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1、现在大多数汽车轮胎材料的主要成份是天然橡胶或者合成橡胶，天然橡胶的综合性能优越过合成橡胶，所以高级轮胎多用天然橡胶。为了使橡胶具有制造轮胎所要求的性能，必须要在橡胶中渗入各不同的化学材料，即化学添加剂。其中添加的一种很重要的添加剂叫碳黑，因为碳具有特别的吸附性，碳粒子与橡胶分子的粘结非常好，使得橡胶增强了硬度，强度和耐磨性。由于碳黑与橡胶基本等量，所从汽车轮胎主要材料实际上是一种橡胶和碳黑的复合材料。 摩托车轮胎的主要成份虽然也是橡胶，但是价格通常比汽车轮胎价格要昂贵许多。其中软材质轮胎可以获得较大牵引力，但其磨损很快；而硬材质轮胎损坏较慢，但其抓地性能较差。汽车轮胎的主要材料是橡胶，应用最广
2、泛的有天然橡胶、顺丁橡胶、丁苯橡胶、丁基橡胶等。早期的汽车轮胎均为内外胎结构，其中内胎为橡胶制成，外胎由橡胶及多层帘子布制成。现在的无内胎轮胎多为子午线轮胎。早期的子午线轮胎用钢丝加强，随着化工技术的发展，钢丝子午线逐步被凯夫拉等重量更轻、比强度更高的合成纤维所代替。轮 胎 知 识 轮胎是汽车的重要部件之一，它直接与路面接触，和汽车悬架共同来缓和汽车行驶时所受到的冲击，保证汽车有良好的乘座舒适性和行驶平顺性；保证车轮和路面有良好的附着性，提高汽车的牵引性、制动性和通过性；承受着汽车的重量，轮胎在汽车上所起的重要作用越来越受到人们的重视。 子午线轮胎：这种轮胎的特点是帘布层帘线排列的方向与轮胎的
3、子午断面一致(即胎冠角为零度) ，由于帘线的这样排列，使帝线的强度能得到充分利用，子午线轮胎的帘布层数一般比普通的斜线胎约可减少 4050。帘线在圆周方向只靠橡胶来联系。 子午线轮胎与普通斜线胎相比，具有弹性大，耐磨性好，可使轮胎使用寿命提高 3050，滚动阻力小，可降低汽车油耗 8左右，附着性能好，缓冲性能好，承载能力大，不易穿刺等优点。缺点是：胎侧易裂口，由于侧面变形大，导致汽车侧向稳定性差，制造技术要求及成本高。 无内胎轮胎：无内胎轮胎与一般的轮胎不同之处在于没有内胎，空气直接压入外胎中，因此轮胎与轮辋间需有很好的密封。 无内胎轮胎在外观上和结构上与有内胎轮胎近似，所不同的是无内胎轮胎内
4、壁上附加了一层厚约23mm 的专门用来封气的橡胶密封层，它是用硫化的方法粘附上去的，当轮胎穿孔后，由于其本身处于压缩状态而紧裹着穿刺物，故能长期不漏气，即使将穿刺物拔出，也能暂时保持胎内气压。 无内胎轮胎胎圈上有若干道同心的环形槽，在胎内气压作用下，槽纹能可靠地使胎圈压紧在轮辋边缘上保证密封。安装无内胎轮胎的轮辋是不漏气的，它有着倾斜的底部和平匀的漆层。气门嘴直按固定在轮辋上，其间垫以密封用的橡胶衬垫。 无内胎轮胎有气密性好，散热好，结构简单，质量轻等优点。缺点是途中修理较为困难宽断面轮胎：随着汽车车速的提高，要求降低整车重心，改善操纵性能，这就要求提高轮胎的侧向稳定性和对路面的附着性能，以确
5、保高速状态下的行车安全，这样低断面轮胎的出现就成为必然趋势。轮胎的断面高(H) 与断面宽 (的比值(H是代表轮胎结构特征的重要参数，称之为轮胎的高宽比，也有人称之为扁平比。碳黑英文名：CARBON BLACK分子量：12.01碳黑是以含碳原料（主要为石油）经不完全燃烧而产生的微细粉末。外观为纯黑色的细粒或粉状物。颜色的深浅，粒子的细度，比重的大小，均随所用原料和制造方法的不同而有差异。碳黑不溶于水、酸、碱；能在空气中燃烧变成二氧化碳。碳黑的主要组成物是碳元素，还含有少量的氢、氧、硫、灰分、焦油和水分。商业化的碳黑应有一定的规格。碳黑是仅次于钛白粉的重要颜料，全世界年消耗橡胶碳黑约六百万吨，着色
