绿色轮胎的开发及其发展前景_上_

第33卷 第6期·18· CHINA RUBBER/PLASTICS TECHNOLOGY AND EQUIPMENT橡塑技术与装备 李汉堂 ( 曙光橡胶工业研究 设计 领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计 院，广西　桂林　541004) 摘要：介绍了绿色轮胎的优点，分析了绿色轮胎的设计途径，包括胎体结构，胎面，材料（包括聚合物体系、帘线补强 体系、补强填充剂体系、橡胶助剂等）。最后分析了绿色轮胎未来的发展前景。 关键词：绿色轮胎；结构；原材料；发展前景 中图分类号：TQ330. 43 文献标识码：B 文章编号：1009-797X(2007)06-0018-08 作者简介：李汉堂，男，副译审，主要从事化工信息和 杂志编辑工作，发 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 过 论文 政研论文下载论文大学下载论文大学下载关于长拳的论文浙大论文封面下载 多篇。 收稿日期：2007-02-10 1 绿色轮胎的优点 绿色轮胎具有弹性好、滚动阻力小、耗油低、 生热低、耐磨、耐穿刺、承载能力大、乘坐舒 适等优点。与传统轮胎比，凸现了环保、节能、 新工艺、新材料等多方面的优势。 1. 1 高环保 传统轮胎由于添加了有致癌作用的橡胶配 合剂，它们随着胎面磨损散发在空气中，严重 污染了环境，同时世界上每年有数亿条轮胎被 废弃，它们不但占据大量空间，而且难以分 解，对环境造成了极大威胁，被人们称为“黑 色污染”。随着人们环保意识的不断提高，在继 续努力降低滚动阻力的同时，已开始重视使用 不污染环境的材料制造轮胎，而且努力延长轮 胎的行驶里程，以减少废旧轮胎的数量。在大 量的汽车使用绿色轮胎以后，对节油和减少污 染产生巨大作用。绿色轮胎的广泛应用将为全 球每年节省数百万桶石油，并显著减少 CO 的 排放量。 1. 2 低消耗 习惯使用的黑色轮胎是以标准的合成橡胶 和天然橡胶制成的，在汽车行驶温度升高的条 件下，其防护材料的结构和性能都发生改变， 同时车轮滚动的阻力也在增加。绿色轮胎与普 通轮胎相比，减轻了轮胎重量，减少了复合材 料的能耗（滞后损失）。所以，绿色轮胎与同等 规格的轮胎相比，滚动阻力可降低 22%~35%， 并因此减少汽车燃料消耗 3%~8%，使汽车 CO 的排放量有所下降，其他性能如耐磨耗、低 噪音、干湿路面抓着力等均保持良好水平。 1. 3 超安全 绿色轮胎通过优化胎体设计，以绝佳的弹 性胎面改进汽车在光滑路面的抓地性能，使驾 驶更平稳、制动距离更短，大大提高了驾驶 安全性。研究 证明 住所证明下载场所使用证明下载诊断证明下载住所证明下载爱问住所证明下载爱问 ，绿色轮胎产生的摩擦力可 以减少汽车在湿滑或结冰路面上 15% 的刹车距 离，使汽车的冬季驾驶性能提高 10%~15%。这 对减少事故率和人员伤亡有着重大的意义 [1]。 2 设计绿色轮胎的途径 从理论上讲，降低汽车油耗的途径有轻量 化、减小轮胎滚动阻力及采用稀混合气发动机 等。实际上，只有减小轮胎滚动阻力才是最切 绿色轮胎的开发及其发展前景（上） 2007年 第33卷 ·19· 李汉堂 · 绿色轮胎的开发及其发展前景（上） 行驶中轮胎的路面抓力大、效果好，装有子 午线轮胎的汽车与装有斜交轮胎的汽车相比， 其耐磨性可提高 50%~100%，滚动阻力降低 20%~30%，可以节约油耗约 6%~8%。也正因 为这样，同样车型选用子午线轮胎比选用斜交 轮胎操纵性好，有较好的驾驶舒适性。 综上所述，子午线胎体结构是绿色轮胎结 构设计的首选方法。 轮胎断面宽增大时，滚动阻力呈下降趋势。 这是因为轮胎断面宽增加而使胎侧部刚性减小， 而对滚动阻力影响较小的侧部的变形增加，对 滚动阻力影响较大的胎面部的变形减小所致。 另外，随着轮胎断面宽度的加宽，胎面、带束 层等主要部位的能量损失减小。因此加大轮胎 断面宽度对降低滚动阻力有利。 如果胎圈部的填充胶条高度增高，则滚动 阻力亦增加。