汽车轮胎胎面胶的性能与配方发展
功能型抗湿滑树脂对轿车子午线轮胎胎面胶“魔三角”性能的优化作用
功能型抗湿滑树脂对轿车子午线轮胎胎面胶“魔三角”性能的优化作用张建军，张 典，任会明，董兴旺（中策橡胶集团有限公司，浙江杭州 310018）摘要：研究不同功能型树脂对轿车子午线轮胎胎面胶性能的影响。
结果表明：在胎面胶中加入抗湿滑树脂和C5树脂，胶料的拉伸强度和拉断伸长率增大，DCPD树脂胶料的抗撕裂性能最优；抗湿滑树脂可以改善胶料的耐磨性能，且动态性能具有良好的平衡性，C5树脂胶料0和60 ℃时的损耗因子（tanδ）同时增大，DCPD树脂胶料60 ℃时的tanδ增大；以12份4401树脂替代8份环保油V700，胶料的门尼焦烧时间延长，硫化胶的拉伸强度和拉断伸长率增大，耐磨性能和抗湿滑性能提高，成品轮胎的抗干、湿滑性能提高，滚动阻力相当。
关键词：抗湿滑树脂；轿车子午线轮胎；胎面胶；物理性能；耐磨性能；抗湿滑性能；滚动阻力中图分类号：TQ330.38＋7；U463.341＋.4/.6 文章编号：1006-8171（2021）05-0306-06文献标志码：A DOI：10.12135/j.issn.1006-8171.2021.05.0306抗湿滑性能、滚动阻力和耐磨性能是轮胎的3个主要性能，也称为轮胎胎面胶的“魔三角”性能，它们都与胎面胶的动态性能有很大的相关性[1-2]。
胶料60 ℃时的损耗因子（tanδ）越小，表明滚动阻力越低，0 ℃时的tanδ越大，表明抗湿滑性能越好[3-4]。
抗湿滑性能和滚动阻力是胎面胶的两个矛盾主体，往往一项性能的提高会损失另一项性能。
改性溶聚丁苯橡胶（SSBR）、白炭黑和硅烷偶联剂等的应用使这两项性能同时有较大提高[5]。
很多应用机理不同的新型材料也一直在研究开发中，功能型树脂就是其中之一[6-9]。
本工作主要研究不同功能型树脂对轿车子午线轮胎胎面胶动态性能等的影响，验证功能型抗湿滑树脂对胎面胶“魔三角”性能的优化作用。
1 实验1.1 主要原材料SSBR1，苯乙烯质量分数为0.33，乙烯基质量分数为0.34，充油量为37.5份，日本旭化成公司产品；非充油改性SSBR2，苯乙烯质量分数为0.21，乙烯基质量分数为0.66，台橡股份有限公司产品；顺丁橡胶（BR），牌号9000，中国石油独山子石化公司产品；环保油，牌号V700，德国汉圣化工有限公司产品；白炭黑，牌号1165MP，索尔维罗地亚白炭黑（青岛）有限公司产品；脂肪族C5石油增粘树脂，上海金森石油树脂有限公司产品；环脂二烯类抗撕裂树脂DCPD，艾科普新材料有限公司产品。
白炭黑分散剂对轿车子午线轮胎胎面胶性能的影响
白炭黑分散剂对轿车子午线轮胎胎面胶性能的影响王建功，黄义钢，赵晓东，张 静，张锡熙（青岛双星轮胎工业有限公司，山东青岛 266500）摘要：研究白炭黑分散剂对轿车子午线轮胎胎面胶加工性能、物理性能和动态力学性能的影响。
结果表明：白炭黑分散剂可改善白炭黑在胶料中的分散性，降低胶料的门尼粘度，显著提高加工性能；添加白炭黑分散剂的硫化胶硬度、定伸应力和拉伸强度减小，拉断伸长率、撕裂强度和回弹值增大，压缩生热降低，胶料的抗湿滑性能提高，滚动阻力降低。
关键词：轿车子午线轮胎；胎面胶；白炭黑；分散剂；加工性能；抗湿滑性能；滚动阻力中图分类号：TQ336.1；TQ330.38＋7 文章编号：1006-8171（2021）02-0097-06文献标志码：A DOI：10.12135/j.issn.1006-8171.2021.02.00971992年，法国米其林公司将溶聚丁苯橡胶（SSBR）和沉淀法白炭黑应用于轮胎胎面胶中，轮胎表现出优异的抗湿滑性能和低滚动阻力特性，从而开创了绿色轮胎技术的先河[1]。
