從顏色到結(jié)構(gòu)：全面解析輪胎的秘密
[汽車之家 技術(shù)] 輪胎大家絕不陌生，幼兒園的孩子閉著眼都能畫出一個輪子,，但很多開了一輩子汽車的司機也不明白輪胎這玩意兒里到底有什么玄機,。您一定好奇輪胎有什么秘密，不就是圓形,、充氣的嗎？要知道,，輪胎作為車輛與路面接觸的唯一媒介,，對于車輛的性能有著直接影響,。瞧，這么重要的東西怎么能沒有秘密,？讓我們來探究一下。
● 輪胎歷史
就像評書中的開始一樣,，想知道輪胎有什么秘密咱們得先了解它的身世，由于篇幅限制咱們只看看乘用車輪胎,，商用車輪胎且聽下回分解,。好了，言歸正傳,，第一個空心輪胎是1845年英國人羅伯特•湯姆遜發(fā)明的,。他提出用壓縮空氣充入彈性囊，以緩和運動時的沖擊,，盡管當時的輪胎是用皮革和涂膠帆布制成，然而這種輪胎已經(jīng)顯示出滾動阻力小的優(yōu)點,，羅伯特•湯姆遜并以《馬車和其他車輛的車輪改良》為題，獲得了英國政府的專利,。同年12月10日第一條充氣輪胎誕生，第一個購買充氣輪胎的人是個名叫羅列的貴族,，四個輪胎的價錢合計為四十四磅二先令,，要知道當時一英鎊可以兌換白銀三兩,，而當年英國國民生產(chǎn)總值才1000多萬英鎊。
1868年,，美國人查爾斯•古德伊爾（Charles Goodyear）發(fā)明硫化橡膠的方法,，使橡膠能運用在輪胎上,，古德伊爾先生雖取得專利但并未因此致富（1898年美國一家新成立的輪胎公司為了紀念他的貢獻，把公司命名為固特異輪胎公司）,。
1887年12月，英國獸醫(yī)約翰•鄧祿普看到他的兒子在布滿石頭的庭院里騎著三輪車,，思索如何使車輪更軟以吸收震蕩,，于是發(fā)明用充氣的橡膠管套在木制輪輻上,，現(xiàn)代輪胎的原型誕生了。1903年,，J•F•帕瑪先生發(fā)明了斜紋紡織品，這種斜紋紡織品的發(fā)明促成了斜交輪胎的發(fā)展,，1930年米其林公司申請了帶內(nèi)胎輪胎（無內(nèi)胎輪胎前身）；1946年獲得舉世聞名的子午線輪胎專利�,？纯矗芏噍喬ゴ髲S都到齊了,。
● 輪胎為什么是黑色
大家都知道輪胎主要由橡膠組成，橡膠大家沒見過但也大概知道顏色,，但您想過為什么以橡膠為原料的輪胎是黑色的嗎,？其實這主要是由輪胎生產(chǎn)時的添加劑決定的,，早在十九世紀，橡膠輪胎由于添加劑的不同,，其顏色并不固定。到1915年,，由于在輪胎制造時加入了碳黑也稱碳煙（carbon black）,，橡膠呈現(xiàn)墨水般的純黑色,，而且耐磨性達到前所未有的水準。此后,，橡膠輪胎進入黑色一統(tǒng)天下的漫長時期。
到了二十世紀五十年代,，國外許多擁有轎車的人為了顯示自己的財富與社會地位，紛紛把輪胎的外側(cè)壁刷上白色油漆,，以區(qū)別他人，體現(xiàn)個性,。但是這種輪胎美容法最大的缺點就是輪胎使用一段時間后,，油漆會逐漸剝落,，很不雅觀，這種方式逐漸被冷落了,。到六十年代，使用白色橡膠的白色橡膠輪胎又見復蘇，不過這種輪胎的強度和反抗撕裂性能較差,，耐老化性能差,，成本也較為昂貴，使用時間稍久,，膠料就會慢慢變黃變棕，失去原來的裝飾效果,。到了八十年代,，日本,、德國和美國等發(fā)達國家曾重新生產(chǎn)并投入胎側(cè)帶有白色字體或環(huán)帶的輪胎,，固特異公司甚至還設(shè)計出一種全透明可在夜間照明的輪胎。
