高性能轮胎用橡胶材料发展分析

王刚 王金帅 孙成林

【摘要】高性能轮胎具备低滚动阻力、良好的耐磨性和抗滑性的特点。所以高性能轮胎就会使用到橡胶材料。本文针对高性能轮胎对橡胶材料的选择对其发展的影响进行了一定的探索。

【关键词】高性能;轮胎;橡胶材料;发展

引言

在社会经济不断发展的背景下，人们的生活水平持续上升，汽车已经普遍存在于社会之中。但是汽车排放的二氧化碳严重污染了环境，相关政府部门对汽车耗油量情况进行控制，而造成汽车消耗油量的原因是汽车轮胎的滚动阻力。所以要对汽车轮胎的阻力进行控制，才能缓解环境污染的问题。而高性能轮胎具备的低滚动阻力就能够改善汽车的耗油量。

1高性能轮胎适合的橡胶材料

为了能够适应高性能轮胎的发展，由于橡胶种类繁多，增加了对橡胶材料选择难度。传统的轮胎表面选择天然、乳聚丁苯和顺丁三种橡胶。顺丁橡胶具备低滚动阻力，良好的耐磨性，但是抗滑性能较差;乳聚丁苯橡胶与顺丁橡胶的性能相反，具备良好的耐磨性和抗滑性能，但是轮动阻力较大;天然橡胶的性能介于这两种橡胶之间。所以要想做到适合于高性能轮胎使用的橡胶材料，需要橡胶材料同时具备低滚动阻力、良好的耐磨性和抗滑性，将这三种橡胶同时使用也发挥不了作用。

相关研究表明，橡胶材料的损耗因子的数值和轮胎表面在行驶过程中的性能有关。当温度小于负60℃时，损耗因子的数值越高，这时候橡胶材料的耐磨性能较好;当温度在0～30℃左右时，耗因子的数值越高，这时候橡胶材料的抗滑性能较好;当温度在50～70℃左右时，耗因子的数值越低，这时候橡胶材料的滚动阻力就低。所以只有满足这些条件时，橡胶材料才被适用于高性能轮胎。

2高性能轮胎橡胶材料

随着时代的不断发展，现阶段已经发现了很多种符合高性能轮胎的橡胶种类，下面对几种较常见的分享给大家。

2.1环氧化天然橡胶

天然橡胶乳的主要成分是甲酸和过氧化氢。天然橡胶与白炭和黑炭缓和之后，具有低滚动阻力、良好的耐磨性和抗滑性能，能够在汽车轮胎使用过程中降低耗油量，是制作高性能轮胎的理想橡胶材料。

2.2溶液聚合丁苯橡胶

溶液聚合丁苯不同于乳聚丁苯，溶液聚合丁苯橡胶中不含凝胶、具有低滚动阻力和良好的耐磨性，還具有抵抗低温的性能;溶液聚合丁苯也不同于顺丁橡胶，溶液聚合丁苯橡胶中具备良好的拉伸能力和抗滑性能，还具有耐撕裂的优点;从工艺层面来说，溶液聚合丁苯具有较好的流动性、压出的表面不粗糙[1]。这种橡胶材料是国外发展较快的优质橡胶，比较适合于高性能轮胎的制作。

2.3集成橡胶

新型集成橡胶主要是由丁二烯、苯乙烯、异戊二烯等多种分子之间进行设计和优化组合而成的，集成橡胶材料具有低滚动阻力、良好的耐磨性和抗滑性。将所有橡胶材料的优点都集中起来，弥补各材料中的缺点。这种集成橡胶还具有良好的动态力学和物理性能。现阶段，我国主要橡胶类型有无规型、线型嵌段型、星型无规型以及星型嵌段型四种类型，这几种类型是理想状态下的高性能轮胎面料。通过对以上四种材料理想材料的合理、科学的应用，可以加强轮胎的抗磨擦、耐热等性能，对轮胎的发展具有积极意义。