时至今日，SSBR和白炭黑已成为高性能绿色轮胎生产的关键原材料。
2012年欧盟实施轮胎标签法，对轮胎抗湿滑性能、滚动阻力、行驶噪声进行等级划分。
2018年5月，欧盟委员会修改第1222/2009法规提案，即新版轮胎标签法，并于2020年6月正式实施。
新版轮胎标签法在现有基础上对轮胎的抗湿滑性能和滚动阻力等提出了更严苛的要求[2-3]。
在此期间，全球部分国家和地区均颁布了相应的轮胎标签法[4]，从而奠定了白炭黑在高抗湿滑性能、低滚动阻力绿色轮胎胎面胶配方开发体系中愈发重要的地位。
然而，白炭黑小粒径、大比表面积、高表面能和强表面极性的特性使其自身粒子极易相互凝聚成团，且白炭黑内部的聚硅氧键和外表面的活性硅羟基使其极具亲水性，在有机相中难以湿润和分散，这导致高填充白炭黑胶料的混炼难度大、门尼粘度高、升温速率快、白炭黑分散困难且易二次团聚、表观质量差等[5-7]。
改性植物油在冬季轮胎胎面胶配方中的应用
改性植物油在冬季轮胎胎面胶配方中的应用冬季轮胎的胎面胶是指能够在低温环境下保持良好弹性和抓地力的胶料。
改性植物油是近年来在轮胎行业中被广泛应用的一种新型配方材料。
本文将探讨改性植物油在冬季轮胎胎面胶配方中的应用。
改性植物油是通过添加特定的化学物质来改变植物油的物理和化学性质，从而提高其耐寒性和抗老化性能。
在冬季轮胎胎面胶配方中使用改性植物油可以增加胎面胶的柔软度和粘合性，从而提高轮胎的抓地力和操控性能。
此外，改性植物油还可以改善轮胎的湿地性能和雪地性能，使轮胎在湿滑和冰雪路面上有更好的抓地力和制动性能。
改性植物油可以用于各种不同类型的冬季轮胎胎面胶配方中。
例如，改性植物油可以与天然橡胶和合成橡胶相结合，用于制备冬季超高性能轮胎（UHP）的胎面胶。
改性植物油可以提供所需的柔软度和抓地力，同时还能够增强胶料的耐寒性和耐磨性。
此外，改性植物油还可以与填料、交联剂和其他添加剂相配合，用于制备冬季普通轮胎的胎面胶。
改性植物油可以增加填料的分散度和热稳定性，提高轮胎的耐磨性能和耐寒性能。
改性植物油的具体应用方式和添加量需要根据不同的轮胎类型和胎面要求确定。
一般来说，改性植物油可以通过两种方式与其他材料混合：直接混合和预处理混合。
直接混合是将改性植物油直接与其他材料混合在一起，然后进行加热压片和硫化等工艺。
预处理混合是将改性植物油事先与其他材料进行预处理，在混炼过程中再进行加热压片和硫化等工艺。
添加量通常在5-10%之间，具体含量可以根据胎面胶的要求和性能优化来确定。
总之，改性植物油在冬季轮胎胎面胶配方中具有广泛的应用潜力。
通过增加胶料的柔软度和粘合性，改性植物油可以提高轮胎的抓地力和操控性能，在湿滑和冰雪路面上具有更好的性能。
此外，改性植物油还可以增加胎面胶的耐磨性和耐寒性，提高轮胎的寿命和适应低温环境的能力。
随着对环保和可持续发展的要求不断提高，改性植物油将成为未来冬季轮胎胎面胶配方中的重要替代品。
航空轮胎胎面胶配方
于采 用 多萜二烯 树脂 。 下 述 的大 部分 实 施形 式适 用 于航 空轮 胎 ，但 在特 定 的实 施形 式 中 ， 以下 介 绍 的胶料 有 可 能对 制造 大 型车 辆轮 胎 胎面 是有 用 的 。大 型车 辆包 括 载重 汽 车轮 胎 、公 共汽 车轮 胎 、地 铁 车辆 轮胎 、 拖 拉机 轮胎 、拖 车 轮胎 、农 用 轮胎 、运土 车轮 胎
荷 下 以较 高速 度 即 时加 速 时 ，航 空轮 胎 胎 面必 须
