摘要：聚氨酯彈性體既有橡膠的高彈性，又有塑料的高硬度和高強(qiáng)度，其耐磨性能卓越，具有較高的機(jī)械強(qiáng)度和優(yōu)異的耐油、耐化學(xué)藥品、耐屈撓、耐低溫性能。聚氨酯輪胎滾動(dòng)阻力低，有利于降低汽車燃油消耗；耐磨性能提高數(shù)倍，使用壽命長(zhǎng)；胎面材料中不含炭黑和橡膠填充油，磨損時(shí)不會(huì)污染空氣和土壤；廢舊輪胎部分可以回收用作其他聚氨酯產(chǎn)品，不會(huì)造成環(huán)境污染。聚氨酯彈性體是制造綠色輪胎和輪胎綠色制造的理想材料。   關(guān)鍵詞：聚氨酯彈性體；聚氨酯輪胎；耐磨性能；滾動(dòng)阻力；壽命；環(huán)保   中圖分類號(hào)：ＴＱ３２３．８；ＴＱ３３６．１　　文獻(xiàn)標(biāo)志碼：Ｂ　　文章編號(hào)：１００６－８１７１（２０１３）０２－００６７－０６
    長(zhǎng)期以來(lái)，橡膠一直是輪胎制造業(yè)的首選材料，在輪胎中使用已經(jīng)有１００多年歷史，而聚氨酯彈性體在輪胎中的規(guī)模化應(yīng)用僅有５０年時(shí)間。在第二次世界大戰(zhàn)期間，為了克服資源供應(yīng)緊缺的問(wèn)題，西方各國(guó)開始竭力研究開發(fā)合成橡膠等聚合物，德國(guó)科學(xué)家Ｏｔｔｏ　Ｂａｙｅｒ最早合成出聚氨酯彈性體，其目的是替代天然橡膠、鋼材等緊缺戰(zhàn)略物資。聚氨酯特有的性能使其逐漸發(fā)展成為材料加工工業(yè)的重要材料，到２０世紀(jì)６０年代，在美國(guó)從原料生產(chǎn)、彈性體合成以及加工應(yīng)用領(lǐng)域已經(jīng)形成較完整的工業(yè)化體系。
    聚氨酯彈性體是一類在分子鏈中含有氨基甲酸酯基團(tuán)（—ＮＨＣＯＯ—）的彈性體聚合物材料，通常以低聚物多元醇、二元或多元異氰酸酯、擴(kuò)鏈劑／交聯(lián)劑以及少量助劑制得。從分子結(jié)構(gòu)上看，聚氨酯彈性體是一種嵌段聚合物，一般由低聚物多元醇柔性長(zhǎng)鏈構(gòu)成軟段，以二異氰酸酯及擴(kuò)鏈劑構(gòu)成硬段，硬段和軟段交替排列，形成重復(fù)結(jié)構(gòu)單元。除含有氨酯基團(tuán)外，聚氨酯分子內(nèi)及分子間可形成氫鍵，軟段和硬段可形成微相區(qū)并產(chǎn)生微觀相分離。這種分子結(jié)構(gòu)，使聚氨酯彈性體成為一種性能介于一般橡膠與塑料之間的高分子合成材料，既有橡膠的高彈性，又有塑料的高硬度和高強(qiáng)度，耐磨性能卓越（為一般橡膠的３～１０倍），有“耐磨橡膠之王”的美譽(yù)，還具有良好的機(jī)械強(qiáng)度、耐油性、耐化學(xué)藥品、耐屈撓性和優(yōu)異的耐低溫性能［１］。自２０世紀(jì)６０年代，人們開始了聚氨酯彈性體在輪胎中的應(yīng)用研究，從那時(shí)起，聚氨酯和普通橡膠一樣成為輪胎制造業(yè)關(guān)注的重點(diǎn)材料。
    １　聚氨酯輪胎的開發(fā)與應(yīng)用
