高性能輪胎用橡膠材料發展分析

王剛 王金帥 孫成林

【摘要】高性能輪胎具備低滾動阻力、良好的耐磨性和抗滑性的特點。所以高性能輪胎就會使用到橡膠材料。本文針對高性能輪胎對橡膠材料的選擇對其發展的影響進行了一定的探索。

【關鍵詞】高性能;輪胎;橡膠材料;發展

引言

在社會經濟不斷發展的背景下，人們的生活水平持續上升，汽車已經普遍存在于社會之中。但是汽車排放的二氧化碳嚴重污染了環境，相關政府部門對汽車耗油量情況進行控制，而造成汽車消耗油量的原因是汽車輪胎的滾動阻力。所以要對汽車輪胎的阻力進行控制，才能緩解環境污染的問題。而高性能輪胎具備的低滾動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

為了能夠適應高性能輪胎的發展，由于橡膠種類繁多，增加了對橡膠材料選擇難度。傳統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，需要橡膠材料同時具備低滾動阻力、良好的耐磨性和抗滑性，將這三種橡膠同時使用也發揮不了作用。

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

2高性能輪胎橡膠材料

隨著時代的不斷發展，現階段已經發現了很多種符合高性能輪胎的橡膠種類，下面對幾種較常見的分享給大家。

2.1環氧化天然橡膠

天然橡膠乳的主要成分是甲酸和過氧化氫。天然橡膠與白炭和黑炭緩和之后，具有低滾動阻力、良好的耐磨性和抗滑性能，能夠在汽車輪胎使用過程中降低耗油量，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，還具有耐撕裂的優點;從工藝層面來說，溶液聚合丁苯具有較好的流動性、壓出的表面不粗糙[1]。這種橡膠材料是國外發展較快的優質橡膠，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行設計和優化組合而成的，集成橡膠材料具有低滾動阻力、良好的耐磨性和抗滑性。將所有橡膠材料的優點都集中起來，彌補各材料中的缺點。這種集成橡膠還具有良好的動態力學和物理性能。現階段，我國主要橡膠類型有無規型、線型嵌段型、星型無規型以及星型嵌段型四種類型，這幾種類型是理想狀態下的高性能輪胎面料。通過對以上四種材料理想材料的合理、科學的應用，可以加強輪胎的抗磨擦、耐熱等性能，對輪胎的發展具有積極意義。

2.4充油天然橡膠

隨著時代的不斷發展，現階段對于輪胎的發展提出了新的要求，不僅要具有良好的干濕路面抓地性能，而且還要具備優良的耐熱、耐凍性能，在冬季不會因為天氣寒冷出現輪胎收縮，也不會因為天氣炎熱造成輪胎膨脹。經過大量的數據表明，通過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能力，另外，在冰面上以及濕滑地區，顯著提高了輪胎的抓地性能，由此可見，在輪胎的發展過程中，通過合理的運用充油天然橡膠，可以改變輪胎的性能，對推進輪胎行業的發展具有積極意義。

3橡膠在高性能輪胎中的應用前景

通過采取一些化學措施，能夠改變環氧天然橡膠的結構性質，進而使其各方面的性能得到顯著提高，同時也能作為一種理想化的輪胎材料。但是由于其生產造價較高，在輪胎行業中的發展受到了一定的限制，隨著科技的不斷發展、生產水平、生產力度的不斷提高，目前這種高性能的橡膠成產成本逐漸降低，已經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中的到廣泛應用[2]。

溶液聚合丁苯橡膠是近幾十年來快速發展的合成橡膠，由于其具有高強化的耐磨性能以及強大的抓地力等諸優點，其在高速輪胎方面的發展較好，20世紀中后期我國在合成橡膠方面的相關技術還不夠成熟。但是隨著我國的社會地位以及科學技術不斷提升，現階段已經掌握了這種合成橡膠的合成技術，并在輪胎行業中得到了一定的應用，對推進了我國輪胎行業的發展具有重要意義。

制造輪胎的最理想的橡膠材料在20世紀中后期登上例使舞臺，發達國家已經研發出四類理想型的高性能材料，一經推廣就迅速得到輪胎行業的廣泛應用。我國作為輪胎生產大國，2010年制造的輪胎高達7.9億條，其中高性能子午胎輪胎占據62.8%，產量位居全球第二。但是我國21世紀初，在高性能橡膠研發上的實驗基地并不多，高性能輪胎僅僅是實驗室中的小型實驗產品，并沒有得到大范圍的應用，造成這種現象的主要原因是由于我國的高性能橡膠研發技術不夠完善。但是，我國已經加大了在高性能橡膠的研發力度，可以想象，一旦我國在高性能橡膠研發技術成熟，再結合著我國現階段的經濟發展趨勢，一定會大幅度提升我國在全球的地位。

4高性能輪胎利用橡膠材料的發展趨勢

隨著經濟的不斷發展，現階段全球對輪胎的性能提出了更高的質量、性能要求。隨著生態環境日益惡化，各個企業想要穩定的發展，應當遵循綠色環保作為發展的核心。綠色環保、高性能化的發展，將成為輪胎行業的發展目標。隨著橡膠運用技術的不斷進步，很多橡膠材料已經被應用到高性能輪胎制造中，通過對這些材料的應用，顯著增強了輪胎的各項性能，從而推進了輪胎行業的發展[3]。現階段橡膠材料朝著更加細致化、多元化、高性能化的方向發展，在發展的過程中，也出現了很多環保型合成橡膠材料，這種材料在制作的過程中，符合一定的環境標準，并且性能表現也很出色。

5結束語

綜上所述，運用先進的科學技術，通過改變橡膠的內部結構來增強橡膠的性能。隨著全球經濟的不斷發展，對輪胎行業的質量、性能要求逐漸升高，通過在橡膠制造過程中，運用高性能橡膠材料，能顯著提升輪胎的質量，符合國際對輪胎的質量標準，進而促進了輪胎行業的發展。

參考文獻

[1]張建， 王國林， 秦文龍，等. 橡膠材料參數對輪胎硫化特性的影響[J]. 橡膠工業， 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的開發[J]. 中國塑料， 2018， 32（5）：90-97.

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