2.4充油天然橡胶

随着时代的不断发展，现阶段对于轮胎的发展提出了新的要求，不仅要具有良好的干湿路面抓地性能，而且还要具备优良的耐热、耐冻性能，在冬季不会因为天气寒冷出现轮胎收缩，也不会因为天气炎热造成轮胎膨胀。经过大量的数据表明，通过将充油天然橡胶代替充油丁苯橡胶，不仅能够增加轮胎各方面的性能，而且还能有效降低轮胎的滚动能力，另外，在冰面上以及湿滑地区，显著提高了轮胎的抓地性能，由此可见，在轮胎的发展过程中，通过合理的运用充油天然橡胶，可以改变轮胎的性能，对推进轮胎行业的发展具有积极意义。

3橡胶在高性能轮胎中的应用前景

通过采取一些化学措施，能够改变环氧天然橡胶的结构性质，进而使其各方面的性能得到显著提高，同时也能作为一种理想化的轮胎材料。但是由于其生产造价较高，在轮胎行业中的发展受到了一定的限制，随着科技的不断发展、生产水平、生产力度的不断提高，目前这种高性能的橡胶成产成本逐渐降低，已经能被很多轮胎成家所接受，所以这种高性能橡胶有望在轮胎行业中的到广泛应用[2]。

溶液聚合丁苯橡胶是近几十年来快速发展的合成橡胶，由于其具有高强化的耐磨性能以及强大的抓地力等诸优点，其在高速轮胎方面的发展较好，20世纪中后期我国在合成橡胶方面的相关技术还不够成熟。但是随着我国的社会地位以及科学技术不断提升，现阶段已经掌握了这种合成橡胶的合成技术，并在轮胎行业中得到了一定的应用，对推进了我国轮胎行业的发展具有重要意义。

制造轮胎的最理想的橡胶材料在20世纪中后期登上例使舞台，发达国家已经研发出四类理想型的高性能材料，一经推广就迅速得到轮胎行业的广泛应用。我国作为轮胎生产大国，2010年制造的轮胎高达7.9亿条，其中高性能子午胎轮胎占据62.8%，产量位居全球第二。但是我国21世纪初，在高性能橡胶研发上的实验基地并不多，高性能轮胎仅仅是实验室中的小型实验产品，并没有得到大范围的应用，造成这种现象的主要原因是由于我国的高性能橡胶研发技术不够完善。但是，我国已经加大了在高性能橡胶的研发力度，可以想象，一旦我国在高性能橡胶研发技术成熟，再结合着我国现阶段的经济发展趋势，一定会大幅度提升我国在全球的地位。

4高性能轮胎利用橡胶材料的发展趋势

随着经济的不断发展，现阶段全球对轮胎的性能提出了更高的质量、性能要求。随着生态环境日益恶化，各个企业想要稳定的发展，应当遵循绿色环保作为发展的核心。绿色环保、高性能化的发展，将成为轮胎行业的发展目标。随着橡胶运用技术的不断进步，很多橡胶材料已经被应用到高性能轮胎制造中，通过对这些材料的应用，显著增强了轮胎的各项性能，从而推进了轮胎行业的发展[3]。现阶段橡胶材料朝着更加细致化、多元化、高性能化的方向发展，在发展的过程中，也出现了很多环保型合成橡胶材料，这种材料在制作的过程中，符合一定的环境标准，并且性能表现也很出色。

5结束语

综上所述，运用先进的科学技术，通过改变橡胶的内部结构来增强橡胶的性能。随着全球经济的不断发展，对轮胎行业的质量、性能要求逐渐升高，通过在橡胶制造过程中，运用高性能橡胶材料，能显著提升轮胎的质量，符合国际对轮胎的质量标准，进而促进了轮胎行业的发展。

参考文献

[1]张建， 王国林， 秦文龙，等. 橡胶材料参数对轮胎硫化特性的影响[J]. 橡胶工业， 2017， 64（1）：9-13.

[2]张金云， 刘肖英， 邓世涛，等. 高性能轮胎直压硫化技术的开发[J]. 中国塑料， 2018， 32（5）：90-97.

[3]吴友平， 张立群. 高性能轮胎用橡胶纳米复合材料的制备与性能[J]. 科学通报， 2016， 61（31）：3371-3378.