一种低滚动阻力轮胎胎面橡胶组合物及其制造的轮胎技术领域
本发明涉及一种轮胎，具体地说是一种低滚动阻力轮胎胎面橡胶组合物及其制造
的轮胎，属于轮胎技术领域。
背景技术
众所周知，随着汽车行业的蓬勃发展，石化燃料的日益枯竭，以及人们对环保节能
意识的日益增强，如何降低汽车的燃油消耗成为汽车行业关注的焦点。随着2012年欧盟实
施强制性轮胎标签法规，降低轮胎滚动阻力成为轮胎行业的一个热门话题，轮胎的滚动阻
力导致的油耗占总油耗的15％，若轮胎滚动阻力降低30％，则降低油耗4.5％。在所有组成
轮胎的胎面、胎侧、胎体等部件中，仅由胎面产生的滚动阻力占50％左右，所以研发轮胎胎
面，降低轮胎的滚动阻力是减少汽车燃油消耗的重要措施之一。
通过科技文献检索发现，目前国内外轮胎企业大多从胎面配方、制备方法及胎面
花纹的一方面或者两方面研究降低轮胎滚动阻力，很少从优化胎面配方、改善混炼工艺及
改进胎面花纹三个方面同时入手，使三者有机结合，达到降低轮胎滚动阻力的目的。
通过检索，发现如下两篇与本发明专利申请相关的专利公开文献。
1、CN 105670065 A公开的一种超低滚动阻力轮胎胎面配方及其制备方法和轮胎。
一种超低滚动阻力轮胎胎面胶料，按质量分数计该胎面胶由包括以下组分的原料混炼制
得：溶聚丁苯胶1：40.0-80.0份；溶聚丁苯胶2：10.0-30.0份；顺丁胶：10.0-30.0份；高分散
白炭黑：50.0-110.0份；芳烃油：5.0-40.0份；硅烷偶联剂：8.0-17.6份；促进剂DPG：1.0-4.0
份；所述的高分散白炭黑氮吸附比表面积(NSA)在145-200m2/g之间。采用该胎面胶料的轮
胎滚动阻力达到6.0以下，胶料各项物理机械性能以及轮胎高速、耐久性能满足正常使用要
求。该专利是通过优化胎面配方、改善混炼工艺来降低轮胎滚动阻力。
2、CN104853935A公开的一种低滚动阻力的轮胎胎面，包括由至少一个第一橡胶配
混物制成的中间部分(I)，并且包括由刀槽花纹隔开的多个块(1210)形成的至少一个周向
肋(121-123)；由至少一个第二和第三橡胶配混物制成第一和第二侧面部分(II和III)，该
第一和第二侧面部分(II和III)包括由刀槽花纹隔开的多个块(1310，1410)形成的至少一
个周向肋(131，141)；其中所述至少一个第二和第三橡胶配混物具有tanδ＜0.25的值(在23
℃的温度下、10Hz的频率下以及10％伸长量)，其中所述至少一个第一橡胶配混物的复合模
量G*(T)大于所述至少一个第二和第三橡胶配混物在0℃≤T≤60℃的所有温度时的复合模
量G*(T)。该专利是通过改进胎面花纹来降低轮胎滚动阻力。
发明内容
本发明的目的就是为了克服现有工艺和技术的不足，提供一种轮胎胎面橡胶组合
物及其制造的轮胎，从优化胎面配方、改善混炼工艺及改进胎面花纹三个方面入手，使三者
有机结合，在保证胎面抓地力、耐磨性和抗湿滑性等性能的同时，降低轮胎滚动阻力。
本发明解决上述技术问题采用的技术方案是：一种低滚动阻力轮胎胎面橡胶组合
物，包含以下重量份计的原料：
天然橡胶STR20为50～70、溶聚丁苯橡胶SSBR4525为0～30、钕系顺丁橡胶
BunaNd22EZ为0～20、银菊胶为0～10、炭黑ECORAX1670为20～35、白炭黑ULTRASIL 5000GR
为20～35、硅烷偶联剂Si69为1.5～3.0、硅烷偶联剂KH580为0.2～0.4、白炭黑分散剂
