囊使用温度一般为180-200度。接触的介质主要是过热水，过热蒸汽，压缩空气或者氮气。

胶囊伸张比很大尤其是斜交类型的胶囊。所说义针对以上我们胶囊配方设计思路为耐高温，高伸张，耐氧化，高伸张后的还原性即扯断永久变形。思路分析为：高温达不到就是直接导致硫化胶囊的使用寿命折损。伸张和扯断永久变形是想关联考虑的，伸张太低有损使用寿命。伸张太高由于应力松弛回原性下降，所以在保证扯断伸长率的前提下也要保证含胶率，交联密度和胶料的强度。如果胶囊伸张以后不能很快的恢复可能造成胶囊打折现象。所以胶囊就是针对耐高温，高强度，高伸张，低扯断永久变形考虑设计。

1. 生胶的选择：

国内胶囊公司大都采用不饱和度 1.5%－2%之间的丁基橡胶。大多数公司采用拜耳，埃克森

或者JSR 的268 或者301 牌号丁基。但是人们往往有一个误区，认为是一个牌号的丁基橡胶其性能是相同的，其他的一些指标也是一样的。其实不然，拜耳、埃克森的268牌号丁基是门尼粘度71 - 80,非污染型橡胶。JSR 公司的268则是门尼粘度41 -50,非污染型橡胶。JSR所对应的拜耳、埃克森的牌号则是265型。但是国内丁基硫化胶囊的生产厂家都是采用三个厂家的268 进行同一个工艺的操作。俄罗斯生产的1675和国内燕化的1751 牌号丁基属于是不饱和度1.6%－2%的橡胶,是属于门尼粘度75 的污染型橡胶。市场的价格国内和俄

罗斯的丁基比其他国家的便宜近一万左右, 有的时候价格相差更是离谱。国内的丁基橡胶原来出现不稳定现象但现在我国的丁基橡胶的稳定性已经提高。其物理性能和其他国家的丁基

也几乎持平。我认为完全可以用国内丁基代替或部分代替国内丁基生产胶囊,以降低成本。

2. 轮胎硫化胶囊的硫化体系：

丁基一般采用硫磺, 醌钨或者树脂硫化。但是鉴于使用条件一般采用树脂硫化。硫化树脂一般为酚醛树脂, 不得不提到酚醛树脂临位羟甲基含量对酚醛树脂硫化性能有很大影响。当羟

甲基含量小于%时,酚醛树脂缺乏交联能力,不能进行硫化,胶料一直出于未硫化状态。只有当临位羟甲基含量达6%以上时,它才具有正常的交联能力。

树脂硫化丁基常用树脂有：对叔丁基酚醛树脂，含羟甲基8~11%，如2402树脂，101B树脂

等；对叔辛基酚醛树脂。如Amberol ST-137、SP-1045等；烷基酚醛树脂，如R17152等；

酚醛树脂2123;溴甲基对叔丁基酚醛树脂，如SP-1055, SP-1056、溴化酚醛树脂201等；2,

6-羟二甲基-4-氯苯酚树脂，如YDO 等。介于2402 树脂硫化速度缓慢大都采用对叔辛基酚醛树脂，或溴甲基对叔丁基酚醛树脂。试验证明溴甲基对叔丁基酚醛树脂硫化速度最快，对辛基酚醛树脂其次。溴化酚醛树脂不但可以快速硫化，且硫化胶物性好，老化后硬度变化也

小。试验表明溴化酚醛树脂用量为4~12 份范围内，丁基橡胶硫化胶性能随树脂用量增加而

变化：硫化速度加快，硫化胶硬度和定伸应力增大，扯断伸长率降低。树脂用量超过8 份时，对上述性能影响不

大，一般为8 份为好。树脂硫化我没见过什么高效促进剂，但是一般都要加卤化物来提高活性。一般的活性剂一般为：金属氯化物，如氯化亚锡、氯化铁，一般用量为1.5~2.5 份；含卤聚合物，如氯丁橡胶、氯磺化聚乙烯、聚氯乙烯、溴化丁基橡胶等，一般用量为5~10 份。鉴于金属氯化物会降低较量耐焦烧时间，胶料易粘棍，分散不均，且腐蚀辊筒所以一般不予使用。丁基老化属于分子降解，变软而CR 老化产生结构性变硬。介于两个胶种的特性大都采用加CR 当做胶囊的活化剂以提高硫化速度并改善丁基的老化性能。

