閆梅，周強，程飛

(安徽金星鈦白(集團)有限公司，安徽，馬鞍山 243000)

0 引言

輪胎是汽車不可或缺的組成部件之一，它作為汽車性能的體現(xiàn)者，主要承擔(dān)著支撐汽車質(zhì)量、承受汽車負荷的作用。此外，輪胎還需要傳遞牽引和制動扭矩，以確保車輪與路面之間有足夠的附著力。為了保護汽車零部件不受劇烈振動和早期損壞的影響，輪胎還需要在行駛過程中減輕和吸收振動和沖擊力。為了滿足汽車高速行駛的性能要求并降低行駛時的噪聲，輪胎需要具備安全性、操縱穩(wěn)定性、舒適性和節(jié)能經(jīng)濟性等特點[1]。

鈦白粉是橡膠中一種很好的著色劑，這得益于其穩(wěn)定的物理化學(xué)性能和顆粒小的特點。鈦白粉不會損害硫化過程中的錳、銅、鎘、鈷等雜質(zhì)，也不會影響硫化過程。由于鈦白粉具有高著色力和遮蓋力，只需要使用少量的鈦白粉就能達到良好的著色效果，而對制品的伸長率和彎曲性能沒有影響。此外，鈦白粉的抗曬性能極強，即使在日光照射下也不會龜裂或變色。因此，在白色及淺色橡膠制品中，鈦白粉都是必不可少的。用鈦白粉制成的橡膠制品具有一些獨特的優(yōu)點。例如，它們具有老化慢、強度高、伸展率大、不易褪色等特點。此外，鈦白粉還具有填充、防老化、耐酸堿等作用，并在硅橡膠中具有補強作用。因此，在橡膠工業(yè)中，鈦白粉是不可或缺的。

在汽車輪胎以及膠鞋、橡膠地板、手套等制品中，鈦白粉主要以銳鈦型為主。然而，為了滿足汽車輪胎的使用要求，通常會加入一定量的金紅石型產(chǎn)品。這種金紅石型鈦白粉能夠抵抗日光和大氣的作用，避免輪胎發(fā)生變色、粉化、失光等問題。

1 汽車輪胎專用鈦白粉的發(fā)展趨勢

1.1 汽車輪胎工業(yè)的發(fā)展趨勢

雖然我國輪胎工業(yè)起步較晚，但從工業(yè)宏觀角度來看，以正確的方向引導(dǎo)行業(yè)的整體發(fā)展水平，優(yōu)化經(jīng)濟價值的穩(wěn)定運行，并拓展生態(tài)發(fā)展趨勢。在我國工業(yè)機械化發(fā)展過程中，需要根據(jù)輪胎的整體需求進行評估和配置，并調(diào)整輪胎行業(yè)的發(fā)展速度[2]。

1.2 不同汽車對輪胎要求分析

參考現(xiàn)階段的汽車檢測可執(zhí)行安全要素，進行質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)水平的量化評估。回溯到20 世紀(jì)70 年代，聯(lián)邦機動車安全標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，車輪胎的指標(biāo)必須符合實際轎車的安全性能要求。從執(zhí)行這些標(biāo)準(zhǔn)的角度出發(fā)，分析轎車輪胎的復(fù)檢方式，其中涵蓋了耐久性、高速性能、強度以及無輪胎脫圈阻力測試等方面。同時，參考公共性能指標(biāo)水平，對強度、內(nèi)輪胎脫圈性等進行復(fù)查分析，以深入了解耐久性強度擴展的范圍和關(guān)系。在公共汽車標(biāo)準(zhǔn)輪胎測試標(biāo)準(zhǔn)號中，參考標(biāo)準(zhǔn)汽車的實際運行水平，以確定輪胎的統(tǒng)一規(guī)定。按照這些符合規(guī)定的輪胎尺寸比例，進一步分析負載荷、高速性能等測試標(biāo)準(zhǔn)。

對載貨汽車，在輪胎操作可行規(guī)范中，需要對載重體的輪胎外緣尺寸進行測量，分析耐久性實驗的測試方式，以確保其符合實際操作規(guī)范的基本要求。在汽車工業(yè)的發(fā)展過程中，必須對輪胎進行安全性、互換性及性能水平的全面評估，以提高整體參考評估的要求標(biāo)準(zhǔn)。為了提升輪胎指標(biāo)的協(xié)調(diào)水平，參考實際輪胎參數(shù)，明確技術(shù)指標(biāo)，專業(yè)從事輪胎、輪輞的安全要點分析，并結(jié)合國際標(biāo)準(zhǔn)化流程，確定成品檢測的技術(shù)方式[3]。