PEG4000为0.5～1.5、环烷油NAP10为5.0～7.0、增粘树脂Koresin为3.0～5.0、ZnO-80为5.0
～7.0、硬脂酸1801为1.0～3.0、充油型不溶性硫磺S为1.5～2.5、促进剂TBSI为1.0～2.0、
促进剂M为0.3～0.5、防老剂AW为0.5～1.5、防老剂4020为0.5～1.5、防焦剂CTP-80为0.3～
0.5、塑解剂DBD为0.3～0.5；
所述天然橡胶STR20、溶聚丁苯橡胶SSBR4525、钕系顺丁橡胶BunaNd22EZ、银胶菊
橡胶的总份数为100份；
所述炭黑ECORAX1670、白炭黑ULTRASIL 5000GR的总份数为55份。
前述的一种低滚动阻力轮胎胎面橡胶组合物，优选的方案，包含以下重量份计的
原料：
天然橡胶STR20为55～60、溶聚丁苯橡胶SSBR4525为20～25、钕系顺丁橡胶
BunaNd22EZ为15～20、银菊胶为0～5、炭黑ECORAX1670为20～25、白炭黑ULTRASIL 5000GR
为30～35、硅烷偶联剂Si69为2.5～3.0、硅烷偶联剂KH580为0.3～0.4、白炭黑分散剂
PEG4000为1～1.5、环烷油NAP10为6.0～7.0、增粘树脂Koresin为4.0～5.0、ZnO-80为6.0～
7.0、硬脂酸1801为2.0～3.0、充油型不溶性硫磺S为2.0～2.5、促进剂TBSI为1.5～2.0、促
进剂M为0.4～0.5、防老剂AW为1～1.5、防老剂4020为1～1.5、防焦剂CTP-80为0.4～0.5、塑
解剂DBD为0.4～0.5；
所述天然橡胶STR20、溶聚丁苯橡胶SSBR4525、钕系顺丁橡胶BunaNd22EZ、银胶菊
橡胶的总份数为100份；
所述炭黑ECORAX1670、白炭黑ULTRASIL 5000GR的总份数为55份。
前述的一种低滚动阻力轮胎胎面橡胶组合物，较为优选的方案，包含以下重量份
计的原料：
天然橡胶STR20为55、溶聚丁苯橡胶SSBR4525为25、钕系顺丁橡胶BunaNd22EZ为
15、银菊胶为5、炭黑ECORAX1670为20、白炭黑ULTRASIL 5000GR为35、硅烷偶联剂Si69为3、
硅烷偶联剂KH580为0.4、白炭黑分散剂PEG4000为1.5、环烷油NAP10为6、增粘树脂Koresin
为4、ZnO-80为6、硬脂酸1801为2.5、充油型不溶性硫磺S为2、促进剂TBSI为1.5、促进剂M为
0.4、防老剂AW为1、防老剂4020为1、防焦剂CTP-80为0.4、塑解剂DBD为0.4；
前述的一种低滚动阻力轮胎胎面橡胶组合物，更为优选的方案，包含以下重量份
计的原料：
天然橡胶STR20为60、溶聚丁苯橡胶SSBR4525为20、钕系顺丁橡胶BunaNd22EZ为
20、银菊胶为0、炭黑ECORAX1670为20、白炭黑ULTRASIL 5000GR为35、硅烷偶联剂Si69为3、
硅烷偶联剂KH580为0.4、白炭黑分散剂PEG4000为1.5、环烷油NAP10为6、增粘树脂Koresin
为4、ZnO-80为6、硬脂酸1801为2、充油型不溶性硫磺S为2、促进剂TBSI为1.5、促进剂M为
0.4、防老剂AW为1、防老剂4020为1、防焦剂CTP-80为0.4、塑解剂DBD为0.4；
前述的一种低滚动阻力轮胎胎面橡胶组合物：天然橡胶STR20产地为泰国；溶聚丁
