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液体黄金轮胎:站上轮胎价值链顶端
更新时间:2021-11-12 来源:中国化工报
  

  11月7日,在第四届中国国际进口博览会上,国际权威检测机构德国莱茵TüV集团向赛轮集团的液体黄金轮胎颁发了“节能先锋”奖。此前液体黄金轮胎经西班牙IDIADA测试,其滚动阻力和湿地抓地指标均达到欧盟标签法规A级(最高等级)。在国际轮胎性能大比拼中,赛轮集团在最高等级中站稳了脚跟,中国轮胎在国际上又一次实现了跨越。


  此次由赛轮集团自主研发生产的、获颁“节能先锋”奖并达到欧盟标签法规双A最高等级的轮胎,是使用了一种叫做液体黄金新材料的轮胎。

  经TüV权威测试,在本次不同品牌轮胎的实车油耗对比测试中,赛轮液体黄金轮胎SFL12油耗最低,百千米综合油耗为35.63升,较国际一线同类产品低18.26%,较国内一线同类产品低16.56%,较国内配套市场主销产品低11.24%,百千米节油分别为7.96升、7.07升、4.51升。

  此前国际权威检测机构西班牙IDIADA对液体黄金轮胎进行测试的结果表明,其滚动阻力和湿地抓地均达到欧盟标签法规A级,也即最高等级。且与传统绿色轮胎相比,液体黄金双A级轮胎的耐磨性能提高了30%。


  液体黄金轮胎的优异性能在日本也得到了验证。今年在爱知县名古屋物流会社进行的液体黄金轮胎节油性能测试显示,经过5个月数据采集积累对比,赛轮S880轮胎百千米可节油3升,节油性能比日本一线品牌高8%。

  液体黄金轮胎还经受住了高原复杂颠簸路况的考验。在刚刚结束的液体黄金卡车轮胎“江山环游记”第三阶段的19天旅程中,赛轮液体黄金卡车轮胎在从拉萨经格尔木、茶卡、西安到达长沙的万里路试活动中,全程陪伴三一重工江山二代“江山·信”征战西藏雪域高原。经实地测算,在相同车型、相同速度、相同使用条件下,赛轮液体黄金轮胎百千米油耗相比国内知名品牌轮胎节油3.84升(10%),相比另一款知名品牌轮胎节油3.62升(9.5%)。

  除节油等经济性外,安全性的提升,也是液体黄金轮胎的一大特点。

  轮胎是汽车唯一与地面接触的部分,承载着车内人员的生命安全。国际权威机构测试结果显示,当车速为80千米/时进行刹车时,液体黄金轿车胎的湿地制动性能相比普通C级轮胎,刹车距离缩短了7米,比F级轮胎缩短了18米。一米的距离,一场悲剧可能就此被避免。

  这些不同时间段、不同机构的测试结果都表明,赛轮集团的液体黄金轮胎不仅性能达到了全球最高水平,且具有很高的质量稳定性。将“做一条好轮胎”作为使命的赛轮集团,让顶级轮胎中国造的梦想变成了现实,让中国轮胎站上了橡胶加工产业价值链的顶端。


  为了这一梦想,液体黄金轮胎的研发应用之路其实已经走了将近10年。2012年,赛轮使用液体黄金试制成功中国第一条双B级轮胎,产品性能达到国际领先水平。2017年,多个规格的液体黄金轮胎试制成功。2018年4月,世界首条液体黄金轮胎正式下线。

  目前,赛轮集团已实现液体黄金轮胎的批量化生产,并与北汽新能源、比亚迪、中国重汽、东风汽车等20多家主机厂展开合作,为多家主机厂批量供货。根据已完成的多款车型的轮胎测试,多项主要性能指标超越其原配胎。此外,应用该技术开发的四季胎综合性能优异,其冰地性能超越国际一线品牌同规格冬季胎,且耐磨性提升40%以上、滚动阻力降低30%以上。

  产业链集成创新的革命性探索

  制造业是实体经济的关键,制造业的核心是创新。而要掌握关键核心技术必须靠自力更生奋斗,靠自主创新争取。只有创新才能自强、才能争先。

  轮胎行业不仅是制造业的典型,更是一个资金密集、劳动密集、技术密集的行业。液体黄金轮胎就是自力更生奋斗、自主创新争取的一个典型。其应用的关键原材料——被世界橡胶业称为“液体黄金”的橡胶新材料,就是一个在无人区里探索的故事。敢于大胆应用世界首创技术和首创材料,就是轮胎加工制造业对创新的最好诠释。

  液体黄金材料第一次出现在全球橡胶人的面前,是在2016年的一次学术活动上。2016年3月,行业权威杂志《Tire Technology International》(《国际轮胎技术》)对这一世界首创的“化学炼胶”技术进行封面报道,用“liquid gold(液体黄金)”来盛赞这种突破性的材料,并在杂志封面故事中写道“该技术可助力中国轮胎工业实现跨越式发展,达到国际领先水平”。

  其实,在这之前的2013年,国家橡胶与轮胎工程技术研究中心(以下简称“国橡中心”)下属的研发机构怡维怡橡胶研究院,就已经成功开发出化学炼胶技术,用这种工艺制备出的材料即液体黄金材料。