1.3 鈦白粉在汽車輪胎中的作用

作為汽車輪胎的主要原材料之一，鈦白粉在汽車輪胎中作為主要的著色劑和填充劑，具有廣泛的市場和發(fā)展前景。目前，應(yīng)用于汽車輪胎的鈦白粉原料主要是以硫酸法制備。在生產(chǎn)工藝方面，鈦白粉鹽處理是關(guān)鍵步驟之一。通過在煅燒工序中引入DCS 控制工藝，可以降低煅燒溫度，并抑制金紅石型和銳鈦型的含量。這一步驟的改進能夠提高產(chǎn)品質(zhì)量和性能。此外，在后處理過程中，采用硅鋁包膜技術(shù)可以提高銳鈦型鈦白粉的耐磨性及耐候性[4]。

2 汽車輪胎鈦白粉晶型及加工工藝

2.1 汽車輪胎鈦白粉晶型

(1)鈦白粉主要分為三種類型：金紅石型、銳鈦型和板鈦型。然而，由于板鈦型的晶體結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定，因此沒有應(yīng)用價值。在市場上流通的主要是金紅石型和銳鈦型鈦白粉。金紅石型鈦白粉的晶格比銳鈦型更致密和穩(wěn)定，因此具有更好的耐候性和耐水性。相比之下，銳鈦型的晶格空間較大，相對不太穩(wěn)定，其耐候性也稍差一些。在鈦白粉的消費市場中，金紅石型鈦白粉占據(jù)了主導(dǎo)地位，市場份額達到70%～80%。然而，銳鈦型鈦白粉的產(chǎn)量較低，占比也較少。這主要是由于銳鈦型在晶格上存在一些缺陷，導(dǎo)致其耐候性較差。不過值得注意的是，銳鈦型鈦白粉的晶型轉(zhuǎn)化溫度較低，遠低于金紅石型的轉(zhuǎn)化溫度。這一特點使得在轉(zhuǎn)窯工序中能夠顯著降低天然氣的單耗，從而在鈦白粉的成本控制方面具備較大優(yōu)勢。這種優(yōu)勢能夠有效提高銳鈦型鈦白粉的市場競爭力。

(2) 銳鈦型鈦白粉主要用于汽車輪胎、膠鞋、橡膠地板和手套等產(chǎn)品，通常是主要使用的類型。然而，對于汽車輪胎的使用要求，為了抵抗日光和大氣的作用，避免發(fā)生變色、粉化、失光等現(xiàn)象，通常會加入一定量的金紅石型鈦白粉。市場上流通的鈦白粉主要是金紅石型和銳鈦型，汽車輪胎制造廠商需要將兩種類型的鈦白粉混合使用以達到所需性能。

(3) 金紅石型鈦白粉相較于銳鈦型鈦白粉具有更高的精密度效果。根據(jù)物理性質(zhì)的實際情況，對其折射率、紫外線、臨界常數(shù)等進行能力評估，同時參考遮蓋力、著色力等因素進行分析，并對銳鈦型TiO2的可見方式進行調(diào)整，注意評估數(shù)據(jù)的反射水平。在催化氧化活性的作用下，調(diào)整著色材料的耐久性和穩(wěn)定性，優(yōu)化金紅石整體性能的發(fā)揮。根據(jù)整體市場占比評論，不斷提升金紅石的生產(chǎn)工藝。在我國鈦白粉工藝中，采用硫酸生產(chǎn)工藝較為常見，因此需要根據(jù)產(chǎn)品的實際性能來控制金紅石的產(chǎn)量。高檔金紅石的實際需求配比中，低檔滯銷的情況較為明顯。為了提升技術(shù)、設(shè)備、工藝等多方面的原因，需要結(jié)合現(xiàn)有的各項條件約束關(guān)系，分析TiO2工藝的直接轉(zhuǎn)換效果，并分析其實際的現(xiàn)實意義。