苯橡胶SSBR4525、钕系顺丁橡胶BunaNd22EZ为德国朗盛公司产品；炭黑ECORAX1670、白炭黑
ULTRASIL 5000GR为德固萨公司产品；硅烷偶联剂Si69、硅烷偶联剂KH580为南京曙光化工
产品；白炭黑分散剂PEG4000、防老剂AW为中国石化南京化工厂产品；环烷油NAP10为辽河石
化公司产品；增粘树脂Koresin为德国BASF公司产品；硬脂酸1801产地为马来西亚；ZnO-80、
充油型不溶性硫磺S、促进剂TBSI、促进剂M、防老剂4020、防焦剂CTP-80、塑解剂DBD为山东
阳谷华泰化工股份有限公司产品；银胶菊橡胶为非市售产品，自己制备。
近年来国内外轮胎企业致力于银胶菊橡胶研究开发，降低对天然橡胶特定资源的
依存度，回避其资源短缺、价格高涨等风险。通过研究发现，银胶菊的根茎皮内富含天然橡
胶，且1年至2年就能够收获(目前橡胶树的栽培周期通常长达20年至25年)，所以大力发展
银胶菊橡胶，作为替代天然橡胶的第二胶源，具有重要的战略意义。目前国外轮胎企业正在
加速开发银胶菊橡胶，取得了阶段性成果：
(1)《汽车与运动》2015年第10期第175页《固铂轮胎银胶菊替代橡胶项目获突破》：
8月下旬，在美国举行的年度″生物质能技术的研究与开发″会议上，Cooper美国固铂轮胎展
示了从银胶菊中提取天然橡胶原料用于轮胎制造项目的进展，并在其位于得克萨斯州的北
美测试中心，首次展示其对多个部件完全使用了银胶菊橡胶原料的概念轮胎进行了干地、
湿地和越野赛道测试。该计划是美国政府拨款由固铂轮胎主导的研发项目。
(2)《石油化工》2016年第45卷第2期第187页《普利司通公司开发出首款“银胶菊”
制天然橡胶轮胎》：普利司通公司致力于采用天然橡胶代替橡胶树的研究，以此达到使轮胎
材料多样化的目的。公司已在全球首次成功地开发出使用从“银胶菊”中提取的天然橡胶制
成的轮胎。该轮胎使用的“银胶菊”天然橡胶是由美国亚利桑那州的“银胶菊”研究机构研制
而成的，从栽培到提炼萃取整个工艺过程均采用普利司通公司的专有技术。
前述的一种低滚动阻力轮胎胎面橡胶组合物，有效原料如下：
(1)天然橡胶STR20是泰国标准胶三级胶，一般用于制作轮胎外胎，其综合性能优
于合成橡胶，具有优异的综合物理机械性能，在常温下具有较高的弹性，稍带塑性，具有非
常好的机械强度，滞后损失小，在多次变形时生热低，因此其耐屈挠性也很好，电绝缘性能
良好；具有优良的回弹性、绝缘性、隔水性及可塑性等特性，用途广泛；具有良好的加工工艺
性能，天然橡胶由于相对分子质量高、相当分子质量分布宽，分子链易于断裂，再加上生胶
中存在一定数量的凝胶分子，很容易进行塑炼、混炼、压出等。
(2)溶聚丁苯橡胶SSBR4525生产轮胎兼具滚动阻力小，抗湿滑性好，耐磨性高及降
低燃油消耗等优点，是制造绿色轮胎、防滑轮胎、超轻量轮胎等高性能轮胎的非常好的原
料；
(3)钕系顺丁橡胶BunaNd22EZ改性技术能够创造长链支化，从而加速填料与橡胶
快速可靠整合，并改进加工工艺；此外，改性技术还增强了聚合物间的相分布，填料在终炼
化合物中的分散因此也得到了改进，是生产低滚动阻力的高性能轮胎的关键材料。
(4)银菊胶为天然橡胶STR20的部分替代材料，降低生产成本，减少对天然橡胶特
定资源的依存度。
(5)炭黑ECORAX1670是德固萨公司生产的用于轮胎胎面的低滚动阻力特制炭黑，
通过物理吸附结合，很好的应用于轮胎胎面。
(6)白炭黑ULTRASIL 5000GR在胶料中分散较为均匀，与传统的炭黑填充胶相比，