    最早的聚氨酯輪胎是實(shí)心輪胎，在苛刻條件下運(yùn)輸貨物，表現(xiàn)出耐磨性能優(yōu)異和承載能力大的優(yōu)勢(shì)，至今仍在廣泛應(yīng)用。２０世紀(jì)七八十年代開始，國(guó)內(nèi)外一些輪胎公司或研發(fā)機(jī)構(gòu)紛紛研究制造充氣聚氨酯輪胎［２］。奧地利Ｓｃｈｍｉｄｔ兄弟的ＬＩＭ 公司研制了客車、載重汽車、拖拉機(jī)和越野車用的ＬＩＭ 全聚氨酯輪胎；美國(guó)固特異輪胎橡膠公司首先將工作重點(diǎn)放在了聚氨酯實(shí)心輪胎研制，也嘗試用聚氨酯彈性體制造充氣輪胎，固特異不僅僅局限于全聚氨酯輪胎，而且也對(duì)橡膠／聚氨酯復(fù)合結(jié)構(gòu)輪胎開展了一定的研究工作；美國(guó)尤尼羅伊爾－固特里奇輪胎公司也開發(fā)了一種聚氨酯輪胎，它是把聚氨酯覆蓋在金屬軸上，以１８５ｋｍ·ｈ－１速度可以行駛長(zhǎng)達(dá)１０萬(wàn)ｈ以上，這種輪胎適用于各種轎車和輕型載重汽車；法國(guó)米其林輪胎公司開發(fā)了由聚氨酯和其他塑料材料制成的名為Ｔｗｅｅｌ概念輪胎，這種輪胎使用聚氨酯彈性體做成輻條，輻條交叉連結(jié)成網(wǎng)，再安裝到輪轂上，外面包１層膠，從而代替普通輪胎的胎體、胎側(cè)和胎圈成為承載負(fù)荷的元件，Ｔｗｅｅｌ輪胎不必充氣，但在承受負(fù)荷時(shí)仍能提供像充氣輪胎那樣的操縱性能、乘坐舒適性和安全性。美國(guó)的艾美萊輪胎公司（Ａｍｅｒｉｔｙｒｅ　Ｃｏｒｐ．）開發(fā)出與橡膠輪胎相當(dāng)?shù)木郯滨シ辣喬ィ阅芡ㄟ^(guò)了美國(guó)聯(lián)邦汽車安全標(biāo)準(zhǔn)ＦＭＶＳＳ　１０９。英國(guó)ＣｏｍｐｏｕｎｄｉｎｇＩｎｇｒｅｄｉｅｎｔｓ公司是聚氨酯專業(yè)生產(chǎn)廠家，開發(fā)出載重輪胎的聚氨酯翻新輪胎方案，并聲稱該方案翻新輪胎的使用壽命是傳統(tǒng)橡膠翻新輪胎的２倍。我國(guó)廣州華工百川科技股份有限公司開發(fā)的聚氨酯／橡膠新型復(fù)合結(jié)構(gòu)輪胎已應(yīng)用于叉車、轎車和載重汽車，而且進(jìn)行了翻新輪胎的試驗(yàn)和生產(chǎn)。
    聚氨酯彈性體的結(jié)構(gòu)和性能特點(diǎn)，決定了用其制造的輪胎性能有別于普通橡膠輪胎。聚氨酯輪胎在自動(dòng)裝載車上應(yīng)用較為普遍，美國(guó)Ｔｈｏｍｂｅｒｔ公司的Ｒｅｇｇｉｅ　Ｃｏｌｌｅｔｔｅ先生對(duì)自動(dòng)裝載車上使用的橡膠和聚氨酯輪胎進(jìn)行了性能對(duì)比分析，同時(shí)，對(duì)輪胎適用的車輛類型和環(huán)境進(jìn)行了評(píng)價(jià)［３］。一般來(lái)講，橡膠輪胎主要應(yīng)用在丙烷液化氣動(dòng)力和內(nèi)燃機(jī)型的自動(dòng)裝載車，這樣的車輛通常既在室內(nèi)作業(yè)也在室外道路行駛，在這種使用環(huán)境下，橡膠輪胎能夠提供更好的駕乘舒適性和牽引性。相比之下，聚氨酯輪胎只局限于應(yīng)用在各種類型的電動(dòng)自動(dòng)裝載車，這種車主要在室內(nèi)行駛，聚氨酯輪胎的承載能力遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)橡膠輪胎，使用壽命是橡膠輪胎的４倍，減少更換輪胎次數(shù)和由此帶來(lái)的勞動(dòng)損失；聚氨酯輪胎滾動(dòng)阻力低，有助于延長(zhǎng)電池使用周期，減少蓄電池充電次數(shù)。正是因?yàn)檫@些特點(diǎn)，在自動(dòng)裝載車領(lǐng)域，聚氨酯輪胎與橡膠輪胎一樣具有重要地位，如果正確使用，都會(huì)實(shí)現(xiàn)各自為消費(fèi)者專門設(shè)計(jì)的使用效果。
    ２　聚氨酯輪胎與橡膠輪胎性能對(duì)比
    ２．１　自動(dòng)裝載車領(lǐng)域   ２．１．１　滾動(dòng)阻力 