6、和其他用途等特殊碳黑约为二十五万吨。所谓特殊碳黑即指其用途在“着色” 或 “导电”，而非橡胶碳黑之补强。碳黑是经过精密控制的生产方法制造，可形成约 50 种不同品种，用于橡胶工业的即达成 30 种。用于着色和其他用途的碳黑品种更多，包括碳黑的分散体、母料、导电复合料、浆料和漆片等。碳黑有以下特质：1. 最好的黑色颜料。2. 几乎是最廉价的颜料。3. 着色力及遮盖力最强的颜料。4. 视觉感官上呈中性。5. 最稳定的颜料、耐热、耐化学品、耐光。碳黑为工业中不可或缺之化工原料，其染色与补强的特性，为多数塑、橡胶制品的改质添加剂，其中轮胎用量占总体之七成最多。表一为世界碳黑生产国之年产量统整。美国碳黑
7、工业崛起於第二次世界大战，为确保战略物资之供应，迫使碳黑厂商大量扩产，以至今日之龙头地位，年产量高达 160 万公吨；亚洲地区近来因中国大陆世界工厂强劲的经济成长带动下，产能也紧追美国，以日本和中国大陆居二、三位，年产量约达 70 万公吨。 若将各国之年产量依照地理位置区分如表二，与 1994 年对照下，不难发现亚洲地区成长惊人，从1994 年的 29提升至 38，原因来自韩国、泰国、中国大陆与印度等亚洲国家传统产业成长力道的加持下，需求日益扩大，只得不断扩充产能，以平衡需求缺口；其他地区如东欧国家长年政治动荡因素，许多碳黑炉停止运作，因而年产量不定；北美地区则因需求逐渐呈现饱和状态，并未有增
8、产动作出现。预计至 2006 年时，亚洲国家之产能仍会继续扩产，以就近供应中国大陆等地之需求。 体质颜料，通常又称为填料，从本世纪起逐渐变成重要，它们包括许多化合物，从自然界得来、直接制造或作为副产品获得。这些物质主要是钡、钙、镁、或铝的盐类，硅或铝的氧化物，或从前两类物质衍生的错合双盐类，在涂料、油墨、油毡、塑料物质、纸和纸涂料、油布、油灰、擦光和洗刷物质、橡胶产品、水泥、塑胶、陶器等领域中有广泛的用途。它们的有用程度现在和白色不透明颜料相接近，并且体质颜料的种类和数量以及在传统工业中的用途将有更近一步的发展。这些颜料有两种通性：折射率比 1.75 为低( 通常是 1.45 1.70)，颜色
9、是白或几乎是白的。体质颜料其它性质的变化范围很广，如相对密度、容量值、颗粒形状、颗粒大小、粒径分布、吸油量、化学活性等等。 自从 1930 年起，随着生产技术的发展，体质颜料在颜色、均匀度、颗粒大小、粒径分布、表面处理等方面有很大的改进。体质颜料最早是从自然界获得，而目前由其它化学工艺副产品得到的体质颜料逐渐增多，其中很多体质颜料需要专门的生产。常用的体质颜料有碳酸钙、硅酸镁、硅酸铝、硫酸钙、结晶氧化硅、硅藻土、硫酸钡等。 第一节 碳酸钙 碳酸钙主要是从石灰石矿获得，也可以作为某些制造流程的副产品，或直接用二氧化碳对石灰乳浆反应制得。天然碳酸钙的制造可以用干磨法或湿磨法。干磨法中干磨好的产品经
10、空气分选机分离出过大的颗粒返回重磨。利用湿磨法可以产生更细、更鲜艳的、筛分更好的品级。石灰石在有水存在的条件下研磨，利用锥形或管状研磨机将磨制品连续的放出，用离心机分选，过大的颗粒和进料一起送回重磨。湿磨法的另一重要优点是可通过进一步的浮选改进产品颜色和化学纯度。 在连续式研磨过程中，有多种类型的研磨机可以使用，但原则上都应使用压缩空气、高温压缩空气或过热蒸汽作为液体。原料和液体一起进入研磨机，在高速下互相碰撞摩擦而产生研磨，控制液体和颜料的研磨过程使细颗粒和液体一起流出。一般的研磨机都兼有分选和研磨的功能。 沉淀碳酸钙填料的制造有几种成熟的工艺，生产商可使用不同的方法制造不同品级的颜料，但公
11、同之处就是沉淀法都是利用天然碳酸钙为原料，煅烧制成氧化钙(石灰)，然后水解得到氢氧化钙。在此工艺中有许多方法可用来除去几乎所有的大颗粒杂质以及没有分解成石灰的石灰石。 1. 重碳酸法 控制氢氧化钙和二氧化碳的反应过程，可得到颗粒大小不同的碳酸钙，但对所有的沉淀碳酸钙而言，其粉体颗粒大小一般是中等程度。 2. 副产品法 此方法利用氢氧化钙浆和碳酸钠溶液反应，可产生相当细的碳酸钙颗粒。这一工艺中需要特别注意的是要完全清洗去所有的氢氧化钠成分，否则碳酸钙颜料具有碱性，会导致在涂料中的应用出现问题。 3. 氯化钙法 此方法中的反应物通常由其它化工过程得来，例如在制造碳酸氢钠时得到的氯化铵与氢氧化钙混合