因为随着填充胶条高度增高，产 生滞后损失的物质体积增加，胎侧下部的能量 损失亦增加。另外，填充胶条高度增加会因胎 侧的刚性增加而使胎侧部变形减小，而对滚动 阻力影响较大的胎面部的变形相对增大，这会 导致滚动阻力增加。目前，胎体结构设计是向 低断面方向发展。 2.1.2 胎面 胎面半径增大时，可降低轮胎的滚动阻力。 这是因为胎面半径增大时轮胎产生平面接地屈 挠变形，使因轮胎断面方向的屈挠变形所产生 的应变能变小的缘故。也就是说，滚动阻力随 着胎面半径的增大而减小，这主要得益于胎冠 部和带束层能量损失减小 [3]。今后绿色轮胎胎 面结构应朝如下方向发展： （1）双层胎面 双层胎面轮胎具有高速、稳定、耐磨及生 热低等优点，一般是由胎面和胎面基部两部 分构成，其胎面与胎面基部胶具有不同的动态 模量和 t anδ。有关文献指出，胎面动态模量 大于胎面基部动态模量（≥ 8.5 MPa）， t anδ 大于 0.12，胎面基部厚度与胎面厚度之比为 0.25~0.70。 （2）发泡胎面 实可行的绿色轮胎设计途径。研究结果表明， 轮胎的模具、花纹设计和轮胎结构和材料均对 轮胎滚动阻力有影响。克服轮胎滚动阻力消耗 的燃油占汽车总油耗的 14.4%，而仅由胎面产 生的滚动阻力就占轮胎滚动阻力的 49%，其他 部件的影响比例分别为：胎侧 14%、胎体 11%、 胎圈 11%、带束层 8%、其余部件 7%。由胎面 直接造成的油耗约占 7.1%。降低胎面的滚动阻 力并保证抗湿滑性能良好将是绿色轮胎最基本 的要求 [2]。 绿色轮胎技术主要从选择合适的胶种和配 合剂，改进胎面胶料配方入手，再辅以减薄胎体、 优化轮胎轮廓等结构设计手段，来达到降低轮 胎滚动阻力的目的。可以预料，计算机辅助设 计技术的介入和聚合物分子定向设计成果的推 出，无疑将加速绿色轮胎开发进程。 2.1 绿色轮胎的结构设计 2.1.1 胎体结构子午线化 轮胎结构大体可分为两种，即子午线结构 和斜交结构。子午线结构与斜交结构的根本区 别在于胎体。胎体是轮胎的基础，它是由帘线 组成的层状结构。胎体层上部有帘线为周向排 列的带束层，这种结构使帘线强度能够得到充 分利用，故子午胎的帘布层数比斜交轮胎少 40%~50%。 从设计上讲，斜交轮胎有很多局限性，由 于斜交轮胎交叉排列的帘线强烈摩擦，使胎体 容易生热，而且加速胎面花纹磨耗，其帘线布 局也不能很好地提供优良的操纵性能和乘坐舒 适性；而子午线轮胎的钢丝带束层则有较好的 柔韧性以适应路面的不规则冲击，且经久耐用。 它的帘布层结构还意味着在行驶中有小得多的 摩擦，从而获得较长的胎面寿命和较好的燃油 经济性。 子午线轮胎本身的优点使轮胎无内胎化成 为可能。无内胎轮胎有一个公认优点，当轮胎 被扎破后，不是像有内胎的轮胎（普通的斜交 胎是有内胎的）那样爆裂，而是在一段时间内 保持气压，从而提高了安全性。 由于子午线轮胎胎体的特殊结构，使得在 第33卷 第6期·20· CHINA RUBBER/PLASTICS TECHNOLOGY AND EQUIPMENT橡塑技术与装备 司通生态轮胎设计技术。 普利司通开发设计技术的目的是，在研究 开发轮胎省燃料费技术过程中，主要着眼于轮 胎的偏心变形。通过开发新的轮胎形状，加大 这种偏心变形，可大幅度降低对车辆燃料有很 大影响的轮胎滚动阻力，而且可进一步提高耐 磨性。 如果轮胎负载转动，则会由于轮胎接地面 和轮胎本身的变形而产生阻力，进而产生以热 能为主的能损失。轮胎能损失称为轮胎的滚动 阻力。通过降低轮胎的滚动阻力可降低车辆的 燃料消耗。 过去，通过开发能量损失少的胎面胶可有 效降低滚动阻力，这主要是通过开发橡胶材料 来达到降低滚动阻力的目的。但是，采用能量 损失少的橡胶会使耐磨性下降，这就对开发低 滚动阻力轮胎出了难题。 普利司通开发的新技术通过采用可大幅度 降低轮胎能量损失的轮胎新形状，可抑制因改 变材料（为了降低滚动阻力）而引起的滚动阻 力下降。 普利司通认为用这种技术开发的轮胎如果 与考虑环境型车辆，如电车（EV）等配合，则 可望获得事半功倍的效果。 