    聚氨酯材料的化學(xué)構(gòu)成決定了其具有比橡膠更低的滾動(dòng)阻力。較低的滾動(dòng)阻力會(huì)提高電動(dòng)自動(dòng)裝載車的效率，減少蓄電池充電次數(shù)，電池充電越頻繁，處理蓄電池的勞動(dòng)量就相應(yīng)增加，生產(chǎn)效率就越低，因此，最好是在電動(dòng)自動(dòng)裝載車上使用聚氨酯輪胎。
    橡膠輪胎制造商也在生產(chǎn)類似的低滾動(dòng)阻力輪胎，使用的是專門為電動(dòng)車輛設(shè)計(jì)的電動(dòng)車用橡膠配方，這些產(chǎn)品設(shè)計(jì)的目的就是降低滾動(dòng)阻力，改善電池使用壽命，提高車輛生產(chǎn)效率。
    ２．１．２　緩沖性能
    輪胎的緩沖能力直接與其材料硬度有關(guān)，硬度值越高，輪胎越硬，吸收沖擊能的能力越低，緩沖性能越差。橡膠輪胎邵爾Ａ 型硬度通常在６７～７５度，而聚氨酯輪胎硬度往往高達(dá)８３～９５度，由于聚氨酯輪胎較硬，因此對(duì)于自動(dòng)裝載車的駕駛員來(lái)說(shuō)，乘坐舒適性遠(yuǎn)不如橡膠輪胎。當(dāng)乘坐舒適性作為很重要的衡量指標(biāo)時(shí)，換上橡膠輪胎會(huì)得到顯著的改善。如果是電動(dòng)車輛，推薦使用邵爾Ａ型硬度為８３度的聚氨酯彈性體材料，這樣在保證緩沖能力的前提下輪胎承載能力最大而且滾動(dòng)阻力最小。
    聚氨酯輪胎邵爾Ａ型硬度在低于８３度時(shí)物理性能快速下降，聚氨酯越軟，其韌性和承載能力下降速率越快。多年來(lái)，為了滿足提高承載能力的需求，聚氨酯的制造者為提高輪胎性能已經(jīng)開發(fā)出硬度高達(dá)９５度的聚氨酯配方。盡管這一配方能夠承擔(dān)巨大的負(fù)荷，卻幾乎不能為操作者提供減震作用。通常情況下，硬度為９５度的聚氨酯輪胎比硬度為８３度的聚氨酯輪胎承載能力提高１５％，提高裝卸的噸位數(shù)，減少更換損壞輪胎造成的停歇時(shí)間。 
    ２．１．３　牽引性能
    橡膠或聚氨酯輪胎與路面接觸時(shí)的附著性存在明顯區(qū)別。橡膠輪胎胎面較軟，而聚氨酯輪胎卻很硬，所以橡膠輪胎比聚氨酯輪胎接地印痕面積大，即使與最軟的聚氨酯輪胎相比，橡膠輪胎提供的牽引性能也具有明顯的優(yōu)勢(shì)。聚氨酯輪胎制造商為了改善聚氨酯輪胎牽引性能，通常在輪胎表面加刻刀槽花紋或加刻不同形式花紋，這樣做不但能夠提高牽引性能，還不會(huì)損失輪胎較高的承載能力。
    ２．１．４　承載能力
    聚氨酯輪胎的承載能力大約是橡膠輪胎的２倍，正是因?yàn)檫@一點(diǎn)，自動(dòng)裝載車的制造商一般在載重軸上使用聚氨酯輪胎。聚氨酯輪胎具有優(yōu)異的抗裂口增長(zhǎng)、抗撕裂和抗崩花掉塊性能，而橡膠輪胎經(jīng)常由于發(fā)生這樣的問(wèn)題而早期損壞。近年來(lái)，由于各種類型的自動(dòng)裝載車的承載能力和速度在持續(xù)提高，無(wú)論是橡膠輪胎還是聚氨酯輪胎，因持續(xù)超負(fù)荷行駛造成的早期損壞成為輪胎失效的主要現(xiàn)象，“超負(fù)荷＝生熱＝失效”，對(duì)于使用聚氨酯輪胎和橡膠輪胎都一樣。
    ２．１．５　耐磨性能
    橡膠輪胎柔軟，乘坐舒適性好，但是不如聚氨酯輪胎耐磨，一般來(lái)說(shuō)，聚氨酯輪胎的耐磨壽命是橡膠輪胎的４倍。橡膠輪胎在行駛過(guò)程中，與路面接觸發(fā)生常規(guī)磨損時(shí)通常會(huì)從胎面磨掉碎屑，即發(fā)生磨蝕磨耗、卷曲磨耗等。聚氨酯材料比較堅(jiān)韌，能夠經(jīng)受得起粗糙路面的磨損，產(chǎn)生碎屑的情況遠(yuǎn)遠(yuǎn)好于橡膠輪胎，大多情況下聚氨酯輪胎傾向于發(fā)生滑動(dòng)摩擦。
