中國橡膠機械網 “綠色輪胎”以其舒適安全、環(huán)保節(jié)能的特點，逐漸被大眾接受。據(jù)統(tǒng)計，最近幾年，使用高分散性白炭黑的“綠色輪胎”保持著10%～20%的年增長率，而且越來越多的原配胎指標中開始指定添加白炭黑。

影響輪胎滾動阻力的因素

輪胎的滾動阻力占轎車前進阻力的18%～30%。國外資料顯示，如果發(fā)動機的能量消耗占整車能量消耗的40.6%，那么因滾動阻力而消耗的燃油大約占到14%～17%。也就是說，若滾動阻力降低30%，則降低油耗約4.5%，最多可達6%。因此，有效降低輪胎的滾動阻力，不僅可以節(jié)約燃油，對減少溫室氣體排放也會起到重要作用。

粘彈性的簾線橡膠體引起的滯后作用是滾動損失最大的影響因素，占總損耗的85%～95%。因此，改善輪胎材料的粘彈性是降低滾動阻力的有效途徑。此外，輪胎在地面滑動引起的損耗、輪胎與空氣的摩擦損耗以及輪胎胎面花紋的設計也會消耗一定能量。

大量研究表明，當輪胎胎面使用白炭黑作為填料后，輪胎的滾動阻力可以得到有效降。

在大多數(shù)情況下，沉淀法白炭黑(二氧化硅)是由硅酸鈉溶液和硫酸溶液中和反應生產的。它具有豐富的特性，可以用于許多不同的領域，在橡膠中可起到優(yōu)良的補強作用，特別是應用于一些淺色橡膠配方中，可使產品具有良好的機械性能。

根據(jù)不同應用領域的需求，白炭黑可以被制成許多不同的形狀：粒狀、微珠狀或粉末狀。微珠狀白炭黑（Mircopearl）是一種獨特的白炭黑，兼有高流動性和在橡膠基體中高分散性的特點.

在橡膠工業(yè)領域，分散性高低是評價白炭黑的重要指標之一。如果采用超聲波對白炭黑顆粒進行處理，從處理后得到的激光粒徑分布圖（見圖1）可以清楚地看出：與有著相同物化性質(比表面積、pH值、水份等)的普通沉淀法白炭黑相比，高分散性白炭黑（Zeosil1165MP）最終粒徑更小，而且還有較小的平均粒徑D50值(2.5μm相對于9～10μm)，多數(shù)粒子粒徑小于1μm，很少有超過20μm的粒子，而普通白炭黑則正好相反。

高分散性白炭黑在輪胎中的作用

1.吸附作用

白炭黑在橡膠中會有一種附加的吸附，首先是白炭黑表面羥基的吸附作用，另外是小孔隙引起的對小分子助劑的吸附。這兩種作用(化學作用與物理作用)結合在一起，減少了橡膠基體中促進劑的活性濃度，從而降低了硫化速度和橡膠網絡的交聯(lián)度。因此，相對于炭黑配方，白炭黑配方中需要在基本配方的基礎上增加硬脂酸和促進劑。如果不需要高的補強性和較低的門尼粘度，上述調整即可達到良好的硫化特性，而在物理性能方面，扯斷伸長率和抗撕裂性變好。若要達到更優(yōu)異的補強性和優(yōu)化所有性能，則需在配方中增加一定量的偶聯(lián)劑，因為它可以使彈性體和白炭黑分子間真正形成牢固的結合，同時由于填料和橡膠間沒有了相對滑移，可以獲得較低的滯后性能。

研究發(fā)現(xiàn)，使用白炭黑取代炭黑，可以有效降低膠料的潘恩效應以及高溫下?lián)p耗角正切tanδ，進而改善輪胎的滾動阻力。而使用全白炭黑的胎面膠料，可降低20%的滾動阻力及約50%的胎面滯后性能，從而節(jié)約3%以上的燃油。

2.高分散性

白炭黑的結構特點決定了其分散性。在輪胎胎面膠配方中，普通白炭黑由于分散性的限制，使用比例很難超過50%（白炭黑/填料），而且耐磨性相對炭黑有所下降，這就限制了輪胎性能的進一步提高。

通過添加高比例白炭黑（＞50%），輪胎的各項性能都有顯著的提高。特別是在輪胎的主要參數(shù)，如耐磨耗性、濕牽引力和滾動阻力的平衡性方面取得了重大突破。對于耐磨耗性和濕牽引力的改善，一方面是由于填料的高分散性使橡膠基體獲得更好的補強效果，另一方面由于特殊聚合體（常用溶聚丁苯橡膠）和白炭黑/偶聯(lián)劑體系的應用提高了低溫下的tanδ。

通過三個膠料試驗，我們比較了炭黑、普通白炭黑和高分散性白炭黑在輪胎中的表現(xiàn)。與炭黑相比，雖然普通白炭黑在抗?jié)窕院蜐L動阻力方面有了很大提高，但是其加工性和磨耗性能明顯下降。而高分散性白炭黑的引入，不僅保持了白炭黑優(yōu)異的滾動阻力和抗?jié)窕裕腋纳屏税滋亢谀z料的磨耗和加工性能，達到或接近炭黑的水平，進一步提高了輪胎的綜合性能。

除了高性能輪胎，高分散性白炭黑的應用領域也擴展到其他類型的輪胎，如雪地輪胎。目前，全球輪胎廠商已經普遍使用了白炭黑，冬季輪胎中至少2/3的填料是沉淀法白炭黑，使用沉淀法白炭黑可使輪胎獲得非常高的雪地牽引力。

研究輪胎在濕地、雪地和冰上的牽引力，常用的表征是低溫下的粘彈性。在這方面，白炭黑與炭黑之間的粘彈性確實存在著巨大的差異：使用高分散性白炭黑可以獲得更好的抓地力，這可從tanδ最大值的升高得到確證，也可從橡膠的剛性對溫度的關系方面得到證實；用高分散白炭黑可以在更寬的溫度范圍內獲得穩(wěn)定的動態(tài)模量和粘性模量；并且，在-20℃下的損耗柔量，沉淀法白炭黑膠料也比炭黑膠料有顯著的改善。

雪地輪胎對耐磨性要求不高，因此可以考慮使用較低比表面積的高分散白炭黑（Zeosil115），因為這樣可獲得較好的膠料混煉和擠出性能，這得益于白炭黑的高分散性和較低的膠料粘度。而且，由于低比表面積可得到相對低的膠料門尼粘度，我們可以向配方中添加更高分數(shù)的白炭黑來獲得更好的動態(tài)性能.