孫志超 于國(guó)強(qiáng) 宋和福

摘要：合成橡膠是三大合成材料，是國(guó)際公認(rèn)的戰(zhàn)略物資，在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中不可替代的作用，也關(guān)系到國(guó)家支柱產(chǎn)業(yè)和國(guó)防。目前，70%的合成橡膠用于制造輪胎。我國(guó)是第一大合成橡膠和輪胎生產(chǎn)國(guó)家，但卻不是合成橡膠和輪胎工業(yè)強(qiáng)國(guó)。隨著時(shí)代發(fā)展，法國(guó)的米其林公司推出了“綠色輪胎”的環(huán)保概念。綠色輪胎具有節(jié)能、環(huán)保和安全的優(yōu)點(diǎn)，而且還有滾動(dòng)阻力低、油耗低、運(yùn)行穩(wěn)定性好等特點(diǎn)。綠色輪胎使用復(fù)合材料制造，每年能節(jié)省大量的燃油，而且避免了二氧化碳排放，對(duì)資源節(jié)約和環(huán)境保護(hù)具有重要意義。當(dāng)前每個(gè)國(guó)家都推出了各種政策，從而推動(dòng)綠色輪胎的發(fā)展

關(guān)鍵詞：高性能輪胎;合成橡膠;復(fù)合材料技術(shù)

輪胎是通過(guò)特種成型機(jī)將輪胎坯料經(jīng)硫法制備而成，不同的零件如胎面、線圈墊片（三角形）、氣密襯里等對(duì)材料性能有不同的要求。作為原胎面材料，滾動(dòng)阻力低，耐磨性高，濕滑度高，對(duì)橡膠原料的結(jié)構(gòu)和性能有更高的要求，增強(qiáng)了橡膠與填料復(fù)合材料的結(jié)構(gòu)和性能，對(duì)橡膠和填料加工提出了更高要求。目前，綠色輪胎胎面橡膠原料中主要有可溶性聚丁二烯和稀土丁橡膠。這兩種橡膠的粒徑僅為10-20納米左右，含有納米二氧化硅（白炭黑）形成納米復(fù)合材料，用于制造綠色輪胎胎面材料，這已成為輪胎行業(yè)的共識(shí)。我國(guó)在橡膠原料合成、納米二氧化硅填料、橡膠/填料納米復(fù)合材料加工、輪胎設(shè)計(jì)制造等方面的研究和產(chǎn)業(yè)化取得了很大進(jìn)展，為綠色輪胎的發(fā)展做出了貢獻(xiàn)。

一、天然橡膠

天然橡膠（NR）是非極性橡膠。盡管具有很好的電學(xué)性能，但易溶于非極性溶劑，所以耐油性和有機(jī)溶劑性較差。NR分子中含有不飽和雙鍵，因此耐熱、耐氧老化、耐臭氧、耐紫外線性能比較差，限制了其在某些特殊場(chǎng)合的使用。然而，改性可以大大增加NR的使用范圍。

（一）環(huán)氧化天然橡膠（ENR）

環(huán)氧天然橡膠（ENR）是由天然橡膠（NR）通過(guò)化學(xué)改性而成的一種特殊的天然橡膠。與NR相比，ENR具有完全不同的粘彈性和熱力學(xué)性能，如優(yōu)良的氣密性、粘附性、抗?jié)窕砸约傲己玫哪陀托浴NR能夠和極性填充劑相互結(jié)合，如果沒(méi)有填充劑的時(shí)候，ENR硫化膠需要保持NR的高模量以及拉伸強(qiáng)度。ENR50的耐油性以及阻尼性比較好，而且滾動(dòng)阻力低于NR，在濕路面抓著性明顯好于充油丁苯橡膠（OESBR）。將其用在輪胎面膠的時(shí)候，如果沒(méi)有偶聯(lián)劑，ENR和白炭黑強(qiáng)相互作用可以提升低滾動(dòng)阻力以及濕路面抓著力綜合性能，ENR25和白炭黑填充劑混合取得最佳的耐磨性。同時(shí)ENR的Tg隨著環(huán)氧化程度增加出現(xiàn)提升，這可以很好的改善胎面膠的綜合性能。

（二）充油天然橡膠

隨著全天候輪胎的推出，輪胎不但要求在干燥和潮濕的道路上有良好的抓地力，還要求在冬季也有良好的冰上牽引力。結(jié)果表明，當(dāng)OESBR部分替換為OENR時(shí)，不僅滾動(dòng)阻力大大降低，而且當(dāng)OESBR替換為25%-50%OENR時(shí)，冰面抓著性能也可以得到改善（對(duì)滑溜性能無(wú)不良影響）。因此，OENR也是一種高品質(zhì)的全天候輪胎材料。