有如 下成 分 ： ４ ０ ～１ ０ ０重 量份 聚异 戊二烯 橡胶 、 ０ ～ ６ ０重量 份高 不饱 和二 烯系橡 胶 、 １ ～２ ５重量份 具
有５ ０ ～１ ２ ０ ℃玻 璃化 温度 的多 萜树脂 。 在几 个实 施
基 、－ Ｎ（
水而产生水滑现象 。遗憾 的是 ，航空轮胎在接地
时会 导 致 滑行 道沟 槽 的边 部切 入 轮胎 胎 面 部 。在 飞机 着 陆 中 ，于 轮胎 承 载 负荷 且 被加 速 时 ，轮 胎 在滑 行 道 的沟 槽 中会产 生变 形 ，进而 给 轮胎 带 来 撕裂 作 用力 ，导 致轮 胎产 生人 字形 割 口。
形 式 中 ，多萜 树 脂为 多萜 二烯树 脂 。 胶 料 中还 添 加 有 １ ～１ ０ 重 量 份 具 有 分 子 式
ＭＯ ３ Ｓ … Ｓ Ｘ Ｓ — Ｓ Ｏ ３ Ｍ【 式中： ｘ为烯化游离基或者含
２个 或 ２个 以上烯 化单元 的游 离基 ； ２个 烯化 单元
通 过氧 原 子或硫 原子 、． Ｓ Ｏ２ ． 基 、－ ＮＨ一 基 、－ ＮＨ ２ 一
低滚阻改性剂DS01M在轿车轮胎胎面胶中的应用
低滚阻改性剂DS01M在轿车轮胎胎面胶中的应用陈亚婷，王 君，董 康，刘文国，王鹭飞，赵晓东，许婧婧（青岛双星轮胎工业有限公司，山东青岛266400）摘要：研究低滚阻改性剂DS01M在轿车轮胎胎面胶中的应用。
结果表明：在胎面胶中加入低滚阻改性剂DS01M，胶料的门尼粘度增大，硫化速度减慢，白炭黑分散性提高；硫化胶的定伸应力变化不大，回弹值增大；胶料的滞后损失减小；除外观差外无其他工艺问题；成品轮胎的滚动阻力降低。
关键词：低滚阻改性剂；轿车轮胎；胎面胶；白炭黑；分散性；滞后损失；滚动阻力中图分类号：TQ330.38＋7；U463.341＋.4 文章编号：1006-8171（2023）04-0226-06文献标志码：A DOI：10.12135/j.issn.1006-8171.2023.04.0226随着国家大力倡导环保，电动汽车迅速发展，对轮胎性能也提出了新的要求，轮胎不仅要具有较好的抗湿滑性能，还要有较低的滚动阻力。
为此，轿车轮胎胎面胶配方的设计逐渐偏向于白炭黑的使用，而白炭黑用量不断增大，其分散性不良导致胶料的滞后损失增大，轮胎滚动阻力提高。
降低胶料滞后损失的常用方法有使用更有效的硅烷偶联剂，生胶采用改性溶聚丁苯橡胶（SSBR），以提高白炭黑分散性，但这些方法对胶料滞后损失的改善效果有限，而且定伸应力明显增大。
因此，需要添加新的助剂来进一步降低胶料的滞后损失，且对其他性能无影响或影响较小[1-8]。
低滚阻改性剂DS01M（以下简称DS01M）是由1，6-二烃基四嗪环与异戊橡胶复配而得，其有效成分通过与二烯烃类橡胶的双键反应及与白炭黑的亲和而起到橡胶与白炭黑之间的架桥作用，从而降低胶料的滞后损失[9]。
本工作主要研究DS01M在轿车轮胎胎面胶中的应用。
1 实验1.1 主要原材料改性SSBR1，韩国LG化学公司产品；改性SSBR2，盛禧奥欧洲有限责任公司产品；高分散性白炭黑，牌号165MP，山东联科科技股份有限公司产品；液体硅烷偶联剂Si75，景德镇宏柏化学科技有限公司产品；DS01M，有效成分质量分数为20%，大冢材料科技（上海）有限公司产品。
炭黑填充型粉末天然橡胶：未来的载重子午线轮胎胎面用胶
炼胶 （ＲＮ ３ ）进 行 了比较 ：与Ｎ ／２４ 比 ，ＰＮ ／ ２４ 具有较 高的拉 伸 强度 、撕 裂 Ｎ／ ２４ Ｒ Ｎ３ 相 （ＲＮ ３ ） 强度 、回 弹性和 耐 曲挠性 能 ，耐 磨耗 性 能大致 相 当， 而动态压 缩生 热和压 缩永 久 变形则
