為擺脫原材料對石油資源的依賴，促進輪胎工業(yè)持續(xù)、穩(wěn)定、協(xié)調(diào)發(fā)展，開發(fā)非石油資源配合劑是輪胎原材料發(fā)展的重要方向。近年來由于石油價格猛漲，使得以石油資源為原料的合成橡膠、橡膠配合劑的價格持續(xù)上漲，大大增加了輪胎生產(chǎn)成本，對輪胎工業(yè)的發(fā)展產(chǎn)生了不利的影響。產(chǎn)于俄羅斯的Shungit是一種具有特殊結構的天然非金屬礦物材料，試驗研究表明，Shungit應用于輪胎可部分替代傳統(tǒng)的補強填充劑炭黑和白炭黑。
基本性質(zhì)和工藝性能
Shungit由結晶硅酸鹽粒子均勻分散在無定形碳基質(zhì)中生成。其微觀結構類似富勒烯，為分層球體，固定相碳含量約占30%，分散相硅酸鹽約占70%，在碳和硅酸鹽之間有很強的鍵連接。它具有高密度，高的化學穩(wěn)定性和良好的導電性能，而且其粒子表面會有一定數(shù)量可被溶劑抽提出來的有機物，這些物質(zhì)在膠料加工過程中起“內(nèi)部增塑劑”或工藝操作助劑的作用，能改善膠料加工工藝性能。用于輪胎能賦予某些特殊寶貴的特性。
含炭黑的膠料在混煉過程中，并用的Shungit顯示出工藝操作助劑的特性，它加快混煉操作，縮短混煉周期，降低能耗，見表3。還促使填充劑迅速分散，減少粉塵，增加膠料塑性，使其流動性好，有利于橡膠和輪胎骨架材料（尼龍簾布和鋼絲簾線）的黏合。改善膠料在開煉機上的操作，使壓延和壓出半成品膠片表面質(zhì)量得到改善。
含炭黑的膠料在混煉過程中，并用的Shungit顯示出工藝操作助劑的特性，它加快混煉操作，縮短混煉周期，降低能耗。還促使填充劑迅速分散，減少粉塵，增加膠料塑性，使其流動性好，有利于橡膠和輪胎骨架材料（尼龍簾布和鋼絲簾線）的黏合。改善膠料在開煉機上的操作，使壓延和壓出半成品膠片表面質(zhì)量得到改善。
在輪胎中的應用
俄羅斯和印度許多學者已經(jīng)對Shungit的基本性能及其在輪胎中的應用進行了大量系統(tǒng)的研究。俄羅斯輪胎公司已在輪胎產(chǎn)品中使用了3～4年，日本、韓國輪胎公司和我國珠江輪胎公司也在開展Shungit用于輪胎的試驗工作。初步結果顯示Shungit用于輪胎胎面、子口、三角膠芯和氣密層等部件均有很好的效果。
含炭黑的胎體膠料中加入10份Shungit，膠料門尼粘度數(shù)值相當，焦燒安全性有所改善，正硫化時間略增加，硫化膠模量有所提高。拉伸強度、扯斷伸長率變化不大，對老化性能沒有影響。H抽出試驗表明，橡膠和浸膠尼龍簾線（1680D/2）的黏合性能有所改善，尤其是老化后黏合強度保持率較好。
含炭黑的胎圈膠料中加入20份Shungit，膠料門尼粘度略有提高，焦燒安全性有所改善，正硫化時間稍有增加，硫化膠模量和硬度增加，拉伸強度和扯斷伸長率下降，100℃下熱空氣老化72小時后扯斷伸長率保持率略有改善。胎圈鋼絲抽出試驗表明，橡膠和鋼絲簾線的黏合性能有明顯改善。
含炭黑的卡車輪胎胎面膠中加入20份Shungit，膠料門尼粘度和焦燒安全性變化不大，正硫化時間與原膠料相當。模量和硬度稍有增加，拉伸強度和扯斷伸長率略有降低，在100℃下熱空氣老化72小時后拉伸強度和扯斷伸長率保持率稍降低。動態(tài)力學性能試驗表明，含Shungit的膠料在60℃時tanδ數(shù)值較低，表明它具有低的滾動阻力，適用于高性能輪胎。在冬季輪胎胎面膠中加5～10份Shungit，能提高輪胎對冰雪路面的抓著力，膠料有良好的加工性能，也適用于冬季輪胎。
Shungit替代白炭黑用于“綠色輪胎”，其力學性能與含白炭黑的膠料相近，撕裂強度優(yōu)于含白炭黑膠料，老化后性能保持率也優(yōu)于含白炭黑膠料。性能見表7。
發(fā)展前景
目前，炭黑是應用最廣泛的橡膠補強劑，但制造炭黑的主要原料乙烯焦油和天然氣均來源于石油工業(yè)。隨著石油供應緊張形勢的加劇，炭黑原料供應越來越困難。而且在炭黑生產(chǎn)過程中，原料油氣只有三分之二的碳轉(zhuǎn)化為炭黑，三分之一的碳生成二氧化碳被排放到大氣中，加劇了溫室效應。生產(chǎn)過程中排放的氮氣溫度在200℃左右，也會使全球變暖。因此從節(jié)約石油資源和保護環(huán)境的角度考慮，應當大力發(fā)展非石油資源橡膠補強填充劑。Shungit的開發(fā)和推廣應用符合這個大方向。
目前Shungit產(chǎn)品已在俄羅斯輪胎公司中成功應用于輪胎生產(chǎn)中，日本和韓國輪胎公司也在開展在輪胎中的試驗工作，我國廣州珠江輪胎廠也用該產(chǎn)品試制了輕卡輪胎。和氏璧化工有限公司計劃率先在國內(nèi)開始生產(chǎn)Shungit產(chǎn)品，以滿足中國和亞洲市場的需求。預計經(jīng)過一定時期的推廣應用，我國和日本、韓國、印度等亞洲國家輪胎企業(yè)對Shungit的需求量將逐步上升。由于Shungit的價位約為炭黑價格的一半，擴大應用不但能減少橡膠補強劑對石油資源的依賴，保護環(huán)境，而且還能降低輪胎的生產(chǎn)成本，提高輪胎企業(yè)的經(jīng)濟效益。
（轉(zhuǎn)載）