普利司通已于 2003 年 10 月 24 日在第 27 次东京汽车展上展示了用该技术开发的轮胎试 制品。 通过装车试验表明（装车试验的轮胎规格 为 235/35R19，乘车人数 4 人，轮胎充气压力 为 230 kPa )，样胎的耐磨性比同一规格的普利 通轮胎高 50% [3]。 2.2 绿色轮胎材料 通常，降低轮胎滚动阻力有如下两种基本 方法： （1）减小轮胎质量 减小轮胎质量是降低轮胎滚动阻力最快速、 最有效的方法。为了保证轮胎质量小，在确保 轮胎使用性能的前提下，必须采用最小的部件 厚度。轮胎生产厂必须严格控制工艺，以保证 部件达到最小厚度，绝不允许工厂采取擅自加 发泡胎面是由发泡橡胶制成的，除胎面胶 的一般组分外，还含有结晶型间同立构 1，2- 聚丁二烯（粉末状，平均粒径为 60 nm），再 配合发泡剂、抗氧剂等其他助剂。试验表明， 使用发泡胎面制备的轮胎在干、湿路面上特别 是在冰面上具有良好的制动和牵引性能，即使 在炎热的夏季也完全能够保持驾驶稳定性、耐 久性和低油耗，因此是绿色轮胎胎面胶的发展 方向 [2]。 在进行轮胎结构设计时必须能够在不降低 与滚动阻力相互矛盾的其他特性（湿滑性、安 全性、振动性等）的前提下降低滚动阻力。作 为具体的降低滚动阻力 方案 气瓶 现场处置方案 .pdf气瓶 现场处置方案 .doc见习基地管理方案.doc关于群访事件的化解方案建筑工地扬尘治理专项方案下载 ，必须综合考虑轮 胎形状和橡胶配置，特别是要考虑对由复合材 料构成的带束层、胎体帘布层滚动阻力的影响。 作为轮胎结构研究，不能仅凭过去的直觉和经 验，还要用模拟技术来加速低滚动阻力轮胎的 开发 [3]。 有限元法采用橡胶材料的能量结构方程式 已有数十年的历史，已从线性弹性方程式过渡 到 Mooney-Rivl in 方程式，最近还在大变形 领域引入了非线性结构方程式。作为以轮胎为 代表的许多工业橡胶材料使用的填充橡胶，在 0~100% 的应变领域中的储能模量、损耗模量、 t anδ 这些黏弹特性使应变具有非线性，一般被 理解为佩因效应（弗莱彻 - 金特效应）。考虑这 一点的非线性结构方程式近几年也被提出来了。 在正常车轮转动状态下，应变在轮胎变形中也 占大部分，控制该应变领域的黏弹性对控制轮 胎滚动阻力也尤为重要。实际上，通过将表示 填充橡胶在 0~100% 的应变领域的储能模量、 损耗模量、 t anδ 这些黏弹特性的非线性黏弹性 结构方程式应用于 FEA，可使轮胎滚动阻力的 预测精度较传统预测有大幅度的提高。这样一 来，降低轮胎滚动阻力的轮胎结构设计、新材 料开发和配方设计的精度和效率就相应地得到 提高。目前已经开发出通过用有限元法模拟轮 胎滚动阻力，进而进行绿色轮胎设计的方法 [4]。 普利司通开发成功了可大幅度降低滚动阻 力，且可提高耐磨性的轮胎设计技术称为普利 2007年 第33卷 ·21· 李汉堂 · 绿色轮胎的开发及其发展前景（上） 大部件厚度的办法来解决生产问题。采用轻质 材料制造各轮胎部件也是减小轮胎质量的一种 有效方法，采用芳纶带束层替代钢丝带束层就 是一个明显的例子。 （2）减小材料能耗（滞后损失） 降低轮胎滚动阻力的第二种方法是减小轮 胎材料的能量损失（滞后损失）。聚酯帘线的滞 后损失较大，但经过合适的改良后，有可能推 出较小滞后损失的品种。 2.2.1 聚合物体系 2.2.1.1 天然橡胶 天然橡胶（NR）是非极性橡胶，虽然本身 具有优良的电性能，但在非极性溶剂中易溶胀， 故其耐油、耐有机溶剂性差。NR 分子中含有不 饱和双键，故其耐热氧老化、耐臭氧化和抗紫 外线性都较差，限制了它在一些特殊场合的应 用。但 NR通过改性可大大扩展 NR的应用范围。 （1）环氧化天然橡胶 环氧化天然橡胶（ENR）是天然橡胶（NR） 经化学改性制得的特种天然橡胶。与 NR 相比， ENR 具有完全不同的黏弹性和热力学性能，如 具有优良的气密性、黏合性、耐湿滑性和良好 的耐油性。ENR 可与极性填充剂（如白炭黑） 强烈结合，在无填充剂时，ENR 硫化胶仍能保 持 NR 所具有的高模量和拉伸强度。