【淮安市正晨塑膠有限公司】汽車(chē)所需能量的20%都與輪胎相關(guān),這一比例在卡車(chē)中更提高到三分之一。歐盟規定從2012年起,所有新車(chē)必須安裝低滾動(dòng)阻力的綠色輪胎。美國奧巴馬政府制定的新能源政策也要求2016年前汽車(chē)每加侖汽油行駛里程必須平均達到35.5英里。在中國,按照工信部發(fā)布的《輕型汽車(chē)燃料消耗量標識管理規定》,從2010年1月1日起,絕大部分乘用車(chē)和輕型商用車(chē)在銷(xiāo)售時(shí)必須標明實(shí)際油耗。由此,汽車(chē)制造商對輪胎的燃油經(jīng)濟性要求必將大大提高,發(fā)展綠色輪胎已是大勢所趨,下游輪胎企業(yè)必須積極做好應用新材料開(kāi)發(fā)綠色輪胎的準備。
降低輪胎滾動(dòng)阻力可以從兩方面入手。一是改善輪胎結構,包括子午化、扁平化和無(wú)內胎化等;二是用低內耗、低生熱的新型原材料來(lái)制造輪胎。1946年子午線(xiàn)輪胎的出現將汽車(chē)輪胎的滾動(dòng)阻力減少了20%。1992年,米其林輪胎在世界上首次將硅原料整合到橡膠配方中,能源消耗得到了大幅的降低。這是“綠色”輪胎概念首次出現在人們的視野中。截至今天,米其林在中國銷(xiāo)售的轎車(chē)及輕卡輪胎中有70%是綠色輪胎,并成為帕薩特、朗逸、雅閣、梅賽德斯-奔馳E級轎車(chē)、沃爾沃S40、日產(chǎn)天籟等車(chē)型的原配輪胎。
全球輪胎廠(chǎng)商一直在努力開(kāi)發(fā)差異化和特種合成
提高輪胎產(chǎn)品科技含量
橡膠產(chǎn)品。溶聚丁苯膠、稀土丁二烯橡膠、高乙烯基丁二烯橡膠等符合高性能輪胎高速、節能、安全、環(huán)保的要求,是生產(chǎn)綠色輪胎不可缺少的橡膠新材料。
溶聚丁苯膠具有較高的防滑性能,且不增加滾動(dòng)阻力。目前我國已具備供應溶聚丁苯膠的條件,如中國石化高橋公司年產(chǎn)10萬(wàn)噸溶聚丁苯膠裝置生產(chǎn)的產(chǎn)品已得到巿場(chǎng)認可。另外,稀土丁二烯橡膠在磨耗、生熱、疲勞、老化及滾動(dòng)阻力等方面優(yōu)于目前主要使用的鎳系丁二烯橡膠,應逐步實(shí)現替代。
輪胎行業(yè)最近的發(fā)展趨勢是使用熱塑性彈性體(TPE)取代乙丙橡膠,這是因為熱塑性彈性體比乙丙橡膠更輕且易于回收。
低成本高效益和高性能的丙烯酸類(lèi)橡膠(ACM)也正廣泛地用于生產(chǎn)汽車(chē)零部件,用于替代丁腈橡膠生產(chǎn)油封、O形圈。在150℃∼180℃的條件下,丙烯酸類(lèi)橡膠還可以用于生產(chǎn)密封件、墊圈和軟管。同時(shí),成本相對較高的氟橡膠輪胎巿場(chǎng)正在穩步增長(cháng),因為合成橡膠制品中,氟橡膠耐熱性最高。
實(shí)驗證明,反式異戊橡膠(TPI)的滾動(dòng)阻力在所有輪胎用膠中是最低的,只有乳聚丁苯膠(ESBR)的一半,比天然橡膠(NR)和溶聚丁苯膠(SSBR)也低得多。TPI與其他膠料并用時(shí),也都具有滾動(dòng)阻力低、生熱降低、耐磨性好、抗疲勞的特性,能明顯降低輪胎的滾動(dòng)阻力和生熱。繼SSBR獲得認同后,國內已有多家大型企業(yè)開(kāi)始嘗試在輪胎中應用TPI。
此外,通過(guò)應用芳綸、聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)等新型骨架材料,可達到降低輪胎滾動(dòng)阻力的目的,有助于輪胎企業(yè)滿(mǎn)足歐盟低滾動(dòng)阻力輪胎的標準要求。
材料開(kāi)發(fā)成果
