高性能輪胎用橡膠材料發(fā)展分析

王剛 王金帥 孫成林

【摘要】高性能輪胎具備低滾動(dòng)阻力、良好的耐磨性和抗滑性的特點(diǎn)。所以高性能輪胎就會(huì)使用到橡膠材料。本文針對(duì)高性能輪胎對(duì)橡膠材料的選擇對(duì)其發(fā)展的影響進(jìn)行了一定的探索。

【關(guān)鍵詞】高性能;輪胎;橡膠材料;發(fā)展

引言

在社會(huì)經(jīng)濟(jì)不斷發(fā)展的背景下，人們的生活水平持續(xù)上升，汽車已經(jīng)普遍存在于社會(huì)之中。但是汽車排放的二氧化碳嚴(yán)重污染了環(huán)境，相關(guān)政府部門對(duì)汽車耗油量情況進(jìn)行控制，而造成汽車消耗油量的原因是汽車輪胎的滾動(dòng)阻力。所以要對(duì)汽車輪胎的阻力進(jìn)行控制，才能緩解環(huán)境污染的問(wèn)題。而高性能輪胎具備的低滾動(dòng)阻力就能夠改善汽車的耗油量。

1高性能輪胎適合的橡膠材料

為了能夠適應(yīng)高性能輪胎的發(fā)展，由于橡膠種類繁多，增加了對(duì)橡膠材料選擇難度。傳統(tǒng)的輪胎表面選擇天然、乳聚丁苯和順丁三種橡膠。順丁橡膠具備低滾動(dòng)阻力，良好的耐磨性，但是抗滑性能較差;乳聚丁苯橡膠與順丁橡膠的性能相反，具備良好的耐磨性和抗滑性能，但是輪動(dòng)阻力較大;天然橡膠的性能介于這兩種橡膠之間。所以要想做到適合于高性能輪胎使用的橡膠材料，需要橡膠材料同時(shí)具備低滾動(dòng)阻力、良好的耐磨性和抗滑性，將這三種橡膠同時(shí)使用也發(fā)揮不了作用。

相關(guān)研究表明，橡膠材料的損耗因子的數(shù)值和輪胎表面在行駛過(guò)程中的性能有關(guān)。當(dāng)溫度小于負(fù)60℃時(shí)，損耗因子的數(shù)值越高，這時(shí)候橡膠材料的耐磨性能較好;當(dāng)溫度在0～30℃左右時(shí)，耗因子的數(shù)值越高，這時(shí)候橡膠材料的抗滑性能較好;當(dāng)溫度在50～70℃左右時(shí)，耗因子的數(shù)值越低，這時(shí)候橡膠材料的滾動(dòng)阻力就低。所以只有滿足這些條件時(shí)，橡膠材料才被適用于高性能輪胎。

2高性能輪胎橡膠材料

隨著時(shí)代的不斷發(fā)展，現(xiàn)階段已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了很多種符合高性能輪胎的橡膠種類，下面對(duì)幾種較常見的分享給大家。

2.1環(huán)氧化天然橡膠

天然橡膠乳的主要成分是甲酸和過(guò)氧化氫。天然橡膠與白炭和黑炭緩和之后，具有低滾動(dòng)阻力、良好的耐磨性和抗滑性能，能夠在汽車輪胎使用過(guò)程中降低耗油量，是制作高性能輪胎的理想橡膠材料。

2.2溶液聚合丁苯橡膠

溶液聚合丁苯不同于乳聚丁苯，溶液聚合丁苯橡膠中不含凝膠、具有低滾動(dòng)阻力和良好的耐磨性，還具有抵抗低溫的性能;溶液聚合丁苯也不同于順丁橡膠，溶液聚合丁苯橡膠中具備良好的拉伸能力和抗滑性能，還具有耐撕裂的優(yōu)點(diǎn);從工藝層面來(lái)說(shuō)，溶液聚合丁苯具有較好的流動(dòng)性、壓出的表面不粗糙[1]。這種橡膠材料是國(guó)外發(fā)展較快的優(yōu)質(zhì)橡膠，比較適合于高性能輪胎的制作。