2.2 加工工藝

2.2.1 溫度控制

根據(jù)常規(guī)配比規(guī)定，分析TiO2轉(zhuǎn)化為金紅石的溫度范圍，并將其控制在610～915 ℃之間。同時，關(guān)注銳鈦型轉(zhuǎn)化為金紅石的實際狀況，并分析煅燒溫度的影響。值得注意的是，TiO2的轉(zhuǎn)換屬于銳鈦結(jié)構(gòu)，這是一個不可逆的過程。因此，需要嚴(yán)謹?shù)貐⒖紲囟群蜁r間的參數(shù)，以實現(xiàn)TiO2變化的調(diào)控，并確保溫度和時間函數(shù)的完整性。在退臺礦產(chǎn)配比過程中，需特別關(guān)注高加熱溫度和時間下的數(shù)據(jù)評估。為了提高生產(chǎn)能耗配比水平，提高成本量，并克服各種困難。在此過程中，要特別控制煅燒時間和煅燒溫度。為了達到這一目標(biāo)，可以從研究鈦白粉鹽處理生產(chǎn)工藝入手；在煅燒工序中引入DCS 控制工藝以降低煅燒溫度，并控制金紅石型和銳鈦型的含量。在后處理工序中，采用硅鋁包膜技術(shù)來提升鈦白粉的耐候性和耐磨損性能。

煅燒的晶型轉(zhuǎn)化溫度控制在700～800 ℃之間，得到的鈦白粉為銳鈦型鈦白粉，而溫度控制在950～1 050 ℃之間，得到的鈦白粉為金紅石型鈦白粉。本項目將溫度控制在800～950 ℃之間，并控制金紅石型轉(zhuǎn)化率在60%～70%之間。這樣的條件可以使鈦白粉粒子在轉(zhuǎn)窯中脫水、脫硫的速率提高，晶型成長速度均勻，粒子大小穩(wěn)定在0.3 mm。這種條件可以有效減少二氧化鈦晶格缺陷及表面化學(xué)活性點的出現(xiàn)頻率，從而保持遮蓋力、白度、底層色相等顏料性能的穩(wěn)定。同時，60%～70%的金紅石型轉(zhuǎn)化率也確保了鈦白粉在應(yīng)用時的耐候性。

2.2.2 增加添加劑

在煅燒工藝中，通過添加少量的添加劑，可以改善現(xiàn)有的操作性能，并實現(xiàn)鈦白粉整體生產(chǎn)工藝步驟的升級。然而，如果直接煅燒偏鈦酸，所得產(chǎn)品的顆粒往往會過硬，導(dǎo)致色相顏料整體性能水平不佳。為了解決這個問題，在煅燒之前向偏鈦酸中添加礦化處理劑，以控制煅燒的溫度、條件、色相、光澤度、消色力、遮蓋力等參數(shù)，同時控制顆粒精細度、大小比例等。通過這些措施，可以獲得具有良好顏料性能的產(chǎn)品。

2.2.3 煅燒工序

煅燒工序?qū)︹伆追鄣陌锥群驼谏w力具有顯著影響。整個煅燒過程涉及偏鈦酸的脫水、脫硫、二氧化鈦粒子的成長、聚集、晶型穩(wěn)定與轉(zhuǎn)化等多個環(huán)節(jié)。隨著煅燒過程的進行，鈦白粉的物理化學(xué)性質(zhì)發(fā)生變化，顏料性能逐漸穩(wěn)定。

2.2.4 提高耐候性

耐候性是指鈦白粉顏料在填入基料后，在氧氣和水分同時存在的情況下，抵御紫外線侵蝕的能力。如果鈦白粉及其同類產(chǎn)品的耐候性能較差，放置在空氣中一段時間后，可能會出現(xiàn)失光褪色、粉化、變脆等現(xiàn)象。此外，鈦白粉的附著力、耐水滲透性、耐磨性能等也可能出現(xiàn)下降的情況。因此，在晶型相同的基礎(chǔ)上，鈦白粉的光化學(xué)性質(zhì)與比表面積是影響涂膜耐候性和耐磨性的主要原因。通常，為了提高鈦白粉的各項光學(xué)性能，增加二氧化鈦的比表面積到某特定范圍是鈦白粉顏料設(shè)計的主要工作之一。因此，為了有效改善金紅石型鈦白粉的耐候性和耐磨性，只能通過降低其表面的光化學(xué)活性入手。