進入九十年代,，米其林公司與法國一家化工集團合作，用二氧化硅取代碳,，取得了良好的效果。由于二氧化硅的固有顏色是白色,，可以加入任意不同的染色劑，輪胎從而可以任意選擇顏色了,。近些年來，隨著新型橡膠防老化劑和白色以及淺色橡膠補強劑的出現(xiàn),，更進一步推動了輪胎顏色的發(fā)展。
明白了輪胎為什么是黑色的后,，您一定好奇輪胎使用的橡膠了，輪胎用的橡膠和我們嘴里現(xiàn)在嚼的口香糖難道是“同父異母”的兄弟,？
現(xiàn)在大多數(shù)汽車輪胎材料的主要成份是天然橡膠或者合成橡膠。天然橡膠主要來源于三葉橡膠樹,，當這種橡膠樹的表皮被割開時,，就會流出乳白色的汁液,，稱為膠乳，膠乳經(jīng)凝聚,、洗滌、成型,、干燥即得天然橡膠,。而我們吃的口香糖的主要成分是膠基,，膠基的精確成分通常屬于商業(yè)機密，其主要成分可以是明膠（日本膠）或天然橡膠（苯乙烯-丁二烯橡膠,，丁基橡膠,，聚異丁烯）所以說我們吃的口香糖和輪胎用橡膠并不是一種原材料,。
● 講講輪胎的橡膠和添加劑
輪胎生產(chǎn)的原料中有天然橡膠還有合成橡膠，合成橡膠是由人工合成方法而制得的,，采用不同的原料（單體）可以合成出不同種類的橡膠,。在合成橡膠中又屬通用橡膠應用最多,，通用橡膠是指部分或全部代替天然橡膠使用的膠種，如丁苯橡膠,、順丁橡膠,、異戊橡膠,，異丙橡膠,，氯丁橡膠等。
| 常見通用橡膠及特點 | |
丁苯橡膠 | 是由丁二烯和苯乙烯共聚制得的,，是產(chǎn)量最大的通用合成橡膠，有乳聚丁苯橡膠 、溶聚丁苯橡膠 和熱塑性橡膠（sbs）,。 |
順丁橡膠 | 是丁二烯經(jīng)溶液聚合制得的，順丁橡膠具有特別優(yōu)異的耐寒性,、耐磨性和彈性，還具有較好的耐老化性能,。順丁橡膠絕大部分用于生產(chǎn)輪胎,，少部分用于制造耐寒制品,、緩沖材料以及膠帶,、膠鞋等。順丁橡膠的缺點是抗撕裂性能交差,，抗?jié)窕阅懿缓谩?/p> |
異戊橡膠 | 是聚異戊二烯橡膠的簡稱，采用溶液聚合法生產(chǎn),。異戊橡膠與天然橡膠一樣，具有良好的彈性和耐磨性,，優(yōu)良的耐熱性和較好的化學穩(wěn)定性。異戊橡膠生膠（未加工前）強度顯著低于天然橡膠,，但質(zhì)量均一性、加工性能等優(yōu)于天然橡膠,。異戊橡膠可以代替天然橡膠制造載重輪胎和越野輪胎還可以用于生產(chǎn)各種橡膠制品。 |
乙丙橡膠 | 以乙烯和丙烯為主要原料合成,，耐老化、電絕緣性能和耐臭氧性能突出,。乙丙橡膠可大量充油和填充碳黑，制品價格較低,，乙丙橡膠化學穩(wěn)定性好,，耐磨性,、彈性、耐油性和丁苯橡膠接近,。乙丙橡膠的用途十分廣泛，可以作為輪胎胎側(cè),、膠條和內(nèi)胎以及汽車的零部件，還可以作電線,、電纜包皮及高壓,、超高壓絕緣材料。還可制造膠鞋,、衛(wèi)生用品等淺色制品,。 |