白炭黑填充胶具有较好的抗湿滑性能和较低的滚动阻力，成为制造绿色轮胎的主要填料。
(7)硅烷偶联剂Si69与硅烷偶联剂KH580并用，有效地增强橡胶与填料之间的相互
作用，提高炭黑和白炭黑在橡胶中的分散；对白炭黑进行表面改性，达到最优的偶联效果。
(8)白炭黑分散剂PEG4000加快白炭黑混炼速度，使白炭黑在胶料中达到最佳的分
散效果。
(9)防老剂AW能够防止胎面由臭氧引起的龟裂，特别适用于胎面这样的动态条件
下使用的橡胶制品；与防老剂4020配合使用，增强其效能。
(10)环烷油NAP10是环保轮胎橡胶油产品，具有环烷烃含量高，与天然橡胶、丁苯
橡胶、顺丁橡胶配合良好，有较好的耐屈挠、降压缩生热的能力，能显著降低滚动阻力等特
点；在国内首次实现了环烷基的轮胎油在轮胎橡胶行业的应用，并率先在国内获得欧盟环
保监测认证。
(11)增粘树脂Koresin的粘性效果较好，且粘性保持时间较长，能够大幅降低胶料
的门尼粘度，增大胶料的混炼胶的分散度；改善胶料的加工工艺性能，是比较好的加工助
剂；对胶料的硫化性能影响较少，对硫化胶物理性能的提高相对较大，具有良好的综合性
能。
(12)硬脂酸1801产地为马来西亚，是进口硬脂酸的一级品，无毒，碘值较低，纯度
较高，是天然胶、合成胶的硫化活性剂，也可用于增塑剂，还用作软化剂。
(13)ZnO-80是一种适用于橡胶工业的预分散特种氧化锌，是新型橡胶加工助剂；
以其代替传统的ZnO粉料，可以降低粉尘污染，易于分散，降低能耗，实现节能减排；是天然
橡胶和二烯烃橡胶的硫化活性剂，能提高硫化胶的交联密度，优化硫化胶的拉伸性能、耐老
性能及耐磨性能，使其具有较低的滚动阻力和生热。
(14)充油型不溶性硫磺S在胶料加工过程中具有良好的分散性能，在较高加工温
度下具有高热稳定性，不易发生热返原，有效防止胶料喷霜，最大限度延迟胶料停放焦烧时
间，避免产生早期硫化，提高加工安全性。充油有助于改善产品操作环境，降低粉末飞扬性。
(15)促进剂TBSI是一种新型的环保促进剂，具有易分散、用量少、工艺操作安全等
特点，具有延迟焦烧的作用，兼顾了延迟焦烧、提高交联密度和较快的硫化速度的特性，胶
料的硫化速度慢、模量高、生热低，硫化胶耐磨性好，在硫化温度下不产生致癌的亚硝胺；与
酸性促进剂M并用产生协同作用，其活性明显提高，既缩短了正硫化时间，又保证了焦烧时
间，还提高了硫化胶料的物理性能。
(16)防焦剂CTP-80在混炼时能够快速混炼和良好分散与分配，保证了CTP的最佳
活性，作为天然橡胶和二烯烃合成橡胶的硫化防焦剂。
(17)塑解剂DBD是天然橡胶、合成橡胶或并用胶的环保塑解剂。
前述的一种低滚动阻力轮胎胎面橡胶组合物的制备方法，包括以下步骤：
(1)制备银菊胶：
①机械粉碎。将生长了21～24个月的银胶菊齐地面割下，去除叶和花；将剩余的茎
枝洗净，在-4℃冷藏24小时后，机械粉碎成3～5mm的小块；
②研磨稀释。将步骤①制得的银胶菊茎枝小块加入10～15倍于固体重量的水进行
研磨，碾碎植物组织后形成匀浆，将研磨后的匀浆用3～5倍于其重量的水稀释；
③过滤除杂。将步骤②制得的匀浆用粗过滤器过滤，去除植物残渣；
④调PH胶现。用浓度为20％的氢氧化钠溶液将步骤③制得的匀浆PH值调为10，静
置1h，制得橡胶微粒悬浮液；
⑤离心去水。将步骤④制得的橡胶微粒悬浮液，采用高速离心机法去水，制得橡胶
微粒；