3. 补强体系因为丁基橡胶为结晶型橡胶，生胶本身即有较高的强度，补强剂对其效果不大，而且往往会降低其扯断伸长率，但能提高撕裂强度、定伸应力。丁基橡胶为饱和橡胶，大分子链中双键较少，补强剂和填充剂难以获得理想的补强效果。因为聚合物与补强剂之间的补强作用，通常时在聚合物分子链带双键和补强剂表面完成的。因此，补强剂的表面性质和结构状况对于丁基橡胶就显得格外重要。试验表明如果炭黑表面含有足够的氧，则对丁基橡胶补强作用就大；如果炭黑表面没有足够的氧，则硫化胶性能就差。此时，可通过使用化学处理剂，如：聚亚硝基苯等代替填充剂便面的氧来完成填充剂与聚合物之间的补强结合。炭黑是丁基橡胶的主要补强剂。其补强作用决定于炭黑的粒径、结构和表面或定三个主要参数。炉法炭黑粒径为20—90nm,其排列顺序为SAF v ISAF v CF v HAF v FF v FEF v GPE v SRF。热烈法炭黑粒径最大FT 为170nm，MT 为375nm。按结构可分吸油值分高、中、低三类。高结构有：

CF,FEF,GPF,HAF,ISAF ；中结构的

有:SAF,ISAF,HAF,SRF,CC,MPC,EPC,FT,MT 同种结构也有高低。

炭黑在50 份以后随份数增加拉伸强度下降，且以细粒子炭黑较为显著。定伸应力随炭黑会两增加而提高，三热烈法炭黑几乎不增加。伸长率降低。硬度随增加提高。弹性随增加下降。压缩永久变形随增加变差，尤其以超耐磨为甚，但粗热烈法炭黑则增加不大。撕裂强度因超耐磨、中超耐磨、高耐磨增加降低，其他炭黑增加会提高。

国内胶囊一般都采用N220 或者N330 作为补强剂，以提高强度、撕裂强度等数值。但是往往出现N220 和

N330 牌号炭黑分散性的质疑，N220 混炼过程中生热大，不利于胶囊的焦烧时间和流动性，伸长率偏低。N330 牌号炭黑强度略低，混炼胶断面分层，加完树脂冷却后胶片断面有蜂窝状密闭的微小气孔。在长期的工业原料的发展，炭黑已经有了很多的更新产品，如高结构炭黑，低结构炭黑，新工艺炭黑等，对于胶囊我认为高结构炭黑为宜。因为从微观说结构提高聚集体形态复杂，枝杈多，与橡胶混合后的吸硫橡胶多，吸硫橡胶的形成对提高在混炼胶的分散性有提高，可以改善压出等操作性，使压出口型膨胀收缩率减小，半成本挺性大，表面光滑，胶片断面无蜂窝状密闭气孔。有利于硫化时胶囊的憋气，气泡等问题的解决。对于强度和伸长率如图:

炭黑型号硬度绍尔A扯断伸长率% 强度，Mpa 300%定伸

17.7 3.9

N34761523

N3396051817.5 3.38

N3306046714.3 4.13

注：本配方硫化时间为170 度*60min，炭黑用量为40 份。

通过上述数据可以看出高结构炭黑的强度和扯断伸长率都有比普通炭黑好。有利于胶囊产品的物性指标。一些外企或者大型规模的胶囊公司已经采用高结构炭黑生产胶囊。实际的使用次数和稳定性也确实有所提高。

考虑到强度控制一般使用细粒子炉法炭黑，用量在50 份下随份数的增加硫化胶的强度增大，硬度增加，伸长率下降。当50 份以上时随添加份数的增加硬度增加其强度下降，扯断伸长