ENR 50 具 有良好的耐油性和阻尼性，在轮胎胎面胶中应 用时，在没有偶联剂的情况下，ENR 与白炭黑 强的相互作用是提高滚动阻力和湿抓着力综合 性能的重要因素，ENR25 与白炭黑 / 炭黑填充 剂混合可获得最佳的耐磨性。 （2）接枝天然橡胶 目 前 研 究 得 最 多 的 是 甲 基 丙 烯 酸 甲 酯 （MMA）与 NR 接枝共聚，MMA 接枝 NR 伸长 率大，硬度高，具有良好的抗冲击性能、耐屈 挠龟裂、动态疲劳性能、黏合性和较好的可填 充性。工业上主要用来制造具有良好冲击性能 的弹性制品，如无内胎轮胎中的气密层等。如 果与丁苯胶共混，可用作胎圈三角胶胶料，其 生胶强度及与钢丝圈的黏合力明显提高，并能 增加钢丝圈的挺性，保持钢丝圈的形状稳定 [5]。 2.2.1.2 聚异戊二烯橡胶 异戊二烯的新发展是合成 3，4- 聚异戊二 烯橡胶（高的玻璃化温度）。这种橡胶与天然橡 胶、丁苯橡胶、聚丁二烯橡胶并用可改善抓着 性能。已研制成功异戊二烯与丁二烯的共聚物， 还研究成功了异戊二烯与苯乙烯、丁二烯的三 聚物。用这些橡胶制造的胎面胶具有良好的滚 动阻力与湿路抓着力综合平衡性能 [6]。 中国发明专利 ZL95110352.0 介绍了采用负 载钛催化异戊二烯本体沉淀聚合方法直接合成 出反式 -1 ,4- 聚异戊二烯（TPI）粉料的新技术。 据介绍，在胎面胶中以 20~25 重量份 TPI 取代 等量丁苯胶制造的轿车和轻型载重半钢子午胎， 获得了综合行驶性能良好，而且百公里油耗试 验燃油消耗降低 2.5% 左右的效果。 2.2.1.3 丁苯橡胶 溶聚丁苯橡胶（SSBR）被广泛用于绿色轮 胎胎面胶，这种橡胶可根据要求生产成诸如宏 观结构、微观结构以及链节终止改性的不同专 用品种。在聚合物生产过程中，添加化学品能 够改变聚合物链节终端，显著增强聚合物与炭 黑之间的相互作用，改善炭黑的分散性，减小 填料与填料之间的相互作用，减小 Payne 效应， 从而降低轮胎滚动阻力 [7]。 第二代 SSBR 的滚动阻力可比乳聚丁苯橡 胶（ESBR）减小 20%~30%，抗湿滑性能提高 3%，耐磨性改善 10%，节省燃油 3.6%~6.2%。 第三代 SSBR 通过分子设计和链结构的优化组 合，最大限度地提高了橡胶的综合性能。第三 代 SSBR 主要有三种形式：其一是大分子链 中引入异戊二烯链段制成的苯乙烯 - 异戊二 烯 - 丁二烯共聚物，即集成橡胶（SIBR），它 集良好的低温性能、低滚动阻力和高抓着性能 于一身，是迄今为止性能最为全面的二烯烃类 合成橡胶，被称为极具市场潜力的新型胎面胶 种；其二是含有渐变式序列结构分布的嵌段型 SSBR，它较好地平衡了抗湿滑性和滚动阻力， 兼顾了物理性能与加工性能；其三是硅烷改性 SSBR，它增强了橡胶与二氧化硅等白色补强剂 之间的亲和性，配合时可不用或少用钛酸酯等 第33卷 第6期·22· CHINA RUBBER/PLASTICS TECHNOLOGY AND EQUIPMENT橡塑技术与装备 昂贵的偶联剂，这种非污染型产品可满足日益 严格的环保要求，符合现代轮胎的发展方向 [8]。 日本瑞翁公司开发成功一种新型化学改性 技术。该技术通过采用锂催化剂体系，将某种 极性化合物，例如 4，4- 双（二乙基氨基）二 苯甲酮或 N- 甲基 -2- 吡咯烷酮接到溶聚橡胶 分子链的末端，但不改变橡胶分子链结构。经 化学改性的溶聚丁苯橡胶不仅回弹性和抗湿滑 性好，而且在 -10 ℃下硬度较低，降低了低温 下的硬度，提高了冰雪路面的防滑能力，适用 于全天候轮胎胎面胶材料。另外，该公司开发 的 Nipol NS116 是一种终止链段改性的 SSBR， 苯乙烯质量分数为 0.21，乙烯基质量分数为 0.63，玻璃化温度为 30 ℃。Nipol NS116 具有 很好的牵引性，与 BR（Tg 为 -100 ℃）和 NR （Tg 为 -75 ℃）两种胶并用时效果非常好，因 为 BR 除具有低的滚动阻力外还具有很好的耐磨 性，而 NR 具有很好的加工性和中等的牵引性 和耐磨性。推荐配合比例为：SSBR 50 份、BR 30 份、NR 20 份。 