2.3集成橡膠

新型集成橡膠主要是由丁二烯、苯乙烯、異戊二烯等多種分子之間進(jìn)行設(shè)計(jì)和優(yōu)化組合而成的，集成橡膠材料具有低滾動(dòng)阻力、良好的耐磨性和抗滑性。將所有橡膠材料的優(yōu)點(diǎn)都集中起來(lái)，彌補(bǔ)各材料中的缺點(diǎn)。這種集成橡膠還具有良好的動(dòng)態(tài)力學(xué)和物理性能。現(xiàn)階段，我國(guó)主要橡膠類型有無(wú)規(guī)型、線型嵌段型、星型無(wú)規(guī)型以及星型嵌段型四種類型，這幾種類型是理想狀態(tài)下的高性能輪胎面料。通過(guò)對(duì)以上四種材料理想材料的合理、科學(xué)的應(yīng)用，可以加強(qiáng)輪胎的抗磨擦、耐熱等性能，對(duì)輪胎的發(fā)展具有積極意義。

2.4充油天然橡膠

隨著時(shí)代的不斷發(fā)展，現(xiàn)階段對(duì)于輪胎的發(fā)展提出了新的要求，不僅要具有良好的干濕路面抓地性能，而且還要具備優(yōu)良的耐熱、耐凍性能，在冬季不會(huì)因?yàn)樘鞖夂涑霈F(xiàn)輪胎收縮，也不會(huì)因?yàn)樘鞖庋谉嵩斐奢喬ヅ蛎洝＝?jīng)過(guò)大量的數(shù)據(jù)表明，通過(guò)將充油天然橡膠代替充油丁苯橡膠，不僅能夠增加輪胎各方面的性能，而且還能有效降低輪胎的滾動(dòng)能力，另外，在冰面上以及濕滑地區(qū)，顯著提高了輪胎的抓地性能，由此可見，在輪胎的發(fā)展過(guò)程中，通過(guò)合理的運(yùn)用充油天然橡膠，可以改變輪胎的性能，對(duì)推進(jìn)輪胎行業(yè)的發(fā)展具有積極意義。

3橡膠在高性能輪胎中的應(yīng)用前景

通過(guò)采取一些化學(xué)措施，能夠改變環(huán)氧天然橡膠的結(jié)構(gòu)性質(zhì)，進(jìn)而使其各方面的性能得到顯著提高，同時(shí)也能作為一種理想化的輪胎材料。但是由于其生產(chǎn)造價(jià)較高，在輪胎行業(yè)中的發(fā)展受到了一定的限制，隨著科技的不斷發(fā)展、生產(chǎn)水平、生產(chǎn)力度的不斷提高，目前這種高性能的橡膠成產(chǎn)成本逐漸降低，已經(jīng)能被很多輪胎成家所接受，所以這種高性能橡膠有望在輪胎行業(yè)中的到廣泛應(yīng)用[2]。

溶液聚合丁苯橡膠是近幾十年來(lái)快速發(fā)展的合成橡膠，由于其具有高強(qiáng)化的耐磨性能以及強(qiáng)大的抓地力等諸優(yōu)點(diǎn)，其在高速輪胎方面的發(fā)展較好，20世紀(jì)中后期我國(guó)在合成橡膠方面的相關(guān)技術(shù)還不夠成熟。但是隨著我國(guó)的社會(huì)地位以及科學(xué)技術(shù)不斷提升，現(xiàn)階段已經(jīng)掌握了這種合成橡膠的合成技術(shù)，并在輪胎行業(yè)中得到了一定的應(yīng)用，對(duì)推進(jìn)了我國(guó)輪胎行業(yè)的發(fā)展具有重要意義。

