聚氨酯轮胎与橡胶轮胎性能对比

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1、第17届中国轮胎技术研讨会论文集聚氨酯轮胎与橡胶轮胎性能对比赵冬梅(北京首创轮胎有限责任公司，北京102400)摘要：聚氨酯弹性体既有橡胶的高弹性，又有塑料的高硬度和高强度，其耐磨性卓越，具有较高的机械强度和优异的耐油、耐化学药品、耐屈挠、耐低温性能。聚氨酯轮胎滚动阻力低，有利于降低汽车燃油消耗；耐磨性能提高数倍，使用寿命长；胎面材料中不含有炭黑和橡胶填充油，磨损时不会污染空气和土壤；废旧轮胎部分可以回收用作其他聚氨酯产品，不会造成环境污染。聚氨酯弹性体是制造绿色轮胎和轮胎绿色制造的理想材料。关键词：

2、聚氨酯弹性体；聚氨酯轮胎；耐磨性；滚动阻力；寿命；环保长期以来，橡胶一直是轮胎制造业的首选材料，在轮胎中使用已经有100多年历史，而聚氨酯弹性体在轮胎中的规模化应用仅有50年时间。在第二次世界大战期间，为了克服资源供应紧缺的问题，西方各国开始竭力研究开发合成橡胶等聚合物，德国科学家OttoBayer最早合成出聚氨酯弹性体，其目的是替代天然橡胶、钢材等紧缺战略物资。聚氨酯特有的性能使其逐渐发展成为材料加工工业的重要材料，到20世纪60年代，在美国从原料生产、弹性体合成以及加工应用领域已经形成较完整的工业

3、化体系。聚氨酯弹性体是一类在分子链中含有氨基甲酸酯基团(NHCoO一)的弹性体聚合物材料，通常以低聚物多元醇、二元或多元异氰酸酯、扩链剂／交联剂以及少量助剂制得。从分子结构上看，聚氨酯弹性体是一种嵌段聚合物，一般由低聚物多元醇柔性长链构成软缎，以二异氰酸酯及扩链剂构成硬段，硬段和软段交替排列，形成重复结构单元。除含有氨酯基团外，聚氨酯分子内及分子间可形成氢键，软段和硬段可形成微相区并产生微观相分离。这种分子结构，使聚氨酯弹性体成为一种性能介于一般橡胶与塑料之间的高分子合成材料，既有橡胶的高弹性，又有塑

4、料的高硬度和高强度，耐磨性卓越(为一般橡胶的3～10倍)，有“耐磨橡胶之王”的美誉，还具有良好的机械强度、耐油性、耐化学药品、耐屈挠性和优异的耐低温性能[】]。自20世纪60年代，人们开始了聚氨酯弹性体在轮胎中的应用研究，从那时起，聚氨酯和普通橡胶一样成为轮胎制造业关注的重点材料。1聚氨酯轮胎的开发与应用最早的聚氨酯轮胎是实心轮胎，在苛刻条件下运输货物，表现出耐磨性能优异和承载能力大的优势，至今仍在广泛应用。20世纪七八十年代开始，国内外一些轮胎公司或研发机构纷纷研究制造充气聚氨酯轮胎[2]。奥地利S

5、chmidt兄弟的LIM公司研制了客车、载重汽车、拖拉机和越野车用的LIM全聚氨酯轮胎；美国固特异轮胎橡胶公司首先将工作重点放在了聚氨酯实心轮胎研制，也尝试用聚氨酯弹性体制造充气轮胎，固特异不仅仅局限于全聚氨酯轮胎，而且也对橡胶／聚氨酯复合结构轮胎开展了一定的研究工作；美国尤尼罗伊尔一固特里奇轮胎公司也开发了一种聚氨酯轮胎，它是把聚氨酯覆盖在金属轴上，以185km·h。1速度行驶可以长达10万h以上，这种轮胎适用于各种轿车和轻型载重汽车；法国米其林轮胎集团开发了由聚氨酯和其他塑料材料制成的名为Twee

6、l概念轮胎，这种轮胎使用聚氨酯弹性体做成辐条，辐条交叉连结成网，再安装到轮毂上，外面包1层胶，从而代替普通轮胎的胎体、胎侧和胎圈成为承载负荷的元件，Tweel轮胎不必充气，但在承载负荷时仍能提供像充气轮胎那样的操作性‘能、乘坐舒适性和安全性。美国的艾美莱轮胎公司(AmerityreCorp．)开发出与橡胶轮胎相当的聚氨酯防爆轮胎，性能通过了美国联邦汽车安全标准FMVSS109。英国Compounding赵冬梅．聚氨酯轮胎与橡胶轮胎性能对比IngredientsLtd公司是聚氨酯专业生产厂家，开发出载重

7、轮胎的聚氨酯翻新轮胎方案，并声称该方案翻新轮胎的使用寿命是传统橡胶翻新轮胎的2倍。我国广州华工百川科技股份有限公司开发的聚氨酯／橡胶新型复合结构轮胎已应用于叉车、轿车和载重汽车，而且进行了翻新轮胎的试验和生产。聚氨酯弹性体的结构和性能特点，决定了用其制造的轮胎性能有别于普通橡胶轮胎。聚氨酯轮胎在自动装载车上应用较为普遍，美国Thombert公司的ReggieCollette先生对自动装载车上使用的橡胶和聚氨酯轮胎进行了性能对比分析，同时，对轮胎适用的车辆类型和环境进行了评价[3]。一般来讲，橡胶轮胎主

8、要应用在丙烷液化气动力和内燃机型的自动装载车，这样的车辆通常既在室内作业也在室外道路行驶，在这种使用环境下，橡胶轮胎能够提供更好的驾乘舒适性和牵引性。相比之下，聚氨酯轮胎只局限于应用在各种类型的电动自动装载车，这种车主要在室内行驶，聚氨酯轮胎的承载能力远远超过橡胶轮胎，使用寿命是橡胶轮胎的4倍，减少更换轮胎次数和由此带来的劳动损失；聚氨酯轮胎滚动阻力低，有助于延长电池使用周期，减少蓄电池充电次数。正是因为这些特点，在自动装载车领域，聚氨酯轮胎与橡胶轮胎一