    ２．１．６　抗切割／抗撕裂性能
    橡膠的抗切割／抗撕裂強(qiáng)力不高，一旦被切割或撕裂，切割或撕裂的區(qū)域會(huì)在橡膠輪胎中延伸擴(kuò)大，最終導(dǎo)致輪胎早期失效。而聚氨酯既抗切割也抗撕裂，類似于橡膠輪胎被切割和撕裂的現(xiàn)象，在聚氨酯輪胎中的表現(xiàn)只是相當(dāng)于割口或裂口鑲嵌在胎面中，一般不會(huì)發(fā)生延伸擴(kuò)大，也就不會(huì)引起輪胎整體的切割或撕裂。但是，無(wú)論是聚氨酯還是橡膠，切割和撕裂最終都會(huì)導(dǎo)致聚合物壽命的降低。
    ２．１．７　速度性能 
    如果說(shuō)聚氨酯有一個(gè)致命的弱點(diǎn)，那就是生熱。聚氨酯輪胎無(wú)法將內(nèi)部產(chǎn)生的熱量快速傳導(dǎo)到外部，其正常工作溫度上限一般是８０～９０℃，溫度升高后，聚氨酯材料的耐疲勞性和耐屈撓性等動(dòng)態(tài)物理性能明顯下降，導(dǎo)致輪胎早期損壞。內(nèi)燃機(jī)型和丙烷液化氣動(dòng)力自動(dòng)裝載車，通常在戶外作業(yè)而且行駛速度很快，不適合裝配聚氨酯輪胎，而橡膠輪胎則是最好的選擇，橡膠輪胎散熱好，適合于長(zhǎng)時(shí)間保持高速行駛。大多數(shù)電動(dòng)自動(dòng)裝載車行駛速度為９～１３ｋｍ·ｈ－１，在這個(gè)速度范圍，聚氨酯輪胎具有一定優(yōu)勢(shì)。
    ２．１．８　地面印跡
    聚氨酯材料的基本化學(xué)構(gòu)成決定了聚氨酯輪胎不會(huì)在地面留下印跡，即使是色彩鮮艷的輪胎，也不會(huì)在地面留下任何著色劑的痕跡。聚氨酯輪胎容易將地面上的臟物粘帶起來(lái)，然后又掉落回地面，掉落在地面的臟物看上去似乎是從輪胎上脫落下來(lái)的，有時(shí)被誤認(rèn)為是聚氨酯輪胎在地面留下了印跡。
    橡膠輪胎則不同，如果使用普通的橡膠配方，確實(shí)會(huì)在地面留下印跡，橡膠中的炭黑是形成印跡的元兇。市場(chǎng)上也有不污染地面的橡膠產(chǎn)品，通常不會(huì)在地面留下印跡，這些輪胎一般是灰色的，其中沒(méi)有添加炭黑。
    ２．１．９　濕滑性能
    有些物品在貯存期間需要涼爽和潮濕的環(huán)境，這時(shí)庫(kù)房的工作區(qū)域地面往往有潮濕現(xiàn)象，由于聚氨酯輪胎與濕滑地面附著性不佳，因此在這樣的環(huán)境下使用聚氨酯輪胎會(huì)給電動(dòng)自動(dòng)裝載車的操作帶來(lái)一些麻煩，這時(shí)，人們便會(huì)想到使用牽引性能更好的橡膠輪胎。目前，有一些聚氨酯輪胎產(chǎn)品，通過(guò)在胎面加刻刀槽花紋（即在胎面刻劃一定角度的小切口），達(dá)到了不會(huì)犧牲承載能力的同時(shí)提高牽引性能的目的。在這種環(huán)境下具有與橡膠輪胎基本相當(dāng)?shù)臓恳阅埽跐窕孛媸褂孟鹉z輪胎，確實(shí)能夠提高牽引性能，但是會(huì)損失裝載車的承載能力和搬運(yùn)效率。
    ２．１．１０　耐化學(xué)性