备的天然橡胶／ ２４ Ｎ３炭黑混炼胶 （ Ｎ ３ ）进行 Ｎ ／ ２４ Ｒ 比较，探索炭黑填充型粉末天然橡胶作为载重子
午线轮胎胎面用胶的可能性 。
算 ） ｉ０ ０，炭黑 变量，氧化锌 ５ ，硬脂酸 ２ ， 防老剂 １５ ．，硫黄 ２ ５ ．，促进剂Ｄ ．。胎面胶 Ｍ ０６ 配方：天然橡胶 （ 按干胶计算 ） １０ ０，炭黑 变 量，氧化锌 ３２ ．，硬脂酸 ２ ４ ．，防老剂 １５ ．，硫
关键词 ： 炭黑填 充型粉 末 天然橡 胶 ，物理机 械性 能 ，动态性 能 ，载重子 午 线轮 胎胎 面用胶
载重子午线 轮胎因其苛刻的使用条件对胎 面胶提 出了严格的性能要求，如 ：高强度、耐刺 扎、耐磨、低生热、抗湿滑等。因此，传统的载
简单混合，难以得到炭 黑在橡胶中优 良分散的母
胶，除了改善混炼外，其物理性能不可能得到显 著的提高 引 。
复合材料的重要方法之一， 国内外在这一领域也 进行 了多年 的研 究 Ｊ 。虽然 Ｅ ａ ｓ Ｇ ｒ 等在 ｗ ｎ和 ５ ｌ
乳与炭 黑淤浆在高剪切速率条件 下进行 液相混 合，脱水 、干燥后制备得到天然橡胶／ 炭黑混合 物 （Ｅ ） Ｃ ，混合工艺的改革改善 了炭 黑在橡胶 中 ｃ 的分散 ，与相应的干法混炼胶料相 比，Ｃ 的滚 Ｅ ｃ 动阻力和耐曲挠性能均获得显著改善 ｎ 。 引
工程机械轮胎胎面胶配方改进
进 剂
清 理 、 片 。大 配合 试 验 胶 料 在 密 炼 机 下
中混 炼 。试样 在平 板硫 化机 上硫 化 。
续 作业 等 ， 就要求 胎 面胶 抗切 割 、 这 耐疲 劳 、 耐热 、 抗 崩 花掉 块 、 耐磨 、 撕裂 、 性好 且硬 度大 、 抗 弹 变形
小 。 国内工 程 机 械 轮 胎 胎 面 胶 生 胶 基 本 采 用 ＮＲ／ Ｂ Ｓ Ｒ并 用 胶 ， 黑 主 要 采 用 Ｎ２ ０和 Ｎ２ ４ 炭 ２ ３。 为改 善工程 机 械 轮 胎胎 面胶 的综 合 性 能 ， 工作 本
随着 国际 矿 山业 的 快 速发 展 ， 外 工 程 机 械 国 轮 胎 已经 向专 业化 方 向 发展 ， 不 同用 途 和使 用 按 条件设 计 不 同结 构 和 配 方 的专 用 轮胎 ， 种 规格 品 齐全 ， 可供 各 种 不 同 场 合 选 择 使 用 。但 我 国 工程
机械 轮胎 的需 求量 大 、 盖面 广 ， 多数 国内轮 胎 覆 大
表 ２ 炭黑 Ｎ ３ ２ １的 理化 分 析 结 果
花 掉块 和抗 撕裂 性能 。压 缩生 热 降低不 仅 有利 于
工 艺操 作 ， 延 长轮 胎 使 用 寿 命 也 有 益 处 。 由于 对 工 程机 械轮 胎 使用环 境 复杂 ， 使用 条件 苛 刻 ， 坏 损 形 式 较多 ， 且行 驶速 度较 低 ， 因此 胎面胶 耐 磨性 能 并 不是 衡量 其 性能 的关 键 。
１ ３ 主 要 设 备 和 仪 器 ．
１ ０ｍｍ×３ ０ ｍｍ 开炼 机 ， 东 湛 江 机械 厂 ６ ２ 广
白炭黑炭黑填量对轮胎胎面胶性能影响的实验研究
作者简介：刘艮春（1972-），男，江苏盐城人，硕士，主要从事工业车辆实心轮胎的研发工作。
收稿日期：2020-10-07随着我国经济社会的高速发展，机动车的保有量不断增加，据公安部统计，截至2020年6月，全国机动车保有量达3.6亿辆，其中汽车2.7亿辆[1]，与此同时，人们的环保意识日益提高，对轮胎提出了更高的要求，轮胎正向着绿色环保节能的方向发展。
