文/孙超

    众所周知，轮胎因滚动阻力造成的能量约占汽车能量总损失的15%，因此降低滚动阻力30%即可减少油料消耗5%。作为占驱动功能量1/3的轮胎，如何实现节能环保，也是汽车要求的重要方向之一。自从1992年法国米其林公司提出绿色轮胎概念以来，“绿色轮胎”的概念深得人心，各国争相发展，国际上通指滚动阻力小、废气排放少的子午胎为绿色轮胎。但从和谐和可持续发展的角度出发，绿色轮胎的定义还应包括生产所用的原料为绿色环保材料，报废的轮胎可持续利用等，现已成为世界各国轮胎行业的发展战略要点。

    轮胎材料对降低滚动阻力、节省燃料消耗也起着极为重要的作用，特别是像胶和补强材料表现出的效果最为显著，已成为轮胎节能环保不可缺少的因素。最近20年来进展神速，硕果累累。随着子午胎的普及发展，橡胶原料也从以合成像胶为主和合成像胶取代天然橡胶，又重新回归到重视天然橡胶和同合成橡胶平分秋色的时期。补强材料由于白炭黑的广泛使用，已告别从1912年以来一直用炭黑单一补强的历史。现在，各种有毒、污染、致癌的像胶助剂也得到有效控制并大部分遭到淘汰，迎来了绿色环保助剂的时代。

    新材料

    随着轮胎材料、结构和制造技术的进步出现了新型轮胎，厂商开发了新的轮胎市场。轮胎材料也发生了许多新的变化。尤其是可调分子量的溶聚丁苯像胶(S-SBR) ,高乙烯顺丁橡胶(HV-BR)和高分散白炭黑、低滞后、低滚阻炭黑的使用，有效地解决了天然橡胶(NR),丁苯像胶(SBR)和顺丁像胶(BR)在轮胎抗湿滑和低滚阻两个性能上存在的二律背反难题，把高性能轮胎和低滚阻节油轮胎的矛盾统一起来，使轮胎的环保性能上了一个新的台阶。

    这种具有里程碑意义的环保节能轮胎，首先由米其林在1992年率先研制成功，并称之为“绿色”轮胎(Green Tire)，它可使轮胎滚动阻力下降35%,燃料节省3%~5%。随后不久，固特异、大陆、普利司通等也分别开发出类似的燃料利用率高(GFE)轮胎、最佳节能(FOT)轮胎、节油者(FS)轮胎，滚阻可降低30%左右。由于这种节油轮胎不仅节约了燃料，同时还能大幅降低尾气CO2的排放量，实现节能减排，又成为一种环保型轮胎。除了S-SBR之外，近年使用E-SBR并使用TPI(反式异戍橡胶)，也可制造同样低滚阻性的轮胎，节油在2.5%左右。一般通过节油10t，可减少CO2排放2.5t。同样，TPI掺用在S-SBR中，还会产生更佳的效果。

    新技术三部曲

    Step1、白炭黑于偶联剂的联合使用

    轮胎的补强材料—白炭黑，从1968年被制成蓝色冬用轮胎以来，一直没有大的建树，同炭黑相比处于微不足道的地位。1990年，通过并用偶联剂使白炭黑分散性和补强性得到大幅改善之后，又发现具有优越的集抗湿滑和低滚阻于一体的性能，因而用其成功地制成了对环境友好的“绿色”轮胎。这种轮胎可使抗湿性能提高5%,滚动阻力降低19%，详见表1。

    偶联剂是白炭黑性能发挥的关健，它能使白炭黑与橡胶分子很好地进行化学结合而提高补强性。偶联剂的种类甚多，适于轮胎用的主要为四硫化物(TESPT)。另外，为了更好地与白炭黑反应结合，也开发了可与白炭黑反应的末端基改性的合成橡胶。此时可以省去偶联剂。当然，偶联剂和白炭黑会造成轮胎成本升高，同时白炭黑又非常难以混均，易于焦烧，使橡胶混炼难度加大。因此，目前大多采用白炭黑与炭黑以1:4的并用比方式使用。对于“绿色”轮胎来说，白炭黑与炭黑的比例已达4:1。      