12、可产生氯化钙和氢氧化铵，氯化钙和碳酸钠反应可得到一系列非常细的碳酸钙，并且填料的颜色纯度高，颗粒的粒径分布相似。当然，需要仔细的洗去所有的氯化钠组分。氯化钙方法得到碳酸钙具有方解石晶型结构，颗粒大小通常为 8 10 m，最小的范围为 0.03 0.05 m。而石灰乳法得到的产品为文石型，颗粒大小一般为 0.2 2.0 m。 碳酸钙填料有许品级，相对密度在 2.70 2.77 之间，吸油量为 5 45 g/100 g，平均粒径从小于 1 m 到非常大的，200 号筛余物(约 300 m)通常有 25 30%，通过控制生产工艺可获得胶体范围内(小于 0.1 m)粒径分布的产品。 碳酸钙不溶在水，对
13、大部份油性树脂涂料的基料具有惰性，但其对稀酸类敏感。这一性质有利于碳酸钙在许多室内涂料中的应用，如底漆、半光漆等，在高光漆、喷漆、以及许多其它工业涂料中也有一定的应用。沉淀碳酸钙的典型性质如表 7-1 所示。表 7-1 沉淀碳酸钙的典型性质(未经表面处理) 方解石型 (粗颗粒) 文石型 (颗粒中等大小) 方解石型 (特细颗粒) 物理性质 外观 纯白色粉末 浅奶油色粉末 纯白色粉末 平均颗粒大小(m) 3.0 0.4 0.06 粒径范围 1.0 10.0 0.1 2.0 0.03 0.15 325 号筛余物，湿(%) 0.001 0.1 微量可以不计 相对密度，固体 2.65 2.65 2.65
14、吸油量(g/100 g) 28 54 58 pH 值 9.4 9.8 10.4 化学组成(%) CaCO3 99.3 98.5 98.9 MgCO3 0.04 0.84 0.04 SiO2 0.01 0.31 0.01 Fe2O3 0.004 0.15 0.003 CaSO4 0.50 0.21 1.0 Al2O3 0.02 0.18 0.02 H2O(在 100失去) 0.10 0.25 0.50 第二节 石膏 石膏应用在涂料中已经有几世纪，目前其主要是用于二氧化钛-钙复合颜料中的钙组分，在立德粉和硫化锌颜料中也有少量的应用。石膏很少作为一种单独的颜料使用，主要是因为它们在水中的溶解度和对水
15、的敏感性。硫酸钙在自然界中以石膏的形式存在，经选择后(对颜色) ，经粉碎、湿磨、水分选、干燥、筛分或用空气浮选成为成品。石膏在约 650完全脱水，成为无水物，也叫作“烧死”的硫酸钙，以此形式应用在上述几种复合颜料中。硫酸钙也可以用钙离子和硫酸离子反应制得，成为水合沉淀物，然后烧成无水物。 第三节 镁颜料 硅酸镁(H2Mg3(SiO3)4)可从天然产物中获得，其中含有滑石、皂石以及其它一些组分，其颗粒形貌主要有两种，纤维状或针状、片状或云母状。典型的硅酸镁产品一般含有 7.0% CaO，某些特殊用途的高达 15.0%。硅酸镁的相对密度为 2.60 2.98，吸油量变化很大，从 20 以至 89
16、g/100 g，折射率约为1.59，颗粒大小的分布较宽。硅酸镁对普通的涂料基料具有化学惰性，除非 CaO 的成份明显的超过 6.0%。 由于规酸镁耐久度好，并且不会在常用的油性基料中出现沉淀，适合用于室外涂料。而因为组织结构较粗，硅酸镁不能用于瓷漆，但新开发的细颗粒品级使硅酸镁的应用范围扩大。硅酸镁在外墙漆中最主要的用途是增加薄膜强度，防止开裂，主要原因是其纤维状或针状，片状或云母状的颗粒对涂膜的开裂产生了抑制作用。在室内平光漆中，硅酸镁用来控制光泽或亮度，防止流挂，同时减少流动和流平。 碳酸镁、碱性水合碳酸镁以及氧化镁是三种其它的镁化合物，分别有不同的用途。 碳酸镁在自然界中以菱镁矿存在，其开采过程与一般矿物相同，包括粉碎、研磨、分级等，主要用在水泥、橡胶产品和纸张中。虽然某些碳酸镁含量高达 45%的天然碳酸钙(白云石 )在欧洲有一定的应用，但在北美洲直接应用于涂料的场合很少。 碱性水合碳酸镁(11MgCO3