氯丁橡膠 | 是以氯丁二烯為主要原料,，通過均聚或少量其它單體共聚而成的,。如抗張強度高，耐熱,、耐光、耐老化性能優(yōu)良,，耐油性能均優(yōu)于天然橡膠、丁苯橡膠,、順丁橡膠。具有較強的耐燃性和優(yōu)異的抗延燃性,，其化學穩(wěn)定性較高,，耐水性良好。氯丁橡膠的缺點是電絕緣性能,，耐寒性能較差，生膠在貯存時不穩(wěn)定,。氯丁橡膠用途廣泛,，如用來制作運輸皮帶和傳動帶,， 電線、電纜的包皮材料,，制造耐油膠管,、墊圈以及耐化學腐蝕的設(shè)備襯里,。 |
盡管合成橡膠有諸多優(yōu)勢，但天然橡膠的綜合性能優(yōu)越過合成橡膠,，所以高級輪胎多用天然橡膠。為了使橡膠具有制造輪胎所要求的性能,，比如要讓輪胎具有彈性好、滾動阻力小,、耗油低、生熱低,、耐磨,、耐穿刺,、承載能力大,、乘坐舒適等性能，必須要在橡膠中滲入各不同的化學材料,，即化學添加劑,。
| 輪胎常見添加劑 | |
聚丁二烯橡膠 | 聚丁二烯橡膠與溶聚丁苯橡膠可并用作為節(jié)油輪胎胎面膠，具有這種胎面膠的輪胎有最佳的抓著力與磨耗的綜合平衡性能,，還有較低的滾動阻力,，能節(jié)省燃料5％,。 |
發(fā)泡橡膠 | 是具有許多微型獨立氣泡的橡膠,。發(fā)泡率為20％～30％時可提高冰上摩擦系數(shù)3～4倍,。這樣,，通過提高冰上摩擦系數(shù)可縮短10％～15％的輪胎制動距離,。采用發(fā)泡橡膠的無防滑釘輪胎的冰上摩擦力雖然比不上鑲釘輪胎,，但其摩擦力非常接近,。 |
聚氨脂彈性體 | 具有高耐磨、可著色,、高耐切割性,、優(yōu)良的耐油及耐化學品等優(yōu)點，而且對人體無毒害作用,，又能完全生物降解，且不必添加炭黑和芳烴油,，是制造輪胎胎面的理想材料,。 |
BoTred（以淀粉為基料的 | BoTred是一種以淀粉為基料的新型填充劑。先從玉米中提取玉米淀粉衍生物,，變成微滴后經(jīng)處理轉(zhuǎn)換成生物聚合物填充劑,。BloTred為球形粒子，便于將機械能降至最小和降低滾動阻力,。 |
短纖維 | 短纖維的加入可以提高輪胎的剛性,，使得輪胎在行駛過程中承受同樣載荷時下沉量明顯減小,，即輪胎的變形減小,，因而滾動阻力也下降；將短纖維用于輪胎胎面時,，不僅可以提高胎面的剛性，而且可以使胎面的摩擦系數(shù)下降,，滾動阻力系數(shù)降低,，滾動阻力也相應下降。將短纖維應用于輪胎胎面及其它部位時,，可通過短纖維的模量和各向異性來改變膠料的性能,，以降低輪胎行駛過程中的噪聲，另外還能提高輪胎的耐久性能,。 |
硅材料 | 含硅的輪胎在具備優(yōu)異抓地力的同時,，產(chǎn)生較少的能量損失,，從而降低滾動阻力和磨耗力,，實現(xiàn)比普通輪胎更勝一籌的省油效果，并盡可能地延長輪胎壽命,。 |
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