    Step2、炭黑技术的再次飞跃

    白炭黑的推广使用对炭黑提出了严峻挑战，促使炭黑进一步改革创新，很快开发出一系列结构更高、粒子更细的高性能、低滞后和低滚阻等多种类型的新炭黑与之竞争。而且为应对“绿色”轮胎的出现，还开发出以硅化学改性的双相炭黑，又称之为白炭黑一炭黑双相填料。并且还为解决传统炭黑低滚阻、耐磨与抗湿滑之间的矛盾，研制出物理改性的反向炭黑，又称为纳米结构炭黑。

    现在，白炭黑与炭黑已处于势均力敌、共同发展的状态。以耐磨方面来看，炭黑仍处于优势地位;以摩擦系数来说，白炭黑则占上乘位置。目前，这两种补强剂均已进入纳米级材料领域，再加上纳米活性氧化锌和碳酸钙的使用，轮胎材料实际上已经在向纳米级的方向发展。

    Step3、天然橡胶大规模使用

    最近，由于世界石油价格不断上涨，下游产品供应趋紧，橡胶、有机化纤帘线、炭黑及像胶助剂等轮番涨价，给轮胎生产带来前所未有的困难。许多生产厂家都已开始采取对策，考虑研究生产非石油资源轮胎，即尽量多用可再生性的天然像胶，减少以石油为原料的合成像胶；多用来自矿物原料的白炭黑及其他填料和植物油类软化剂，少用石油化学衍生的炭黑及石油系软化剂。

    现在，从技术上已开发出60%非石油资源的由环氧化天然橡胶和白炭黑、植物油配制的脱石油资源轮胎，同时，在混炼设备方面也出现了适于炼制白炭黑等难混胶料的强力驱动型、转子啮合型的大容量变速密炼机。因此，白炭黑的使用比例在逐步扩大，在未来不长的时间里，有可能实现白炭黑/炭黑2:1的发展水平。

    对环保型轮胎来说，减少行驶中的噪音和振动也是一项主要的内容。除了对轮胎行驶均一性和动平衡性能提出更加严格的指标限制以外，胎面材质及花纹成为主要研究课题。特别是在花纹上早已呈现百花竞放的形势，并已出现了仿生轮胎，各式各样的静音轮胎、无噪声轮胎等等。

    胎面内部也开发出微孔、混短纤维一类有别于传统的新型轮胎。轮胎已进入从高速安全走上节省燃料、减少尾气排放以及无振动和静音的发展时代。

    TIPS

    米其林ENERGY XM1+

    米其林ENERGYXM1+轮胎的最大优点就是超长的行驶里程。这款专门为中国市场设计的轮胎在保证其他轮胎性能不损失的情况下，比2005年推出的绿色环保轮胎EnergyXM1增加至少25%的行驶里程，除此以外它在安全驾控、节油和环保性能以及舒适与宁静表现上都可圈可点。与之前相比，它采用先进胎面橡胶配方改进了轮胎的耐磨性,带来更高里程；此外，由于应用了更为优化的轮胎结构，使得单位接地面上的橡胶磨损量趋于最少，从而能够获得更高里程。

   有人曾对米其林绿色轮胎做过这样一项测试，在同时停止发动机的推动力后，使用米其林绿色轮胎的汽车远比使用一般轮胎的车滑行得更远。众所周知，在汽车行驶中，能量会被各种阻力所消耗，其中约20%的汽油被轮胎滚动阻力所消耗。而绿色轮胎胎面可有效降低轮胎滚动阻力。换句话说，一部使用米其林绿色轮胎的车，平均可降低5%的汽车燃油量。

    普利司通绿歌伴

   “ECOPIA”是普利司通创造的由ECOLOGY（环境）＋UTOPIA（乌托邦）组成的合成词。该款轮胎采用了特殊改性聚合物与碳化合而成的“ECOPIA化合物”，有效解决了能量损失问题。在确保安全性能（特别是湿路制动性）的前提下，实现了对轮胎滚动阻力高达20%~25%的改善率。相比一般舒适性轮胎，EP100A能够帮助车主节约3%-5%的油耗，在节约用车成本的同时，为我们的地球减负。

    锦湖SOLUS KH19

    锦湖SOLUSKH19高性价比节能环保轮胎，采用欧洲最严格的环保标准，减少对环境有害原料的使用，采用了高强度轻重量的结构材料，不但能够有效减少轮胎磨损，还大大提高了汽车的燃油经济性，在湿地刹车能力表现卓越。

《产品可靠性报告》2012年4月刊