    聚氨酯輪胎與橡膠輪胎相比，在耐化學(xué)性方面具有顯著區(qū)別。橡膠輪胎長(zhǎng)時(shí)間接觸有機(jī)溶劑，容易發(fā)生溶脹現(xiàn)象，可能會(huì)出現(xiàn)抗撕裂強(qiáng)度和抗崩花掉塊的能力逐漸減弱的現(xiàn)象。而聚氨酯輪胎卻不同，即使其長(zhǎng)期接觸這些溶劑，各項(xiàng)性能也會(huì)保持不變，特別是像甲乙酮、二氯甲烷或酸類等強(qiáng)腐蝕性的溶劑，也不會(huì)腐蝕聚氨酯輪胎。
    ２．１．１１　性價(jià)比
    橡膠原材料相對(duì)聚氨酯彈性體便宜，因此僅依據(jù)材料配方，橡膠輪胎比聚氨酯輪胎便宜２５％～５０％。聚氨酯輪胎價(jià)格雖然比橡膠輪胎高，但是其使用壽命比橡膠輪胎提高了２倍以上，性價(jià)比優(yōu)勢(shì)明顯，綜合的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益顯著。
    ２．２　全聚氨酯汽車輪胎
    國(guó)內(nèi)外一些著名輪胎公司和研究機(jī)構(gòu)，針對(duì)聚氨酯彈性體在汽車輪胎、工業(yè)車輛輪胎和翻新輪胎中的應(yīng)用進(jìn)行了大量研究工作，與橡膠輪胎的性能對(duì)比結(jié)果同上述的自動(dòng)裝載車輪胎對(duì)比結(jié)果呈現(xiàn)很多相似之處。
    ＬＩＭ 公司研制的聚氨酯輪胎，與全鋼子午線原裝胎在同等狀態(tài)下對(duì)比行駛１萬(wàn)ｋｍ后顯示出如下特點(diǎn)［２］：
    （１）節(jié)油９．９５％；
    （２）胎面磨耗量降低５１％，胎面使用壽命延長(zhǎng)；
    （３）質(zhì)量減輕２２％；
    （４）內(nèi)生熱降低５４％；
    （５）可操縱性能及道路行駛性能相當(dāng)，駕乘者基本無(wú)法判別裝配的輪胎種類。
    據(jù)文獻(xiàn)［４］報(bào)道，國(guó)外關(guān)于聚氨酯輪胎研究的性能試驗(yàn)結(jié)果表明：聚氨酯輪胎與普通全鋼子午線輪胎相比具有耗油量平均降低１０％，胎面磨耗量降低５１％，輪胎質(zhì)量減輕約３０％，滾動(dòng)阻力降低３５％以上的優(yōu)點(diǎn)；聚氨酯輪胎操縱性能和路面行駛性能與子午線輪胎相近，只是制動(dòng)性能較子午線輪胎低６％，側(cè)偏性能比子午線輪胎低７％；抗割口增長(zhǎng)方面，按照德國(guó)ＴＵＶ 規(guī)定的試驗(yàn)方法，在胎側(cè)切開３ｃｍ 的割口，然后在１５０％額定負(fù)荷和７５ｋｍ·ｈ－１的速度下進(jìn)行行駛試驗(yàn)，行駛３　０００ｋｍ 以后沒(méi)有發(fā)現(xiàn)割口增長(zhǎng)，由此可見，聚氨酯輪胎具有優(yōu)異的抗割口增長(zhǎng)性能。
    ２．３　聚氨酯／橡膠復(fù)合輪胎
    在我國(guó)，廣州華工百川科技股份有限公司在聚氨酯綠色輪胎開發(fā)方面進(jìn)行了大量應(yīng)用研究工作，并取得豐碩成果［５－６］。聚氨酯胎面／橡膠胎體復(fù)合結(jié)構(gòu)輪胎技術(shù)，應(yīng)用于叉車、載重汽車、輕型載重汽車和轎車輪胎等試驗(yàn)研究，并進(jìn)行了裝車行駛試驗(yàn)。他們開發(fā)的聚氨酯／橡膠新型復(fù)合結(jié)構(gòu)綠色輪胎，采用傳統(tǒng)方法生產(chǎn)輪胎的胎體，胎面部分采用聚氨酯澆注，攻克了聚氨酯胎面與橡膠胎體粘合的關(guān)鍵技術(shù)，達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平，生產(chǎn)的聚氨酯／橡膠復(fù)合輪胎在實(shí)際應(yīng)用中取得良好效果。