日本旭化公司于 1995 年 10 月在神户举办 的国际橡胶技术会议上介绍了该公司新开发的 低燃料费轮胎用橡胶。据介绍，使用这种新橡 胶制造轮胎时，在一般的条件下，滚动阻力约 可降低 20%，如果再通过采用配合白炭黑的技 术，则可使滚动阻力降低约 50%，且其防滑性 能和耐磨性能保持不变。这种橡胶的最大特点 是使“1- 丁烯”的新链节与普通溶聚丁苯橡胶 结合。新的“1- 丁烯”是通过选择丁二烯中的 1， 2 链节加氢而生成的。1- 丁烯链节结合量约为 溶聚丁苯橡胶分子量的 20% [7，9]。 用 负 离 子 聚 合 得 到 的 锂 系 溶 聚 丁 苯 橡 胶（SSBR） 作 轮 胎 的 胎 面 胶 时， 抗 湿 滑 性 强、滚动阻力低、节能、降耗且安全。英国 Dunlop 公 司 和 荷 兰 Shel l 公 司 共 同 开 发 的 Car i f lex-S-1215 和 全 天 候 SSBR、 日 本 JSR 公司和普利斯通公司生产的新型锡偶联型 SSBR 以及瑞翁公司的胺类化合物改性 SSBR 的抗滑 性强、滚动阻力小、耐磨性能高，比其他胶种 节能，成为目前子午线轮胎的首选材料。 近年来我国开展了许多丁苯橡胶科研开发 与技术改革，大连理工大学化工学院与燕山石 化研究院以正丁基锂为引发剂合成了丁二烯 - 苯乙烯二嵌段共聚物，该共聚物与普通溶聚丁 苯橡胶相比，不仅具有良好的物理机械性能， 同时具有低滚动阻力和高抗湿滑性能；山东齐 鲁石化公司橡胶厂开发成功新一代环保型丁苯 橡胶，这项产品己经达到欧洲同类产品的环保 标准。其日试产能力为 360 t，待试生产完成之 后的日生产能力将达到 500 t。专家认为，环保 型丁苯橡胶的问世对于推进橡胶产品行业的环 境保护具有重要意义 [10]。 2.2.1.4 聚丁二烯橡胶 轿车轮胎和载重车轮胎的胎面胶料，必须 尽可能使滚动阻力、耐磨性、抗湿滑性得到最 佳的平衡，而这三种性能是互相矛盾的，很难 做到同时使这三种特性得到改善。高顺式聚丁 二烯橡胶不仅可克服上述三种性能的第三种， 即耐磨性问题，还可在轮胎的其他部位发挥其 优越性。从目前来看，聚丁二烯橡胶中最重要 的品种仍为高顺式聚丁二烯橡胶及中乙烯基聚 丁二烯橡胶。 载重汽车轮胎胎面胶通常以天然橡胶为主。 用天然橡胶作为载重汽车轮胎胎面胶具有良好 的耐磨性、抓着性、耐生热性和低滚动阻力等 的综合平衡性能。但是，载重汽车轮胎的使用 条件越来越苛刻，因为三轴拖车采用了宽断面 单胎替代并装双胎。当这些拖车在高温下长距 离行驶时，其轮胎胎面的肩侧垄的抗撕裂性能 要求很高，可通过添加几份丁钕橡胶来提高回 弹性，进而减少轮胎的行驶温度。 聚丁二烯橡胶与溶聚丁苯橡胶并用可用于 节油轮胎胎面胶。具有这种胎面胶的轮胎有最 佳的抓着力与磨耗的综合平衡性能，还有较低 的滚动阻力，能节省燃料 5%。这种技术是用白 炭黑和硅烷补强的 BR/SSBR 并用胶。虽然可以 采用不同的丁苯橡胶，但对全白炭黑配方而言， 最理想的是含 25% 苯乙烯和 75% 乙烯基的充 油丁苯橡胶，例如商品名为 BUNA5025-1 HM 的丁苯橡胶。BR 用量提高到 40% 可保持耐磨 2007年 第33卷 ·23· 李汉堂 · 绿色轮胎的开发及其发展前景（上） 性，而溶聚丁苯橡胶和白炭黑则可降低滚动阻 力，提高轮胎的雪地和湿路面抓着力 [11]。 通常，只能以少量的 BR 与天然橡胶并用 作为载重汽车新胎胎面胶，因为新胎胎体会产 生膨胀。但是，一旦胎体不再产生膨胀，用 BR 与炭黑丁苯母炼胶（BMB）并用作为预硫化翻 新胎面胶可提高胎面的寿命。 聚丁二烯橡胶的最大用量是用于子午线轮 胎胎侧。胎侧是发生各种屈挠的部位，该部位 起到缓冲路面冲击的作用。今天，大多数轮胎 都是低断面轮胎，这种轮胎要以非常窄的胎侧 经受很大的变形且需要有最佳的耐割口增长性 能。业已发现，配合有 6PPD（对苯二胺）的 NR/BR 并用胶（50 ∶ 50）具有最佳的耐龟裂 增长性，且具有令人满意的抗损伤性能和长的 使用寿命。 子口包布胶之类的胎圈胶必需较硬，需要具 有非常高的耐磨性，而且必须能够加工。