⑥混炼烘干。将步骤⑤制得的橡胶微粒与防老剂RD按照1∶0.005的质量比例混炼
均匀，制得宽30cm、厚1cm的橡胶薄片；将橡胶薄片在60℃烘房内放置9h，制得银菊胶。
(2)密炼机混炼
混炼工艺先在密炼机中进行，密炼机转子速度55rpm，密炼机上顶拴风压0.75MPa，
密炼机冷却水温度25～35℃；
①一次压拴：从密炼机投料口加入天然橡胶STR20、溶聚丁苯橡胶SSBR4525、钕系
顺丁橡胶BunaNd22EZ、银菊胶，压拴36s；
②二次压拴：提起密炼机上顶拴，从密炼机投料口加入炭黑ECORAX1670、白炭黑
ULTRASIL 5000GR、硅烷偶联剂Si69、硅烷偶联剂KH580、白炭黑分散剂PEG4000，压拴48s，密
炼机内胶料温度控制在138～142℃；
③三次压拴：提起密炼机上顶拴，从密炼机投料口加入环烷油NAP10、增粘树脂
Koresin、硬脂酸1801、ZnO-80、防老剂AW、防老剂4020、塑解剂DBD，压拴56s；
④四次压拴：提起密炼机上顶拴，然后压拴20s，将密炼机内混炼胶料压实，排出内
部气泡；
⑤排胶：密炼机内胶料温度达到158℃时，打开密炼机排料口，排出密炼胶料到开
炼机上；
(3)开炼机混炼
后续混炼在开炼机上进行，密炼胶从密炼机排出，落到开炼机上后，捣胶38s，使胶
料温度降至89～99℃；
①加入1/3重量份充油型不溶性硫磺S、1/3重量份促进剂TBSI、1/3重量份促进剂
M，捣胶90s；
②加入1/3重量份充油型不溶性硫磺S、1/3重量份促进剂TBSI、1/3重量份促进剂
M，捣胶90s；
③加入1/3重量份充油型不溶性硫磺S、1/3重量份促进剂TBSI、1/3重量份促进剂
M，再加入防焦剂CTP-80，捣胶480s；
④排胶：胶料从开炼机上下片，温度控制在80～85℃；
(4)将从开炼机下片排出的胶料冷却至室温后，制得低滚动阻力轮胎胎面橡胶组
合物。
前述的一种低滚动阻力轮胎胎面橡胶组合物制成的一种低滚动阻力轮胎，在胎面
部上设置有沟槽以及由该沟槽区划的陆地部；胎面部包括：配置在轮胎赤道上的一条沿轮
胎周向连续延伸的纵向窄沟槽、配置在轮胎赤道的两外侧且沿轮胎周向连续延伸的一对胎
冠主沟槽、配置在一对胎冠主沟槽的外侧且沿轮胎周向连续延伸的一对胎肩主沟槽、被胎
冠主沟槽和纵向窄沟槽夹着的一对胎冠陆地部、被胎冠主沟槽和胎肩主沟槽夹着的一对中
间陆地部、以及位于胎肩主沟槽的轮胎轴向外侧的一对胎肩陆地部；
纵向窄沟槽宽度为3.0～3.5mm，胎冠主沟槽宽度为5.0～5.5mm，胎肩主沟槽宽度
为5.0～5.5mm，胎冠主沟槽宽度和胎肩主沟槽宽度相同；纵向窄沟槽、胎冠主沟槽及胎肩主
沟槽三条周向主沟，有利于轮胎高速行驶和好的抗湿滑性，并且降低滚动阻力；
胎冠陆地部沿轮胎周向连续延伸，中间陆地部和胎肩陆地部分别设有：沿轮胎轴
向延伸且在轮胎周向上隔开设置的中间横沟、胎肩横沟；中间横沟和胎肩横沟相连通，横向
花纹沟由肩部向中部过渡，提高了轮胎的排水性能和陆地部的附着力，降低了轮胎滚动阻
力；中间横沟和胎肩横沟为相对于轮胎周向倾斜延伸的多条倾斜横沟，由胎面中部向胎肩
过渡的横向花纹沟与中心线的角度依次增大，有利于增加轮胎的附着力，提高排水性能，降
低轮胎滚动阻力；中间横沟宽度为4.0～4.5mm，胎肩横沟宽度为5.0～7.0mm，胎肩横沟宽度
沿轮胎轴向外侧逐渐变宽；
胎冠陆地部上设有第一刀槽花纹，第一刀槽花纹与轮胎轴向夹角为30°；中间陆地