炭黑的主要成分是碳元素，是碳氢化合物在受控条件下不完全燃烧或分解得到的，是轮胎工业中常用的补强剂之一，可有效提高胶料的强度、耐磨性等性能。
白炭黑是白色粉末状的水合二氧化硅，其分子式为SiO 2•nH 2O ，属于无机补强剂。
与传统的炭黑补强剂相比，白炭黑的生产不以化石资源作为主要原料，同时使用白炭黑作为补强体系的胶料具有较低的滞后损失。
另一方面，当白炭黑的填充份数过多时，胶料的黏度会有较大升高，影响胶料的加工工艺性。
所以，本文将白炭黑与炭黑并用作为复合补强体系，研究二者的配比对轮胎胎面胶性能的影响。
1 实验1.1 实验材料与主要设备天然橡胶NR ，牌号STR20，泰国产品；顺丁橡胶BR ，牌号BR9000，中国石油独山子石化分公司产品；炭黑，牌号N375，卡博特 (中国) 有限公司产品；白炭黑，牌号Z1115 MP ，罗地亚（青岛）白炭黑有限公司产品；硅烷偶联剂，牌号Si69，南京曙光化工集团有限公司产品；其他材料均为常见市售产品。
密炼机，型号X (S )M -500，上海科创橡塑机械设备有限公司；开炼机，型号X(S)K -160，上海橡胶机白炭黑/炭黑填量对轮胎胎面胶性能影响的实验研究刘艮春，王恒宜，陈荣华(江苏托普轮胎股份有限公司，江苏 盐城 224400)摘要：研究了不同白炭黑/炭黑的填量配比对轮胎胎面胶性能的影响。
实验结果表明，随着胶料中白炭黑/炭黑配比的提高，胶料的焦烧时间及硫化时间延长，硬度、100%定伸应力、300%定伸应力、拉伸强度降低，而断裂伸长率提高；同时，胶料的抗湿滑性能及滚动阻力呈降低趋势。
胎面胶生产工艺
胎面胶生产工艺
胎面胶是一种用于轮胎制造的胎面材料，它的生产工艺通常包括以下几个步骤：
1. 原料准备：胎面胶的主要原料是橡胶和各种添加剂，如硫化剂、增塑剂、填料等。
在生产之前，需要对这些原料进行准备，并按照一定的配方比例进行混合。
2. 搅拌混合：将准备好的原料放入搅拌机中进行混合，以便使各种原料均匀分散，并形成一种黏稠的混合物。
混合的时间和速度需要根据具体工艺要求进行调整。
3. 加热融化：经过搅拌混合后的混合物需要进行加热，以将其中的橡胶完全融化。
加热温度通常在150~180℃之间，加热时
间则取决于胎面胶的配方和工艺要求。
4. 硫化反应：在混合物完全融化后，需要将其进行硫化反应。
硫化剂在高温下与混合物中的橡胶进行反应，使其形成交联结构，以增加材料的强度和耐磨性。
硫化反应的温度和时间需要进行精确控制，以确保胎面胶具有良好的性能。
5. 冷却切割：硫化反应完成后，将硫化胶块进行冷却，使其固化，然后进行切割成胎尺寸的胎面胶。
6. 质量检验：对切割好的胎面胶进行质量检验，包括外观检查、物理性能测试和化学成分分析等。
只有通过了各项检验的胎面胶才能被认定为合格品。
7. 包装出库：将合格的胎面胶包装起来，并进行储存或出售。
包装材料通常选择耐热、耐腐蚀的塑料袋或桶。
总之，胎面胶的生产工艺涉及原料准备、搅拌混合、加热融化、硫化反应、冷却切割、质量检验和包装出库等步骤。
通过严格控制每个步骤的工艺参数和质量要求，可以生产出质量稳定、性能优良的胎面胶产品。
不同结构白炭黑对绿色轮胎胎面胶性能的影响
106 橡 胶 工 业2019年第66卷不同结构白炭黑对绿色轮胎胎面胶性能的影响王 检，刘 力*（北京化工大学先进弹性体材料研究中心，北京100029）摘要：研究不同结构白炭黑对绿色轮胎胎面胶[溶聚丁苯橡胶（SSBR）/顺丁橡胶（BR）并用胶]性能的影响。