該產(chǎn)品集橡膠子午線輪胎和整體澆注型聚氨酯輪胎的優(yōu)點(diǎn)于一身，克服了兩種輪胎各自的缺點(diǎn)，具有彈性好、舒適性好、滾動(dòng)阻力低、耗油少、胎面耐磨性能大大提高等突出優(yōu)點(diǎn)。采用１０．００Ｒ２０全鋼載重子午線輪胎胎體制成聚氨酯復(fù)合輪胎，在國(guó)家橡膠輪胎質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心進(jìn)行室內(nèi)耐久性能試驗(yàn)，全部通過(guò)４７ｈ的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，最長(zhǎng)達(dá)到１６５ｈ；輪胎滾動(dòng)阻力測(cè)試結(jié)果表明，聚氨酯／橡膠復(fù)合輪胎滾動(dòng)阻力較相同規(guī)格橡膠輪胎小２０％～２５％。１０．００Ｒ２０聚氨酯復(fù)合輪胎在貨運(yùn)大型拖車上進(jìn)行路試，每條輪胎的行駛里程都可達(dá)５萬(wàn)ｋｍ 以上，在進(jìn)入耐磨的１．５萬(wàn)ｋｍ區(qū)間里胎面累計(jì)平均磨耗里程最高可達(dá)１７　７００～２３　０００ｋｍ·ｍｍ－１。利用６．００－９斜交輪胎胎體制成的聚氨酯復(fù)合輪胎，在廣州、上海等地的橡膠廠、倉(cāng)庫(kù)、化工廠等場(chǎng)合試用，耐磨性能是普通輪胎的２～１０倍，抗切割和抗刺扎能力優(yōu)于橡膠輪胎，特別適用于在要求潔凈無(wú)印痕的庫(kù)房中使用。
    該項(xiàng)技術(shù)２００６年在杭州悍馬輪胎科技有限公司建成新型綠色輪胎生產(chǎn)線示范基地，生產(chǎn)聚氨酯／橡膠復(fù)合結(jié)構(gòu)的工業(yè)車輛輪胎和部分載重輪胎，如７．００－９和２８×９－１５叉車充氣輪胎，１０．００－２０載重斜交輪胎等，產(chǎn)品性能達(dá)到國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)要求，在實(shí)際應(yīng)用中取得良好效果，輪胎耐磨性能和抗刺扎性能大大提高，受到用戶青睞，已經(jīng)形成２０萬(wàn)條·ａ－１不同類型輪胎的生產(chǎn)規(guī)模，還將繼續(xù)擴(kuò)建生產(chǎn)聚氨酯／橡膠復(fù)合結(jié)構(gòu)工程機(jī)械輪胎和輕型載重輪胎。
    聚氨酯胎面／橡膠胎體復(fù)合結(jié)構(gòu)形式，在輪胎翻新領(lǐng)域也取得了較好應(yīng)用效果。２００７年，廣州華工百川科技股份有限公司將聚氨酯／橡膠復(fù)合技術(shù)推廣到翻新輪胎領(lǐng)域，研發(fā)預(yù)硫化聚氨酯／橡膠復(fù)合胎面，即冠部胎面膠是聚氨酯，基部膠是普通橡膠胎面，使用橡膠表面處理劑和粘合劑使聚氨酯胎面與橡膠牢固粘合在一起。聚氨酯胎面最大的優(yōu)點(diǎn)是可以大幅度延長(zhǎng)翻新輪胎的使用壽命，聚氨酯／橡膠復(fù)合胎面翻新輪胎行駛里程比普通翻新輪胎提高１倍以上，減少輪胎翻新次數(shù)，減少對(duì)環(huán)境的污染，節(jié)約能源，減少翻胎成本。聚氨酯翻新輪胎的優(yōu)越性還體現(xiàn)在：①胎面材料中不含有毒有害填充劑；②胎面不含炭黑，在使用時(shí)能保持環(huán)境清潔；③能夠完全生物降解，不會(huì)導(dǎo)致環(huán)境污染；④滾動(dòng)阻力低，可以節(jié)省汽車燃油消耗；⑤與普通天然橡膠胎面相比，具有優(yōu)良的耐溶劑油、耐燃油和耐化學(xué)品性能［７］。