（三）接枝天然橡膠

當(dāng)前，研究最多的是甲基丙烯酸甲酯（MMA）與NR的接枝共聚。MMA接枝NR具有高伸長(zhǎng)率、高硬度，還有良好的抗沖擊性、抗彎性、抗裂性和動(dòng)態(tài)疲勞性能、附著力和良好的填充性。在工業(yè)上主要用于制造具有良好沖擊性能的彈性制品，如輪胎中的氣密層。若與丁苯橡膠混合，可作珠江三角洲橡膠。它的橡膠強(qiáng)度和與線圈的附著力顯著提高，可以增加線圈的剛度，保持鋼圈形狀穩(wěn)定。

（四）高純度天然橡膠

日本住友橡膠工業(yè)公司開(kāi)發(fā)出一種高純天然橡膠，稱為“UPNR”（超純天然橡膠）。該公司表示，他們正在使用“4D納米”專利技術(shù)過(guò)濾輪胎中使用的天然橡膠中的雜質(zhì)。采用4D納米設(shè)計(jì)的天然橡膠加工技術(shù)，克服了以往嘗試去除雜質(zhì)存在的問(wèn)題，可以去除天然橡膠保護(hù)分子，因?yàn)樵诩訜釙r(shí)更容易逆行變質(zhì)，橡膠分子有助于加強(qiáng)橡膠分子對(duì)微結(jié)構(gòu)和炭黑的結(jié)合，生產(chǎn)有助于提高輪胎的節(jié)油性能，提高橡膠的耐久性。

二、聚丁二烯橡膠

（一）胎面膠

1載重汽車輪胎胎面膠

當(dāng)前，載重輪胎胎面膠以天然橡膠為主。天然橡膠用作卡車輪胎胎面膠，具有良好的耐磨性、抓地性、耐熱性和低滾動(dòng)阻力的綜合平衡。然而，隨著三軸掛車采用寬斷面單胎而非雙胎，卡車輪胎的使用條件變得越來(lái)越苛刻。當(dāng)這些拖車在高溫下長(zhǎng)途旅行時(shí)，胎面肩脊需要高的抗撕裂性。通過(guò)添加幾片丁二烯橡膠來(lái)降低輪胎的溫度，可以提高輪胎的彈性。

2節(jié)油輪胎胎面膠

聚丁二烯橡膠和聚丁二烯橡膠可用于節(jié)油輪胎胎面膠。這種胎面膠在輪胎抓地力和磨損方面的綜合平衡是最好的，滾動(dòng)阻力低，節(jié)省5%的燃油。該技術(shù)使用白炭黑和硅烷增強(qiáng)BR/SSBR和膠水。雖然可以使用不同的丁苯，但含有25%苯乙烯和75%乙烯基的油填充丁烯是整個(gè)二氧化硅配方的理想選擇，例如商標(biāo)為Buna5025-1HM的丁苯。保持BR增加到40%，而聚丁烯和白色木炭黑減少滾動(dòng)阻力，增加輪胎抓地力在雪和潮濕的道路。

3航空輪胎胎面膠

55～75份順式-1，4-聚異戊二烯橡膠與25～45份中乙烯基含量聚丁二烯橡膠（乙烯基含量約為30%～50%，最好是35%～48%，其中順式一1，4-結(jié)構(gòu)含量約為10%～40%，反式-1-4-結(jié)構(gòu)含量約為15%～50%）并用，可提高航空輪胎胎面膠的高溫耐久性。

（二）胎側(cè)膠

聚丁二烯橡膠的最大用途是用于子午線輪胎輪胎側(cè)。輪胎側(cè)面是各種彎曲部位，起到緩沖路面沖擊的作用。今天，大多數(shù)輪胎都是低截面輪胎，變形很大，側(cè)軌很窄，需要有最好的切割阻力來(lái)生長(zhǎng)。據(jù)介紹，NR/BR與6PPD（苯二胺50：50）膠粘劑組合具有最好的抗裂性和抗生長(zhǎng)性，具有良好的抗損傷性和較長(zhǎng)的使用壽命。

（三）胎圈膠

包布膠的胎圈膠需要保持一定硬度，要具有很高的耐磨性，還要可以加工。BunaCB65（聚丁二烯橡膠）的使用性能平衡比較好，可以被普遍使用。使用BR作為胎圈膠可以提升耐磨性，避免生熱，使回彈性也能得到改善。

（四）胎體膠

高乙烯基含量聚丁二烯橡膠（VBR）和天然橡膠合并使用為胎體膠，還能增強(qiáng)耐老化性，也能提高抗硫化返原性能。

結(jié)語(yǔ)：

隨著技術(shù)的進(jìn)步，橡膠技術(shù)取得了快速發(fā)展，極大促進(jìn)了輪胎工業(yè)水平的提升。當(dāng)前特種橡膠發(fā)展速度非?？?，相信在以后的應(yīng)用過(guò)程中，一定會(huì)使橡膠技術(shù)取得更大進(jìn)步，獲得更好的應(yīng)用。

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