部上设有第二刀槽花纹，第二刀槽花纹与轮胎轴向夹角为160°；胎肩陆地部上设有第三刀
槽花纹，第三刀槽花纹与轮胎轴向夹角为10°；
纵向窄沟槽、胎冠主沟槽、胎肩主沟槽、胎冠陆地部、中间陆地部、胎肩陆地部、中
间横沟、胎肩横沟、第一刀槽花纹、第二刀槽花纹及第三刀槽花纹沿轮胎赤道左右对称，静
音舒适性好，轮胎滚动阻力小。
作为优选，纵向窄沟槽为直线型条形花纹槽；胎冠主沟槽靠近胎冠陆地部的一侧
槽壁为锯齿状沿轮胎周向交替反复延伸，锯齿状的第一凹角为75°，胎冠主沟槽靠近中间陆
地部的一侧槽壁在每个中间陆地部上有一个第二凹角，第二凹角为90°；胎肩主沟槽为花纹
沟相对稍错开的条形花纹槽，纵向窄沟槽、胎冠主沟槽及胎肩主沟槽三种花纹沟槽有机结
合，提高轮胎的抓地力，降低轮胎滚动阻力。
还包括轮胎磨耗标识，轮胎磨耗标识设置在轮胎接地端沿轮胎轴线的外侧，轮胎
磨耗标识为轮胎圆周10等分均布，轮胎接地端设置在胎肩陆地部上。
本发明有益效果在于：本发明提供一种低滚动阻力轮胎胎面橡胶组合物及其制造
的轮胎，胎面橡胶组合物中各有效原料之间相互作用，充分混炼，分散均匀，改善轮胎材料
的粘弹性，有效降低轮胎滚动阻力；采用所述轮胎胎面橡胶组合物所制造的轮胎，通过改进
胎面花纹设计，降低轮胎滚动阻力。本发明提供一种轮胎胎面橡胶组合物及其制造的轮胎，
通过优化胎面配方、改善混炼工艺、改进胎面花纹，并使三者有机结合，在保证胎面抓地力、
耐磨性和抗湿滑性等性能的同时，达到降低轮胎滚动阻力的目的。
(1)溶聚丁苯橡胶SSBR4525用于胎面胶中在提高轮胎的抗湿滑性能、干路面和冰
路面的抓地力的同时，降低轮胎滚动阻力。
(2)溶聚丁苯橡胶SSBR4525、白炭黑ULTRASIL 5000GR、硅烷偶联剂Si69及KH580三
者反应结合可以产生特殊的粘弹性体橡胶，大大减少滞后损失，降低滚动阻力。
(3)钕系顺丁橡胶BunaNd22EZ能够加速填料与橡胶快速可靠整合，增强聚合物间
的相分布，改进填料在终炼化合物中的分散，是生产低滚动阻力的高性能轮胎的关键材料。
(4)炭黑ECORAX1670是用于轮胎胎面的低滚动阻力特制炭黑，白炭黑ULTRASIL
5000GR填充胶具有较好的抗湿滑性能和较低的滚动阻力，炭黑ECORAX1670与白炭黑
ULTRASIL 5000GR并用，可以改善胎面物理性能，在提高轮胎抗湿滑性能的同时，降低轮胎
的滚动阻力。
(5)环烷油NAP10与天然橡胶STR20、溶聚丁苯橡胶SSBR4525、钕系顺丁橡胶
BunaNd22EZ配合良好，有较好的耐屈挠、降压缩生热的能力，能显著降低滚动阻力。
(6)ZnO-80是一种适用于橡胶工业的预分散特种氧化锌，易于分散，降低能耗，是
天然橡胶和二烯烃橡胶的硫化活性剂，能优化硫化胶的拉伸性能、耐老性能及耐磨性能，使
其具有较低的滚动阻力和生热。
(7)轮胎胎面三条周向主沟：直线型条形花纹、带有凹角的锯齿状花纹以及花纹沟
相对稍错开的条形花纹设计，提高轮胎的抓地力，有利于高速行驶和好的抗湿滑性，并且降
低滚动阻力。
(8)轮胎胎面横向花纹沟由肩部向中部过渡，且由胎面中部向胎肩过渡的横向花
纹沟与中心线的角度依次增大，提高了轮胎的排水性能和陆地部的附着力，降低了轮胎滚
动阻力。
(9)轮胎胎面花纹左右对称，静音舒适性好，轮胎滚动阻力小。
附图说明
图1为本发明实施例中轮胎胎面的局部结构示意图；
图中符号说明：
1.纵向窄沟槽；2.胎冠主沟槽；3.胎肩主沟槽；4.胎冠陆地部；5.中间陆地部；6.胎