  有国际权威专家称,制造欧洲标签法规定的高等级和低二氧化碳排放量的顶级轮胎,必须使用改性溶聚丁苯橡胶。缺乏具有创新性的改性溶聚丁苯橡胶,是普通轮胎质量很难达到这一要求的一个重要原因。液体黄金材料则架起了一座达到欧洲标签法最高要求的桥梁。


  这种将橡胶、补强材料、助剂在连续液相的条件下使材料充分且均匀混合的工艺,不仅填补了国内外技术空白,更颠覆了传统磨耗理论。这一工艺技术更是被业界称为继充气轮胎、子午线轮胎、绿色轮胎之后橡胶轮胎领域的第四个里程碑式的原始创新技术。

  作为国际橡胶工业历史上第一个大型产业链集成创新项目,液体黄金材料的工程化开发路径复杂程度极高。在无人区里的探索和挣扎,在扎实的基础理论和工程化的系统思维及产业化的目标导向下,在产业链的整合创新中,团队成员以常人难以想象的毅力和坚持进行着自我突破。

  正是在这种对原始创新的追求中,世界首创的化学炼胶绿色技术得以诞生,实现了从零到一的突破。首次直接观测到了聚合物—补强材料相互作用对橡胶力学性能的影响,是其坚实的理论科学基础。2018年世界首条万吨级化学炼胶生产线建成,并一次性打通全流程,是由技术发明到产业化落地的突破。同样在2018年,赛轮集团液体黄金轮胎正式下线,是其工业应用的突破。

  从理论到材料,再到人们每天出行离不开的轮胎产品,十年磨一剑的橡胶产业链原始创新,终于全面开花结果。由怡维怡橡胶研究院、益凯新材料有限公司和赛轮集团联合完成的合成橡胶液相混炼新技术开发及在绿色轮胎中的应用项目,不仅解决了困扰业界多年的轮胎滚动阻力、抗湿滑性能、耐磨性能难以兼顾的“魔鬼三角”问题,也实现了从原材料、加工工艺、材料应用到产品使用等各环节的绿色化,并收获了国内外授权发明专利34件。这项为我国橡胶轮胎产业转型升级和高质量发展提供新材料、新方法的重大科技成果,也因此荣获了2020年中国石油和化学工业联合会科学技术奖技术发明一等奖。


  全生命周期减排的革新

  “碳达峰、碳中和”是中国向世界作出的庄严承诺,也是国家生态文明建设整体布局中的重要战略。要实现“双碳”目标,需要大幅度、颠覆性的科技创新,需要将这些创新技术应用于高端制造业。在助力“双碳”目标达成的过程中,液体黄金材料就是这样的一种颠覆性创新。

  在轮胎原材料选用环节,液体黄金轮胎使用国橡中心世界原创碳酸法工艺制备的非化石材料二氧化硅/石英砂,取代用化石燃料制备的炭黑作为橡胶补强材料,平均1条轿车胎可减少二氧化碳排放约8千克,1条卡车胎可减少二氧化碳排放约36千克;同时使用“绿色一体化”工艺制备的液体黄金材料相较传统工艺制备的合成橡胶,简化了干燥、成型、包装等后处理工序,能耗也得以大幅降低。

  在轮胎生产制造阶段,用世界首创的“化学炼胶”技术工艺取代传统“物理炼胶”工艺,可以让合成胶厂只保留聚合环节、轮胎厂省掉密炼环节,使能耗和排放比传统工艺减少约60%;在改善补强材料分散性的同时,极大地降低了胶料混炼过程的能耗,平均生产1条轿车胎的能耗可降低36.1%,生产1条卡车胎的能耗可降低37.2%。


  在轮胎使用过程中,一方面,液体黄金轮胎的滚动阻力大幅降低,可以大大降低汽车在行驶过程中的燃油消耗,同时可大幅降低二氧化碳的排放量。一辆液体黄金轮胎的轿车行驶15万千米,可节油约810升,二氧化碳排放减少约2吨,较传统绿色轮胎降低6.8%。一辆使用液体黄金轮胎的载重卡车,按22条轮胎计,行驶40万千米,对比市场常用的普通轮胎(滚阻D级)可节油约2.46万升,二氧化碳排放减少约65.48吨。中国2020年轿车胎销售量为2.5亿条,以每条胎平均行驶里程15万千米来计算,若能全部采用液体黄金材料,则可以节油747亿升(约等于5.27个西湖),减排二氧化碳1.87亿吨。如果按照2020年卡车胎中国国内销量8000万条以上,每条胎平均行驶里程40万千米计算,若能全部采用液体黄金材料,则可以节油895亿升(约等于6.31个西湖),减排二氧化碳2.38亿吨。

  另一方面,液体黄金轮胎的耐磨性能优异,既可降低细粒子物质向大气的排放,又可有效减少废旧轮胎的产生,缓解“黑色污染”问题。因为耐磨性能的提升,液体黄金轮胎可谓是一条胎能顶两条用,也就意味着减少原材料消耗及能耗50%以上。同时,一条液体黄金卡车胎可行驶40万千米,如果按照翻新两次计算,意味着行驶里程可延长至100万千米,极大地节约了资源和能源。

  在从原材料选用、生产制造、产品使用到循环再利用的全生命周期中,液体黄金轮胎相比传统轮胎具备更大的节能减排优势,将成为引领橡胶行业技术革新、助力国家实现“双碳”目标的重要引擎。

  一场新的轮胎行业革命正在到来。

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