结果表明：白炭黑1165MP的平均粒径最小，补强性能最佳，填充胶的抗湿滑性能最优；白炭黑WL180在SSBR/BR并用胶中分散均匀，填充胶的滚动阻力最低；白炭黑VN3在SSBR/BR并用胶中的分散性最好；白炭黑T383的平均粒径最大，补强性能最差；白炭黑DNS2分散性较差，填充胶的Payne效应最明显。
关键词：白炭黑；溶聚丁苯橡胶；顺丁橡胶；胎面胶；分散性；补强性能；动态力学性能中图分类号：TQ330.38＋3；U463.341＋.6 文章编号：1000-890X（2019）02-0106-05文献标志码：A DOI：10.12136/j.issn.1000-890X.2019.02.0106目前，绿色轮胎的生产技术集中在结构设计、原材料选择及配合、材料成型加工等方面[1]。
补强填料是生产绿色轮胎的重要原材料之一，白炭黑由于同时可改善硫化胶滚动阻力和抗湿滑性能，在绿色轮胎制备中是必不可少的补强剂[2-3]。
绿色轮胎核心技术是高性能胎面胶配方设计，配方主要特点是：生胶体系以溶聚丁苯橡胶（SSBR）为主，补强体系以白炭黑为主，填充量高达50～80份或全部替代炭黑[4]。
这种高填充白炭黑的绿色轮胎胎面胶配方使白炭黑成为绿色轮胎制造的重要原材料，白炭黑的合成与改性成为绿色轮胎的研究重点，各种牌号的白炭黑也层出不穷。
不同白炭黑在结构和化学性质方面存在很大差异，并对硫化胶物理性能和动态力学性能有重要影响[5]。
本工作以绿色轮胎胎面胶[SSBR/顺丁橡胶（BR）并用胶]为基体，填充不同结构和粒径的白炭黑，对胶料硫化特性、物理性能和动态力学性能进行研究。
1 实验1.1 主要原材料SSBR，牌号5025，充油37.5份；钕系BR，牌号CB24，德国朗盛公司产品。
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氧化锌
2. 7 2. 1 2. 9 2. 3 2. 4 1. 8
总硫2)
2. 32 3. 17 3. 63 2. 57 1. 84 2. 43
合计
185. 56 207. 17 213. 44 166. 00 185. 87 188. 15
含胶率/ %
53. 89 48. 27 46. 85 60. 24 53. 80 53. 15
第 3 期 陈志宏 1 汽车轮胎胎面胶的性能与配方发展 13 3
表 5 使用白炭黑和炭黑的轿车轮胎胎面胶性能对比
项 目
配方 1 配方 2 配方 3
补强组分用量/ 份 炭黑 N347 高分散白炭黑 标准白炭黑 硅烷偶联剂 胎面胶性能 邵尔 A 型硬度/ 度 滚动阻力 tanδ(70 ℃) 转向因数 E 3 (70 ℃) 湿牵引性 tanδ(0 ℃) 干牵引性 E″/ E 3 (0 ℃) 冰面牵引性 1/ E 3 (0 ℃) DIN 磨耗指数
M Pa
21. 0
扯断伸长
率/ %
510
tanδ
0 ℃
配方组分用量/ 份
生胶
90/ 10
B
66 12. 2 20. 4 490 0. 544 0. 223 80/ 20
公司代号
G
C
65
66
9. 2 8. 5
19. 1 18. 4
550 570
0. 506 0. 431 0. 209 0. 142
后增大 2～4 度 ; 扯断伸长率不大 ,一般为 410 % ～460 % ,但老化后下降很少 。在配方设计中 ,几
冰面牵引性 1/ E 3
(0 ℃) 0. 138 0. 053 0. 045 0. 101 0. 096 0. 069
配方组分用量/ 份
生胶
100 100 100 100 100 100
炭黑
36
15
75
54
52
68
白炭黑
20
62
—
—
7
—
增塑剂1)
