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1、38橡胶工业2005年第52卷PU胎面/橡胶胎体复合结构绿色轮胎及其制造方法易玉华,马铁军(华南理工大学工业装备与控制工程学院,广东广州510640)摘要:简介绿色轮胎的发展和PU胎面/橡胶胎体复合结构绿色轮胎的制造方法。PU胎面/橡胶胎体复合结构轮胎综合了橡胶胎体和PU弹性体胎面的优点,耐磨性能和耐疲劳性能优异;成型工艺简单,不需改变原有轮胎橡胶胎体,将PU直接浇注在橡胶胎体上即可;无需胎面挤出、成型、硫化设备。关键词:PU;复合结构;绿色轮胎;浇注中图分类号:TQ323.8;TQ336.1文献标识码:B文
2、章编号:1000890X(2005)01003803所谓绿色轮胎,国际上通常指滚动阻力小、油废旧轮胎产生,对环境造成黑色污染。耗低、废气排放少的子午线轮胎。与普通轮胎相胎面胶必须用炭黑补强,还要添加有致癌比,绿色轮胎可降低滚动阻力22%~25%,节油作用的芳烃油,它们随胎面磨损而散发在空气中,3%~8%。自1991年法国米其林公司宣布大力严重污染环境。轮胎磨损还会造成严重的重金属开发绿色轮胎以来,欧美和日本的各大轮胎公司污染,如与公园相比,公路两边尘土中的锌含量高相继加快了绿色轮胎的研制步伐,目前绿色轮胎42倍,铜含量高28倍,铬含量高19倍,
3、铅含量高[2]已成为轮胎工业发展的热门产品。本文主要介绍8倍多。PU胎面/橡胶胎体复合结构绿色轮胎及其制造方为了降低滚动阻力,胶料中常使用大量白法。炭黑,但白炭黑的导电性差,使这种轮胎存在一定[3]程度的静电问题。1绿色轮胎的发展因此,全橡胶子午线轮胎不能称为真正意义1.1全橡胶子午线轮胎上的绿色环保轮胎。随着人们环保意识的不断提全橡胶子午线轮胎的胎面和胎体均采用通用高,在继续努力降低滚动阻力的同时,已开始重视橡胶。由于胎体采用子午线结构帘线,这类轮胎使用不污染环境的材料制造轮胎,而且努力提高动态性能好,行驶中变形小、生热低,适合高速行轮胎的耐磨性,以
4、提高轮胎的使用寿命,减小废旧驶,且弹性优良,乘坐舒适。这类轮胎主要通过开轮胎的数量,减轻对环境的污染。发新型胎面胶及补强体系、优化轮胎结构等方式1.2整体浇注型PU轮胎来降低滚动阻力。目前第3代子午线轮胎的滚动整体浇注型PU轮胎的胎体和胎面均采用PU[1]阻力比第1代产品减小了30%。但是,这种轮弹性体。这种轮胎之所以被称为绿色轮胎是由于胎进一步改进的余地有限,且存在以下不足。PU胎面耐磨性好,可提高轮胎的使用寿命,减少普通橡胶的耐磨性差,虽然经配方调整有废旧轮胎的产生。同时由于PU强度高,不所改进,但胎面胶的耐磨性仍不理想。胎面部分需要用炭黑补强,也不
5、需要添加芳烃油,有利于容易磨损,直接影响了轮胎的使用寿命,导致大量环保。开发出可以替代橡胶轮胎的PU轮胎一直是作者简介:易玉华(1965),女,湖南衡阳人,华南理工大学讲世界轮胎业梦寐以求的愿望,几十年来国内外一师,硕士,主要从事橡胶工艺的教学和研究工作。直在进行这项研究。最近,美国固特异轮胎橡胶第1期易玉华等PU胎面/橡胶胎体复合结构绿色轮胎及其制造方法39公司与艾美莱泰公司签订了一项合作协议,共同剂,使橡胶表面产生大量的活性基团,从而使PU[4]开发可以替代橡胶轮胎的新型PU轮胎。在国弹性体与橡胶间形成化学交联,不需使用粘合剂内,青岛科技大学PU
6、弹性体反应注射成型技术就能获得很高的粘合强度。浇注前,将橡胶胎体[5]及浇注轮胎的研究项目已取得重大突破。与PU胎面粘接的部位打磨并清洗干净,再喷涂上PU轮胎具有耐磨性好、滚动阻力小、行驶里表面处理剂即可浇注胎面,工艺简单,成本低廉。[6]程高、生热低等优点,但也存在以下不足。2.2PU胎面胶料的制备普通PU弹性体耐热性能差,不适合用于轮胎的规格、种类和用途不同,对PU胎面胶高速轮胎。的性能要求也不同。根据轮胎的规格和用途,用PU胎体硬度高,弹性差,在低模量情况下于胎面的PU弹性体主要采用聚己内酯(PCL)、聚强度欠佳,特别是撕裂强度较低。四氢呋喃醚二
7、醇(PTMG)、低不饱和度高相对分子PU轮胎的成型设备和工艺比较复杂,在芯质量聚醚多元醇、端羟基聚丁二烯(HTPB)、甲苯模结构、钢丝圈定位、增强织物预成型、增强织二异氰酸酯(TDI)或4,4!二苯基甲烷二异氰酸酯物施放定位等方面还存在一系列难度较大的(MDI)和其它助剂合成,PU预聚体的合成工艺如问题。下。将多元醇及部分助剂熔化后移入反应釜APU轮胎的成本比普通橡胶轮胎高,如果使罐中,于95~98kPa真空、120~140∀条件下脱用1,5萘二异氰酸酯(NDI)、对苯二异氰酸酯(PP水2~3h,冷却至60∀以下,用计量泵将其缓慢DI)、环己烷1
8、,4二异氰酸酯(CHDI)等来合成动加入到二异氰酸