納米聚合物在輪胎中應用能收到節能成效。意大利Novamont公司與固特異(Goodyear)輪胎和橡膠公司合作,開(kāi)發(fā)了由谷物生產(chǎn)的納米顆粒尺寸淀粉聚合物,它可大大減少輪胎的滾動(dòng)阻力。用淀粉聚合物改進(jìn)的輪胎與所謂“綠色”輪胎(含沉積氧化硅)相比,滾動(dòng)阻力減少25%,進(jìn)一步開(kāi)發(fā)可望減少阻力40%。利用該技術(shù)已向歐洲推出固特異公司Biotred GT3輪胎,并由固特異子公司鄧祿普公司推向日本巿場(chǎng)。該技術(shù)將淀粉聚合物的圓形納米顆粒與橡膠相摻混,關(guān)鍵組分使用了未披露的石化聚合物,使淀粉低的滾動(dòng)阻力與石化聚合物的高彈性相結合。使用Biotred GT3輪胎與摻有氧化硅的輪胎相比,可減少燃料消耗5%,相當于7g CO2/km。
朗盛公司于2009年8月上旬宣布,開(kāi)發(fā)出塑料和橡膠聚合物用有機納米顆粒助劑,現已推向工業(yè)應用。這些微凝膠產(chǎn)品由納米尺寸有機顆粒組成,可用于改進(jìn)彈性體和熱塑性材料性質(zhì)。朗盛公司工程橡膠產(chǎn)品業(yè)務(wù)部以其N(xiāo)anoprene商品品牌向巿場(chǎng)推銷(xiāo)這些納米尺寸顆粒,而萊茵化學(xué)Rheinau公司以其Micromorph品牌名稱(chēng)推銷(xiāo)助劑。萊茵化學(xué)公司與日本輪胎制造商東洋輪胎和橡膠公司合作的初步成果是將這種橡膠助劑應用于冬季輪胎生產(chǎn)之中,可使這些輪胎具有極好的干地和濕地道路抓著(zhù)力,在與冰雪相接觸時(shí)也不會(huì )使橡膠變硬。不同等級Nanoprene納米顆粒以其不同的玻璃轉變溫度應用于不同季節輪胎和不同輪胎組成部位(胎面、側面、胎體等)中可滿(mǎn)足不同的需求。
以前要提高輪胎的濕地抓著(zhù)力僅通過(guò)提高滾動(dòng)阻力來(lái)達到,這樣就增大了燃料消耗。而采用新的納米顆粒作為助劑就可改進(jìn)輪胎魔力三角形中所有的三種性能:濕地抓著(zhù)力、滾動(dòng)阻力和輪胎使用壽命。
??松梨诨瘜W(xué)公司于2008年8月宣布,在其美國佛羅里達州Pensacola現有生產(chǎn)基地建成采用創(chuàng )新的輪胎新材料技術(shù)的生產(chǎn)廠(chǎng),該技術(shù)可改進(jìn)汽車(chē)的燃料經(jīng)濟性。由新材料ExxcoreT動(dòng)態(tài)硫化合金(DVA)制取的輪胎內襯,采用很少材料就可達到前緣空氣保持,這使裝配件之間的空氣損失減少,有助于節能。尤其是,ExxcoreT DVA大大改進(jìn)了輪胎膨脹壓力保持度(IPR),從而有較好的燃料經(jīng)濟性。IPR是輪胎空氣壓力損失的度量。提高了空氣保持度意味著(zhù)減小了滾動(dòng)阻力,其結果則改進(jìn)了燃料經(jīng)濟性。ExxcoreT DVA將橡膠的柔性和彈性與塑料的低空氣滲透性組合在一起。采用新技術(shù)與標準的鹵化丁基橡膠內襯相比,滲透性要好7~10倍,輪胎耐用性要延長(cháng)50%以上。
如果美國所有行駛中汽車(chē)輪胎的IPR為1.5%,則ExxcoreT DVA潛在的年節約燃料數量可超過(guò)7億加侖,并可年減少溫室氣體600萬(wàn)噸,相當于道路上減少超過(guò)100萬(wàn)輛汽車(chē)。
羅地亞和道康寧于2008年11月宣布聯(lián)合開(kāi)發(fā)并使新型氧化硅和硅烷產(chǎn)品推向商業(yè)化,主要應用于能效輪胎。利用沉淀氧化硅和硅烷可減小輪胎的滾動(dòng)阻力,并可減少燃料消耗和二氧化碳排放。羅地亞與道康寧通過(guò)所開(kāi)發(fā)的方案已開(kāi)始將氧化硅引入天然橡膠中,應用涉及卡車(chē)和轎車(chē)輪胎。據稱(chēng),采用含硅烷處理的氧化硅來(lái)替代炭黑的胎面化合物所制造的輪胎,可使輪胎滾動(dòng)阻力減小20%,減少燃料消耗高達5%。
羅地亞公司應用于能效輪胎的Zeosil Premium二氧化硅可使這種能效輪胎減小滾動(dòng)阻力和有助于減少燃料消耗。
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