23. 82 24. 84 33. 44 7. 75 16. 64 17. 37
作者简介 :陈志宏 (19362) ,男 ,广东中山人 ,北京橡胶工业研 究设计院教授级高级工程师 ,从事橡胶与轮胎的研究开发工作 。
表 1 195/ 65 R15 轮胎胎面胶的主要性能及配方特征
项 目 M
主要性能
邵尔 A 型硬
度/ 度
61
300 %定伸应
力/ MPa 10. 6
拉伸强度/
第 3 期 陈志宏 1 汽车轮胎胎面胶的性能与配方发展 13 1
汽车轮胎胎面胶的性能与配方发展
陈志宏
(北京橡胶工业研究设计院 ,北京 100039)
摘要 :介绍了世界各大轮胎公司各种典型规格的轿车子午线轮胎 、载重子午线轮胎和载重斜交轮胎的胎面胶性能 及配方特征 ,并分析了其发展趋势 。轿车子午线轮胎以降低滚动阻力为主导 ,着重强调加快白炭黑的开发及应用 ;载 重子午线轮胎胎面胶具有高定伸应力 、高拉伸强度 、高弹性及中硬度的共同特点 ,趋于采用全 NR ,大多数品牌未采用 白炭黑 ;载重斜交轮胎胎面胶的性能与配方趋于与载重子午线轮胎相近 。 关键词 :轿车子午线轮胎 ;载重子午线轮胎 ;载重斜交轮胎 ;胎面胶 中图分类号 : TQ33611 + 1 ;U4631341 + 16 文献标识码 :B 文章编号 :100628171 (2003) 0320131207
配方组分用量/ 份
生胶
100
100
100
90/ 10
炭黑 白炭黑 含胶率/ % 固特异
( SBR) 95 0
37. 54
( SBR) 85 0
42. 22
( SBR) 41 37
43. 68
( SBR/ BR) 15 55
51. 04
规格
225/ 60ZR16 ,205/ 55VR15
0. 38 11. 13
0. 38 0. 35
0. 31 0. 18
0. 35 0. 15
T 0. 13 0. 06 6. 80 0. 35 0. 17 0. 05
N 0. 13 0. 05 25. 43 0. 14
— 0. 11
112 非镶钉冬用轮胎 P245/ 70R16 非镶钉冬用轿车轮胎胎面胶的
密度/
( Mg·m - 3) 1. 076 1. 214 1. 172 1. 091 1. 150 1. 139
注 :同表 1 。
表 4 不同年代轿车轮胎胎面胶配方特征
项 目
1994 年1)
1998 年 2000 年
米其林
规格
205/ 60R15 ,195/ 65R14 205/ 60R15 195/ 65R15
散性白炭黑 ,预计到 2005 年 ,85 %的轿车轮胎都 将使用白炭黑 。表 5 所示为使用不同品种白炭黑 与炭黑的轿车轮胎胎面胶性能对比 。
当然 ,轿车轮胎胎面胶材料中 ,除补强材料 外 ,聚合物材料的发展也不可忽略 。如高乙烯基 含量的溶聚丁苯橡胶 、集成橡胶 SIBR 等 ,它们的 使用结合白炭黑或低滚动阻力炭黑的应用 ,可根 据汽车配套轮胎性能的要求获得高防滑性和低滚
注 :1) 应含丙酮能抽出的防老剂 、硬脂酸等组分 ; 2) 含偶联 剂 、促进剂中的硫 。炭黑及白炭黑用量均取整数位 。
由组分剖析结果可以看出 ,各配方的最大特
点就是均采用了白炭黑 ,用量最高达 64 份 ,成为
主要的补强材料 ;其次 ,除正常的采用 SBR 外 ,出
1 32 轮 胎 工 业 2003 年第 23 卷
1 轿车子午线轮胎 众所周知 ,轿车子午线轮胎胎面胶性能的发