    ３·聚氨酯輪胎和橡膠輪胎的優(yōu)劣勢(shì)比較
    試驗(yàn)研究表明［８］，聚氨酯材料導(dǎo)熱系數(shù)比橡膠胎體材料小，傳熱慢，不利于輪胎滾動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的熱量由內(nèi)向外散發(fā)，會(huì)引起聚氨酯和橡膠接合面熱量積聚，溫度偏高，導(dǎo)致聚氨酯與橡膠胎體脫離而致輪胎損壞。普通聚氨酯不能在１００℃以上長(zhǎng)時(shí)間使用，但采用特殊配方可耐１４０℃以上高溫，因此，優(yōu)化設(shè)計(jì)聚氨酯彈性體分子結(jié)構(gòu)，降低其動(dòng)態(tài)生熱，提高動(dòng)態(tài)高溫下力學(xué)性能和耐磨性能保持率以及聚氨酯與橡膠的界面粘合性，是進(jìn)一步深入研究聚氨酯彈性體在輪胎中廣泛應(yīng)用的重要課題。美國(guó)艾美萊輪胎公司研制出一種特殊的聚氨酯材料，克服了不耐熱缺點(diǎn)，這種材料由多元醇、二苯甲烷二異氰酸酯等組成，固特異公司利用這種材料試制了輪胎，新產(chǎn)品的均勻性、安全性和耐磨性能均比普通橡膠輪胎好，且不易產(chǎn)生胎面剝離和爆胎。隨著聚氨酯材料性能和輪胎生產(chǎn)工藝的改進(jìn)，規(guī)模化生產(chǎn)聚氨酯輪胎不久將成為現(xiàn)實(shí)［５］。
    聚氨酯彈性體不僅是制造“綠色輪胎”的理想材料，也是實(shí)現(xiàn)輪胎“綠色制造”的最佳首選。采用澆注型聚氨酯彈性體制造輪胎，可使復(fù)雜的固相加工改變?yōu)楹?jiǎn)單的液相加工，省去龐大的生產(chǎn)設(shè)備，大大簡(jiǎn)化了加工工藝，實(shí)現(xiàn)了材料混合、成型、硫化一體化，大大減少制造過(guò)程能源消耗。即使是聚氨酯／橡膠復(fù)合結(jié)構(gòu)工藝技術(shù)制造輪胎，也減少了橡膠胎面膠的混煉膠量，減少污染環(huán)境的炭黑和芳烴油的使用量，減少制造過(guò)程廢水、廢氣的排放。聚氨酯輪胎滾動(dòng)阻力低，使汽車的燃油消耗減少；使用壽命長(zhǎng)，減少輪胎使用數(shù)量和翻新次數(shù)，節(jié)省了制造輪胎的資源和能源。聚氨酯輪胎在使用過(guò)程中不會(huì)產(chǎn)生污染環(huán)境的廢塵、廢料，充分體現(xiàn)了聚氨酯輪胎在使用過(guò)程中環(huán)境友好的特性。橡膠輪胎在使用過(guò)程中，胎面中的多環(huán)芳烴和炭黑等材料會(huì)散發(fā)到空氣和土壤中，嚴(yán)重污染環(huán)境，廢舊輪胎回收利用難度大，耗費(fèi)更多的人力、財(cái)力和物力。聚氨酯材料通過(guò)改性可以實(shí)現(xiàn)生物降解，其回收利用比橡膠容易，采用物理方法回收可以用于生產(chǎn)性能要求不高的聚氨酯制品，采用化學(xué)方法回收可以獲得純凈的原料單體，如多元醇、異氰酸酯、胺等。
    聚氨酯輪胎與橡膠輪胎綜合性能對(duì)比見表１。從表１可以看出，聚氨酯輪胎在承載能力、耐磨、抗撕裂、抗切割、滾動(dòng)阻力等性能方面具有明顯優(yōu)勢(shì)，適用于制造高負(fù)荷、節(jié)能、道路狀況惡劣或工作環(huán)境要求潔凈等特殊條件下使用的工業(yè)車輛或載重汽車輪胎。