Buna CB65（聚丁二烯橡胶）因具有最佳的使用性能 平衡性而被广泛应用。用 BR 作为胎圈胶可改 善耐磨性，减少生热和改善回弹性。 高乙烯基含量聚丁二烯橡胶（VBR）与天 然胶并用作为胎体胶可提高耐老化性能和抗硫 化返原性能 [7]。 2.2.1.5 丁基橡胶 丁基橡胶（ I IR）最主要的应用领域是轮 胎，占其总消耗量的 80% 以上。随着无内胎轮 胎的发展，卤化 I IR 的需求正逐年上升。目前， 卤化 I IR 需求量已占 I IR 总需求量的 60% 左 右。国外还在积极开发性能更好的 I IR 新品种。 埃克森公司开发出商品名为 Butyl SB 4266 和 4268 的星形支化型 I IR，它们是由异丁烯和异 戊二烯在支化剂存在下阳离子聚合而成的，为 无规类梳状结构，相对分子质量呈双峰分布， 支链短，支化密度高，显著改善了材料的加工 性能；在此基础上又开发出了商品名分别为 Butyl SBC 5066，Butyl SBB 6222 和 6255 的 氯化和溴化星形支化型 I IR。埃克森公司还开发 出了商品名分别为 XP-50 和 Bromo XP-50（后 又更名为 EMDX）的异丁烯 - 对甲基苯乙烯橡 胶及其溴化改性品种，前者具有 I IR 的基本性 能和优异的耐臭氧性，后者分子链上含有苄基 溴，可与酯、醚等有机化合物进行亲核取代反应， 生成相应的二次改性 I IR 产品，如接枝聚合物、 离聚体或辐射敏感聚合物等 [2]。 Element i s 聚合物公司最近研制出两种特种 丁基橡胶，一种是解聚低黏度丁基橡胶，商品 名为“KALENE”；另一种为部分交联的片状丁 基橡胶，商品名为“KALAR”。KALENE 系列 为低分子量、流动性（低黏度）丁基橡胶。它 在常温下或通过添加标准硫化剂在高温下均可 硫化。KALENE 丁基橡胶具有优良的气密性、 耐化学药品性、非渗水性和电特性。KALAR 系列是部分交联的片状胶料，具有丁基胶的优 良特性。由于是片状，所以容易加工，即使添 加大量的填充剂和增塑剂，也可以保持其特性。 KALAR 具有优良的耐化学药品性、耐渗水和气 密性、电特性和耐老化性能 [12]。 2.2.1.6 发泡橡胶 最近，为了克服采用镶钉轮胎带来的粉尘 问题，用无防滑钉轮胎取代了镶钉轮胎。无防 滑钉轮胎的重要特征是在 0 ℃左右的摩擦力。 在湿冰上，由于需要大幅度提高排水效果， 所以光靠花纹沟和刀槽花纹的排水作用是不够 的，其作用比不上防滑钉，因为防滑钉可破坏 水膜而起啮合作用。为了使无防滑钉轮胎的性 能接近镶钉轮胎，已开发出可提高排水效果、 啮合效果和黏着摩擦力的新橡胶。其具有代表 性的是“发泡橡胶”。所谓发泡橡胶指的是具有 许多微型独立气泡的橡胶。发泡橡胶的特征有 如下四点： （1）由于微型独立气泡而使橡胶表面具有 微小的凹凸，这些微小的凹凸可使因打滑而连 续积聚的水有一个藏身之处，即使在刀槽花纹 之间也可以防止积水（提高排水效果）。 （2）这种微小凹凸可使冰面产生印痕，从 而提高啮合效果。 （3）由于橡胶中有微小气泡，所以可降低 橡胶硬度，即使在低温下也不会失去柔软性（由 于接地面扩大而提高了黏着摩擦力）。 第33卷 第6期·24· CHINA RUBBER/PLASTICS TECHNOLOGY AND EQUIPMENT橡塑技术与装备 （4）即使轮胎磨耗也会继续出现新的气泡， 可继续保持上述的（1）、（2）点的效果。 据介绍，发泡率为 20~30 时可提高冰上摩 擦系数 3~4 倍。这样，通过提高冰上摩擦系数 可缩短轮胎的制动距离 10%~15%。 采用发泡橡胶的无防滑钉轮胎的冰上摩擦 力虽然比不上镶钉轮胎，但其摩擦力非常接近。 1982 年开始面市的无防滑钉轮胎在最近几年急 剧增加，真正成为无防滑钉轮胎时代。而支撑 这种无滑钉轮胎的因素之一是成功地开发出以 发泡橡胶为代表的新型橡胶 [11，13]。 2.2.1.7 聚氨酯弹性体 就聚氨酯弹性体的杨氏模量而言是一种既 具有塑料的高硬度，又具有橡胶高弹性的高分 子合成材料。