展是轮胎现代性能要求乃至材料发展的一个缩 影 ,如轮胎的干 、湿及冰雪路面的抓着性 、防滑性 、 低滚动阻力和耐用性等 ,均涉及到安全性 、环保性 和节能性 。因此 ,轿车子午线轮胎胎面胶的配方 设计发展很快 ,各轮胎公司都有自己的特点 ,在物 性配备方面也有较大差异 。下面列举几种典型规 格加以说明 。 111 欧洲市场的高性能轮胎
表 2 国外轮胎( P245/ 70 R16) 各部件中
碳酸钙的用量
份
部件
胎冠胶 胎侧胶 内衬层胶 带束层胶 胎肩胶 三角胶
B 1. 13 0. 26 0. 56 0. 86 0. 44 0. 68
G 0. 19 0. 13 0. 47 0. 24
— 0. 28
公司代号
O
D
0. 51 0. 33
0. 28 0. 19
轮胎) 仍是空白 ,应引起重视 。 根据北京橡胶工业研究设计院 (以下简称北
院) 历年剖析轮胎结果 (见表 4) 也可以看出 ,世界 各大轮胎公司在轿车轮胎胎面胶中逐步增大了白
炭黑的用量 ,主体材料由单一的 SBR 变到 SBR/ BR 并用 ,含胶率也有所提高 。
目前欧洲轿车原配胎胎面胶已普遍使用高分
— 12. 3
拉伸强度/
M Pa
— 18. 9 18. 9 17. 9 — 18. 5
扯断伸长
率/ % tanδ
— 570 380 460
— 490
0 ℃
0. 176 0. 325 0. 294 0. 191 0. 198 0. 277
60 ℃
0. 104 0. 180 0. 194 0. 108 0. 141 0. 208
主要性能及配方特征见表 3 。从表 3 可以看出 , G 公司的 P245/ 70R16 轮胎与其 195/ 65VR15 轮胎 很相近 ,补强材料仍以白炭黑为主 ,估计也并用 BR ,因为 BR 有较高的低温弹性 ,冰雪防滑性较 好 。而 B 公司的轮胎硬度更低 ,相对也增大了白 炭黑用量 。我国的冬用轮胎 (尤其是非镶钉冬用
195/ 65R15 91V 轮胎的剖析结果见表 1 。由 表 1 可以看出 ,轮胎的防滑性能 (以 0 ℃的 tanδ 表征) 均很高 ,滚动阻力 (以 60 ℃的 tanδ表征) 相 对较低 ,硬度和定伸应力分别在 61～66 度和 9～ 12 MPa 之间 ,拉伸强度均在 20 MPa 左右 。
3. 84 4. 76 3. 73 4. 39 4. 00 4. 74
195. 92 201. 77 209. 33 205. 09 187. 62 201. 81
51. 04 49. 56 47. 77 48. 76 53. 30 49. 55
1. 218 1. 207 1. 238 1. 208 1. 206 1. 176
80/ 20 60/ 40
P
66 12. 3 22. 4 500 0. 383 0. 145 80/ 20
T
62 10. 1 18. 3 490 0. 506 0. 234 100
( SBR/ ( SBR/ ( SBR/ ( SBR/ ( SBR/ ( SBR)
炭黑 白炭黑 增塑剂1) 氧化锌 碳酸钙 总硫2) 合计 含胶率/ % 密度/ ( Mg·m - 3)
配方组分用量/ 份
生胶
100 ( SBR/ 100 ( SBR/
— 195/ 65VR15
—
80/ 20
炭黑 白炭黑 含胶率/ %
BR/ NR) 72 0
46. 91
BR/ NR) 58 15
48. 48
( SBR/ BR)
—
16
—
64
—
47. 77
注 :1) 固特异为 1995 年的数据 。
BR) BR) BR) NR) NR)
15
52
16
15
13
65
55
20
64
60
52