制造輪胎的最理想的橡膠材料在20世紀(jì)中后期登上例使舞臺(tái)，發(fā)達(dá)國(guó)家已經(jīng)研發(fā)出四類理想型的高性能材料，一經(jīng)推廣就迅速得到輪胎行業(yè)的廣泛應(yīng)用。我國(guó)作為輪胎生產(chǎn)大國(guó)，2010年制造的輪胎高達(dá)7.9億條，其中高性能子午胎輪胎占據(jù)62.8%，產(chǎn)量位居全球第二。但是我國(guó)21世紀(jì)初，在高性能橡膠研發(fā)上的實(shí)驗(yàn)基地并不多，高性能輪胎僅僅是實(shí)驗(yàn)室中的小型實(shí)驗(yàn)產(chǎn)品，并沒(méi)有得到大范圍的應(yīng)用，造成這種現(xiàn)象的主要原因是由于我國(guó)的高性能橡膠研發(fā)技術(shù)不夠完善。但是，我國(guó)已經(jīng)加大了在高性能橡膠的研發(fā)力度，可以想象，一旦我國(guó)在高性能橡膠研發(fā)技術(shù)成熟，再結(jié)合著我國(guó)現(xiàn)階段的經(jīng)濟(jì)發(fā)展趨勢(shì)，一定會(huì)大幅度提升我國(guó)在全球的地位。

4高性能輪胎利用橡膠材料的發(fā)展趨勢(shì)

隨著經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，現(xiàn)階段全球?qū)喬サ男阅芴岢隽烁叩馁|(zhì)量、性能要求。隨著生態(tài)環(huán)境日益惡化，各個(gè)企業(yè)想要穩(wěn)定的發(fā)展，應(yīng)當(dāng)遵循綠色環(huán)保作為發(fā)展的核心。綠色環(huán)保、高性能化的發(fā)展，將成為輪胎行業(yè)的發(fā)展目標(biāo)。隨著橡膠運(yùn)用技術(shù)的不斷進(jìn)步，很多橡膠材料已經(jīng)被應(yīng)用到高性能輪胎制造中，通過(guò)對(duì)這些材料的應(yīng)用，顯著增強(qiáng)了輪胎的各項(xiàng)性能，從而推進(jìn)了輪胎行業(yè)的發(fā)展[3]。現(xiàn)階段橡膠材料朝著更加細(xì)致化、多元化、高性能化的方向發(fā)展，在發(fā)展的過(guò)程中，也出現(xiàn)了很多環(huán)保型合成橡膠材料，這種材料在制作的過(guò)程中，符合一定的環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)，并且性能表現(xiàn)也很出色。

5結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，運(yùn)用先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)，通過(guò)改變橡膠的內(nèi)部結(jié)構(gòu)來(lái)增強(qiáng)橡膠的性能。隨著全球經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，對(duì)輪胎行業(yè)的質(zhì)量、性能要求逐漸升高，通過(guò)在橡膠制造過(guò)程中，運(yùn)用高性能橡膠材料，能顯著提升輪胎的質(zhì)量，符合國(guó)際對(duì)輪胎的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，進(jìn)而促進(jìn)了輪胎行業(yè)的發(fā)展。

參考文獻(xiàn)

[1]張建， 王國(guó)林， 秦文龍，等. 橡膠材料參數(shù)對(duì)輪胎硫化特性的影響[J]. 橡膠工業(yè)， 2017， 64（1）：9-13.

[2]張金云， 劉肖英， 鄧世濤，等. 高性能輪胎直壓硫化技術(shù)的開發(fā)[J]. 中國(guó)塑料， 2018， 32（5）：90-97.

[3]吳友平， 張立群. 高性能輪胎用橡膠納米復(fù)合材料的制備與性能[J]. 科學(xué)通報(bào)， 2016， 61（31）：3371-3378.