聚氨酯弹性体与橡胶相比具有更 优异的耐磨性能、较高的抗撕裂强度和伸长率 且硬度范围宽。此外它的吸振、减震效果好， 负重容量非常大以及极理想的耐油和耐其他化 学药品性能。特别是浇注型聚氨酯弹性体是目 前最耐磨的弹性体，具有高耐磨、可着色、高 耐切割性、优良的耐油及耐化学品等优点，而 且对人体无毒害作用，又能完全生物降解，还 不必添加炭黑和芳烃油，是制造轮胎胎面的理 想材料。 全聚氨酯充气轮胎是由胎体、带束层和胎 面三部分构成。其中胎体由较高模量的聚氨 酯弹性体浇注而成，比较硬（邵氏硬度约为 A85~A95），因而耐疲劳性能、尺寸稳定性和耐 切割性能都比较好；胎体上部的带束层由沿周 向缠绕的芳纶或钢丝帘线构成，胎面则由低模 量聚氨酯弹性体（邵氏硬度约为 A70~A75）浇 注而成，以保证轮胎的耐磨性和行驶性能。在 研究开发全聚氨酯充气轮胎的同时，也研究开 发出了部分聚氨酯充气轮胎。部分聚氨酯充气 轮胎有两种形式：一种是胎体为浇注的聚氨酯， 而胎面则为制造普通轮胎用的橡胶；另一种是 胎体为子午线胎体，而胎面则是聚氨酯。前一 种主要是成本较低，而且其牵引性要好于聚氨 酯作胎面的轮胎。后一种则在翻胎业中较受重 视。聚氨酯充气轮胎与普通钢丝子午线轮胎相 比具有下列优点：①耗油量平均低 10%；② 胎面磨耗低 51%；③重量轻 30%；④滚动阻 力低 35% 以上。另外，聚氨酯轮胎操纵性能 和路面性能与子午线轮胎近似，只是制动性能 较子午线轮胎低 6%，侧偏比子午胎低 7%。抗 割口增长方面，按照德国 TUV 规定的试验方 法，在胎侧切开 3 cm 的割口，然后在 150% 额 定负荷和 75 km/h 的速度下进行行驶试验，行 驶 3 000 km 以后没有发现割口增长，可见其具 有优越的抗割口增长性。另外，聚氨酯轮胎比 橡胶轮胎均匀性更好，且不会出现胎面剥离现 象 [14]。 米其林公司的 PAX 漏气保用轮胎配备了新 的轻重量聚氨酯辅助支撑环。这种辅助支撑环 通过注射成型制得，支撑环的重量比原来的橡 胶支撑环轻 4 kg 左右。这种安装有聚氨酯辅助 内支撑环的漏气保用轮胎被米其林公司称为第 二代漏气保用轮胎 [15]。 橡胶轮胎的胎面必须添加炭黑和有致癌作 用的芳烃油，它们随着胎面磨损而散发在空气 中，严重污染环境。用聚氨酯作为轮胎翻新材 料可解决上述问题。据报道，聚氨酯翻新轮胎 的关键技术之一是采用纳米技术提高聚氨酯 弹性体的热稳定性，使其最高使用温度达到 120 ℃；二是研制出成本低廉、使用方便、效 果好的橡胶表面处理剂和黏合剂，使聚氨酯胎 面与普通橡胶能牢固地黏合在一起。采用聚氨 酯胎面翻新的轮胎实际行驶里程可比普通轮胎 高 1~2 倍，同时能消除大量的炭黑和芳烃油对 环境的污染，是提高翻新胎性能的新途径。聚 氨酯翻新胎的优越性有：①胎面材料不含有毒 害作用的填充油；②不含炭黑，胎面磨损时能 保持环境清洁；③能够完全生物降解，不会导 致环境污染；④滚动阻力低，可节省汽车燃油 消耗；⑤与普通天然橡胶轮胎相比，具有优良 的耐溶剂油、耐燃油和耐化学品性能，是油库、 码头等特殊车辆轮胎的理想选择。 参考文献： [1] 施红星，杜宏云 . 推动我国绿色轮胎发展进程 [1] . 上海 2007年 第33卷 ·25· 李汉堂 · 绿色轮胎的开发及其发展前景（上） Green tire development and its development in feature (part one ) L i Hantang (Shuguang research and design institute of rubber industry, i Guilin 541004, Guangxi, China) Abstract: Introduced the green tire merit, has analyzed the green tire design way, including the carcass of tire structure, tire tread, the material (including polymer system, cord