3 汽車輪胎鈦白粉的應(yīng)用價值及研發(fā)趨勢

3.1 提升鈦白粉工藝的操作規(guī)范

汽車輪胎的制造需要采用專用的鈦白粉工藝，以提高表面的活性水平。在此過程中，需要注意著色力、填充劑的配比，并控制實際硫化制品工藝的強度、硬度、磨損度、抗熱老化水平等參數(shù)，以提升鈦白粉工藝的操作規(guī)范性。在使用過程中，汽車輪胎鈦白粉工藝需要注意汽車鈦白粉和輪胎的實際特性，參考溫度實際改變的水平，并對硬度量進行調(diào)節(jié)。此外，為了降低油耗水平并調(diào)整制動性能效果，還需要注意改變性能下的硬度比例，調(diào)整實際的輪胎配比工藝，以及生熱控制量。

3.2 汽車輪胎鈦白粉操作應(yīng)用

鈦白粉工藝是一種白色顏料，其實際密度水平相對較小，但在同等白色顏料中，其質(zhì)量較大，且顏料的配比體積較高。在高溫下，鈦白粉會轉(zhuǎn)變?yōu)榻鸺t石。為了優(yōu)化這一過程，可以通過調(diào)整二氧化鈦的配比流程，并對熔點、沸點等參數(shù)進行調(diào)節(jié)，以減少工業(yè)損耗。此外，通過調(diào)整二氧化鈦的介質(zhì)量，可以進一步優(yōu)化其電化學(xué)性能水平。在評估二氧化鈦的半導(dǎo)體性能時，參考電導(dǎo)率、溫度水平等進行調(diào)節(jié)，并控制其對缺氧量的敏感度。作為一種穩(wěn)定性材料，二氧化鈦具有良好的補強效果。在鈦白粉工藝中，通常會以提升橡膠為補強劑，并注意將用量控制在約80%的水平，以拓展橡膠在多個領(lǐng)域的應(yīng)用。

3.3 汽車輪胎鈦白粉應(yīng)用價值

為了提升輪胎的環(huán)保、節(jié)能和舒適性能，需要對鈦白粉工藝的實際應(yīng)用方式進行優(yōu)化，并調(diào)整輪胎的配比要求。通過調(diào)整濕度，可以改善牽引力，確保行駛安全性。此外，還可以通過控制阻力、燃油量的排放水平、耐磨性能和使用壽命等參數(shù)，來獲取整體性能標(biāo)準(zhǔn)。在胎面膠中，鈦白粉的應(yīng)用是必不可少的。

3.4 汽車輪胎鈦白粉研發(fā)趨勢

在制備工藝中，鹽處理后的偏鈦酸經(jīng)過回轉(zhuǎn)窯中的高溫脫水、脫硫及晶型轉(zhuǎn)化等過程，形成具有顏料性能的鈦白粉。煅燒的目的是除去水分和殘余的三氧化硫，同時還可以將銳鈦型轉(zhuǎn)化為金紅石型。目前研究的是同時存在銳鈦型和金紅石型的鈦白粉，煅燒工序極大地節(jié)約了成本，滿足了節(jié)能和環(huán)保的要求。煅燒工序?qū)︹伆追鄣陌锥群驼谏w力影響較大。整個煅燒過程包括偏鈦酸脫水、脫硫、二氧化鈦粒子的成長、聚集、晶型穩(wěn)定與轉(zhuǎn)化等諸多環(huán)節(jié)。隨著煅燒過程的進行，鈦白粉的物理化學(xué)性質(zhì)發(fā)生變化，顏料性能逐漸穩(wěn)定，提升制備工藝合理性[5]。

4 結(jié)語

綜上所述，在汽車輪胎的綜合工藝應(yīng)用中，需要不斷提高其耐候性、分散性、抗老化性，并改善鈦白顆粒在介質(zhì)中的分散性等應(yīng)用性能。我國的汽車輪胎市場廣泛，需求量大。二氧化鈦作為重要的橡膠著色劑、填充劑，可以提高橡膠的耐熱性、耐光性，并且增強輪胎的耐磨耐候性質(zhì)。在保持或降低成本的基礎(chǔ)上提高輪胎質(zhì)量，更好地滿足用戶需求。未來市場前景可觀，具有良好的市場應(yīng)用價值。隨著人們對環(huán)保和節(jié)能的日益重視，降低輪胎滾動阻力、節(jié)約汽車燃料消耗、降低汽車廢氣排放量將成為人們的普遍追求。