肩陆地部；7.中间横沟；8.胎肩横沟；9A.第一刀槽花纹；9B.第二刀槽花纹；9C.第三刀槽花
纹；10.第一凹角；11.第二凹角；12.轮胎磨耗标识；CL.轮胎赤道；E.轮胎接地端；R.轮胎的
转动方向。
具体实施方式
下面通过具体实施例对本发明作进一步详述，以下实施例只是描述性的，不是限
定性的，不能以此限定本发明的保护范围。
本发明中所使用的方法如无特殊规定，均为常规的生产方法；所使用的试剂，如无
特殊规定，均为常规的市售产品。
对比例：
一种低滚动阻力轮胎胎面胶配方，包含以下重量份计的原料：
丁苯橡胶SBR为8、乳聚丁苯橡胶ESBR为25、溶聚丁苯橡胶SSBR为42、顺丁橡胶BR为
25、炭黑N234为30、高分散白炭黑为40、活性分散剂PEG为2.5、有机硅混合料TESPT为3.2、环
保芳烃油RAE为8、氧化锌为3、硬脂酸为1.5、防老剂4020为2、防老剂RD为1、防护蜡为1、硫磺
和促进剂CZ为3.5、防焦剂CTP为0.15。
上述一种低滚动阻力轮胎胎面胶的制备方法，包括以下步骤：
(1)一段混炼
一段混炼在GK580E型密炼机中进行，转子转速为变速，压砣压力为15～18MPa。
混炼工艺为：将生胶、活化剂、活化分散剂和防老剂等加入密炼机中，压压砣25s；
提起压砣，将炭黑、白炭黑加入密炼机中，压压砣30s；提起压砣，将RAE加入密炼机中，压压
砣320s，混炼温度保持在145℃；当密炼机内胶料温度达到150℃时，从密炼机排料口排出一
段混炼胶料。
(2)二段混炼
二段混炼在GK255型密炼机中进行，转子转速为22r·min-1，压砣压力为8～11MPa。
混炼工艺为：将一段混炼胶料、硫磺、促进剂和防焦剂等加入密炼机中，压压砣
45s；提起压砣，然后再压压砣30s；当密炼机内胶料温度达到105℃时，从密炼机排料口排出
二段混炼胶料。
(3)将二段混炼胶料冷却至室温后，制得低滚动阻力轮胎胎面胶。
实施例：
实施例1、2、3、4、5所述的一种低滚动阻力轮胎胎面橡胶组合物配方组分及重量份
如表1：(表1中各原料含量单位为：重量份)
表1轮胎胎面橡胶组合物原料及重量
配方组分
实施例1
实施例2
实施例3
实施例4
实施例5
天然橡胶STR20
50
55
60
65
70
溶聚丁苯橡胶SSBR4525
20
25
20
30
0
钕系顺丁橡胶BunaNd22EZ
20
15
20
0
20
银菊胶
10
5
0
5
10
炭黑ECORAX1670
25
20
20
30
35
白炭黑ULTRASIL 5000GR
30
35
35
25
20
硅烷偶联剂Si69
2.5
3
3
2
1.5
硅烷偶联剂KH580
0.3
0.4
0.4
0.2
0.2
白炭黑分散剂PEG4000
1
1.5
1.5
0.5
0.5
环烷油NAP10
7
6
6
5
5
增粘树脂Koresin
5
4
4
3
3
ZnO-80
7
6
6
5
5
硬脂酸1801
3
2.5
2
1.5
1
充油型不溶性硫磺S
2.5
2
2
1.5
1.5
促进剂TBSI
2
1.5
1.5
1
1
促进剂M
0.5
0.4
0.4
0.3
0.3
防老剂AW
1.5
1
1
0.5
0.5
防老剂4020
1.5
1
1
0.5
0.5
防焦剂CTP-80
0.5
0.4
0.4
0.3
0.3
塑解剂DBD
0.5
0.4
0.4
0.3
0.3
上述实施例1、2、3、4、5所述的一种低滚动阻力轮胎胎面橡胶组合物，天然橡胶