reinforcement system, makes up strong filling system, rubber ingredient and so on). Finally has analyzed the green tire future prospects for development. Key word: green tire; structure; raw material; prospects for development (XS-03) （未完待续） 汽车，2004，（10）：40~41. [2] 刘力，张立群，冯予星，等 . 绿色轮胎研究的发展 [ J ] . 橡胶工业，1999，46（4）：245~284. [3] 加部和信，信田全一郎 . 转がり抵抗低减のための构造 技术 [ J ] . 日本ゴム协会志，2000，73（2）：90~96. [4] 小泽洋一，芥川惠造 . タイヤにおける环境对应型新 材料技术 [ J ] . 日本ゴム协会志，2004，77（6）： 219~241. [5] 何兰珍，刘毅，陈冰，等 . 天然橡胶改性的研究 [ J ] . 湛 江师范学院学报（自然科学），2002，23（6）：46~48. [6] C. W. MAPWEDE. New Developments in the F ie ld of Genera l Purpose Synthe t ic Rubber[J ] . Rubber News， 1998，（10）：21~29. [7] 王登祥，Ken Immel . 绿色轮胎 [ J ] . 轮胎工业，1999， 19（4）：195~199. [8] 朱景芬 . 世界合成橡胶产品现状及发展趋势 [ J ] . 橡胶工 业，2002，49（9）：563~567. [9] 转がり抵抗 20% 削减りた省燃费タィヤ用ゴムを发表， ラバ�インダストリ，1995，31（12）：49. [10] 王志坤 . 丁苯橡胶的技术进展及市场分析 [ J ] . 化工科技 市场，2005（3）：25~27. [11] 平田靖 . タイヤ用材料の开发动向 [ J ] . 金属，1995，65 （9）：5~8. [12] 伸工贸易 . エレメンティス社制の特殊ブチルゴム 2 种 [ J ] . ポリマ — ダイジエスト，2002;（9）：133~136. [13] 村松凌 . タイヤの高性能化の限りなき挑战 [ J ] . ポリマ � ダイジェスト，1993，45（5）：2~5. [14] 黄茂松 . 浅谈我国聚氨酯弹性体发展动态 [ J ] . 聚氨酯工 业，2004，19（6）：14~16，20. [15] ランフラットタイヤが流行の兆し，ミニバンにはス ペアタイヤが不要 [ J ] . ラバ�インダストリ，2005， （1）：64~67. 切削加工用 PEEK 板材 日本佐腾ライト工业公司为了满足半导体 装置生产厂生产半导体设备的需要，生产出高 性能、具备导电性能，且能够经切削加工成制 品的标准型板材。 日本佐腾ライト工业公司采用 PEEK 树脂、 添加碳纤维经共混压制得到高性能、导电、可 切削加工的“SPLAS ESD PEEK”标准板材， 其主要特点是：①板材可制作成厚度为 10 、 20、30 mm 三种。尺寸 200 mm×200 mm，最 大可制成 600 mm×600 mm。如果有特殊需求， 可加工不同规格板材及 Ф10 、20 、30 mm 棒 材；② 200 mm×200 mm、厚度 10 mm 的板材 价格为 4 万日元已推向市场，预计年销售额将 达到 5 千万日元；③由于板材中加入了导电碳 纤维，表面电阻率达到 1×10 6~10 9Ω · cm，并且 具有永久导电性能；④由于板材中添加碳纤维 少于 4%，因此具有纯 PEEK 板材同等机械性能 和切削加工性能；⑤导电碳纤维在板材中取向 性很小，不会产生变形等缺陷，非常适用于加 工生产精密、高性能机器零部件。 摘编自《塑料》，2007，36（2）：99 (XS-05)