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轮胎新材料研发热潮涌动

来源:中国化工报 作者:刘海军 2017-06-06 16:49:03
  当前,随着汽车消费和产业升级,传统材料制造的轮胎,已不能完全满足新时代背景下人们对智能化、环保化、高端化轮胎的需求。近年来,为应对天然胶资源供应不足的现状,实现产业转型升级,国内外各大轮胎企业和研究机构纷纷着手研发用于轮胎制造的新材料,一系列新热点材料涌现。

  植物做橡胶 知名胎企在跟进

  近几年,随着全球轮胎研发技术水平的进步,使得银胶菊橡胶、蒲公英橡胶、杜仲胶等植物橡胶材料问世,为我国轮胎新材料的发展注入新生力量。

  据专家介绍,银胶菊是一种生长于美国西南地区的旱生灌木。目前,普利司通、固铂等国际知名轮胎企业,已成功研发出银胶菊橡胶轮胎。固铂轮胎全球研发高级副总裁ChuckYurkovich表示,即使只用银胶菊替代10%~15%的原有材料,在减少天然胶需求方面也是巨大成功。

  公司的目标是生产100%使用银胶菊橡胶材料的轮胎,并且不影响其成本和性能。

  蒲公英橡胶是最接近于三叶橡胶的原材料,有望可以直接代替。早在2007年,固铂和普利司通就在美国俄亥俄州开展了蒲公英提取橡胶的试验,目前这种特殊的蒲公英已在欧洲和美国大规模种植。山东玲珑轮胎股份有限公司董事长王锋指出,玲珑轮胎也已组建蒲公英橡胶研发团队,预计研发出的蒲公英橡胶产品,可以继承天然胶80%的性能。

  “相比于银胶菊橡胶和蒲公英橡胶在国外的率先发展,杜仲胶可能更适合我国国情。我国拥有世界95%以上的杜仲资源,发展杜仲胶具有天然的、垄断性的优势,有望破解中国天然胶供应不足的问题。”国家橡胶与轮胎工程技术研究中心主任、软控股份有限公司董事长袁仲雪介绍说,杜仲胶是目前国际上唯一可再生的特殊自然高分子新材料,也是我国目前唯一具有发展潜力的天然胶替代资源。把杜仲胶采用不同方式用于胎面、胎侧、三角芯或带束层等部位,可明显提高其性能,具有较高的性价比。同时,杜仲胶新型轮胎明显延长了现有轮胎的使用寿命,可以减少年耗胶量。

  合成胶 自主创新进步大

  随着各国环保要求的不断提高,当前轮胎产业正向子午化、扁平化和无内胎化方向发展,这需要大量合成胶,而环境友好的环保产品以及高性能化和功能化的合成胶品种,成为国内外橡胶企业的研发重点,

  但目前国内只有少数企业掌握环保产品生产技术。因此,每年都需进口相当数量的合成胶。

  兰州理工大学教授李贵贤认为,合成胶产业的转型升级已经迫在眉睫。他建议,整合行业资源,在做好知识产权保护的前提下,下大力气抓好自主创新,根据市场的需求,对关键技术和产品进行攻关,改变我国在高端产品生产关键技术和领域受制于人的现状。青岛科技大学教授张宜恒则指出,在今后的发展中,合成胶行业要承担起由合成胶大国向合成胶强国迈进的历史责任,通过高端技术、材料、装备等方面的跨越式发展,在高端产品和技术上取得新的突破。

  目前,国内不少高校、科研院所和企业正广泛开展产学研合作,在高端丁苯橡胶、丁腈橡胶、丁二烯橡胶等领域已取得突破。“溶聚丁苯橡胶是绿色环保轮胎制造必备的关键材料,一直以来依赖进口。国产溶聚丁苯橡胶在绿色轮胎制造中的应用关键技术,突破了国外绿色技术壁垒,大幅降低了原材料成本,一个企业每年可节约上亿元资金。”青岛科技大学教授丁乃秀介绍说,该项目一举解决了滚动阻力、噪声、抗湿滑性互相矛盾的技术难题,让橡胶轮胎这一传统产业全面升级,也提升了我国轮胎行业的国际竞争力。

  此外,全国合成胶产能最大的齐鲁石化橡胶厂与青岛科技大学、北京化工研究院等单位共同合作,进行新型钼系催化剂中试工艺开发胎面胶工业应用研究,并取得较大突破,为新型钼系高乙烯基丁二烯橡胶走入市场打下良好基础。

  添加剂 多种新产品问世

  除了天然胶和合成胶,轮胎中还会大量添加油料和填充剂。据了解,全球67%的炭黑作为活性补强剂用于轮胎橡胶中,使轮胎更耐磨、更耐撕裂、更防滑。而一些纳米碳酸根材料则用作惰性填充剂,提高轮胎抗化学腐蚀能力,改性后还具有补强剂的某些功能。

  最近刚上市的金能科技股份有限公司,首发募投项目就包括高性能炭黑。“使用此高性能炭黑制造轮胎可减排污染物20%~30%,而且可以让轮胎的滚动效率提高3%~5%,不仅更省油,还可使轮胎寿命延长10%左右。”金能科技副总经理谷文彬介绍说。同时,将石墨烯添加到轮胎橡胶里,还可以提高轮胎的耐磨性和抓地力,双星集团就为此设立了石墨烯轮胎中心实验室。

  而世界首条石墨烯导静电轮胎智能化生产线,也在青岛森麒麟轮胎股份有限公司投产运行。“石墨烯导静电轮胎采用石墨烯与胶质复合改性制备技术,其核心功能是无需额外增加车载设备导出车体静电。”森麒麟轮胎总经理林奕龙介绍说,该公司生产的石墨烯导静电轮胎,

  散热功能和机械强度具有突出表现,拉伸强度、抗撕裂强度、滚阻及湿滑等物性均比普通轮胎提高50%以上,可以减少爆胎,提高汽车行驶安全性及轮胎承载力。

  碳纳米管则是当前行业关注的另一热点。该材料是一种具有特殊结构的一维量子材料,其电导率、热导率通常可达铜的1万倍,抗拉强度是钢的100倍,密度却只有钢的1/6,是实用性广泛的尖端材料。

  目前,山东丰源轮胎有限公司已生产出市场认可的碳纳米管轮胎。这种轮胎比普通轮胎具有低滚动阻力、高耐磨性能、低碳节能等特性,即使在寒冬的冰雪路面上也能很容易刹车,并比普通轮胎使用寿命高出30%。

  此外,国际轮胎巨头固特异轮胎橡胶公司日前宣布,将在华推出一款新材料轮胎,其核心原料二氧化硅可从稻谷壳中提取。在过去两年里,固特异一直在阿克隆创新技术中心研究和测试从稻壳灰中提取的二氧化硅。与传统轮胎将碳作为增强剂相比,二氧化硅用于轮胎,

  可降低轮胎的滚动阻力,这将有助于提高车辆的燃油效率。再加上二氧化硅的排水性,它还能有效提高轮胎的湿地抓地性能。
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