STR20产地为泰国；溶聚丁苯橡胶SSBR4525、钕系顺丁橡胶BunaNd22EZ为德国朗盛公司产
品；炭黑ECORAX1670、白炭黑ULTRASIL 5000GR为德固萨公司产品；硅烷偶联剂Si69、硅烷偶
联剂KH580为南京曙光化工产品；白炭黑分散剂PEG4000、防老剂AW为中国石化南京化工厂
产品；环烷油NAP10为辽河石化公司产品；增粘树脂Koresin为德国BASF公司产品；硬脂酸
1801产地为马来西亚；ZnO-80、充油型不溶性硫磺S、促进剂TBSI、促进剂M、防老剂4020、防
焦剂CTP-80、塑解剂DBD为山东阳谷华泰化工股份有限公司产品；银胶菊橡胶为非市售产
品，自己制备。
上述实施例1、2、3、4、5所述的一种低滚动阻力轮胎胎面橡胶组合物的制备方法，
包括以下步骤：
(1)制备银菊胶：
①机械粉碎。将生长了21～24个月的银胶菊齐地面割下，去除叶和花；将剩余的茎
枝洗净，在-4℃冷藏24小时后，机械粉碎成3～5mm的小块；
②研磨稀释。将步骤①制得的银胶菊茎枝小块加入10倍于固体重量的水进行研
磨，碾碎植物组织后形成匀浆，将研磨后的匀浆用5倍于其重量的水稀释；
③过滤除杂。将步骤②制得的匀浆用粗过滤器过滤，去除植物残渣；
④调PH胶现。用浓度为20％的氢氧化钠溶液将步骤③制得的匀浆PH值调为10，静
置1h，制得橡胶微粒悬浮液；
⑤离心去水。将步骤④制得的橡胶微粒悬浮液，采用高速离心机法去水，制得橡胶
微粒；
⑥混炼烘干。将步骤⑤制得的橡胶微粒与防老剂RD按照1∶0.005的质量比例混炼
均匀，制得宽30cm、厚1cm的橡胶薄片；将橡胶薄片在60℃烘房内放置9h，制得银菊胶。
(2)密炼机混炼
混炼工艺先在密炼机中进行，密炼机转子速度55rpm，密炼机上顶拴风压0.75MPa，
密炼机冷却水温度25～35℃；
①一次压拴：从密炼机投料口加入天然橡胶STR20、溶聚丁苯橡胶SSBR4525、钕系
顺丁橡胶BunaNd22EZ、银菊胶，压拴36s；
②二次压拴：提起密炼机上顶拴，从密炼机投料口加入炭黑ECORAX1670、白炭黑
ULTRASIL 5000GR、硅烷偶联剂Si69、硅烷偶联剂KH580、白炭黑分散剂PEG4000，压拴48s，密
炼机内胶料温度控制在138～142℃；
③三次压拴：提起密炼机上顶拴，从密炼机投料口加入环烷油NAP10、增粘树脂
Koresin、硬脂酸1801、ZnO-80、防老剂AW、防老剂4020、塑解剂DBD，压拴56s；
④四次压拴：提起密炼机上顶拴，然后压拴20s，将密炼机内混炼胶料压实，排出内
部气泡；
⑤排胶：密炼机内胶料温度达到158℃时，打开密炼机排料口，排出密炼胶料到开
炼机上；
(3)开炼机混炼
后续混炼在开炼机上进行，密炼胶从密炼机排出，落到开炼机上后，捣胶38s，使胶
料温度降至89～99℃；
①加入1/3重量份充油型不溶性硫磺S、1/3重量份促进剂TBSI、1/3重量份促进剂
M，捣胶90s；
②加入1/3重量份充油型不溶性硫磺S、1/3重量份促进剂TBSI、1/3重量份促进剂
M，捣胶90s；
③加入1/3重量份充油型不溶性硫磺S、1/3重量份促进剂TBSI、1/3重量份促进剂
M，再加入防焦剂CTP-80，捣胶480s；
④排胶：胶料从开炼机上下片，温度控制在80～85℃；
(4)将从开炼机下片排出的胶料冷却至室温后，制得低滚动阻力轮胎胎面橡胶组
合物。
上述对比例及实施例1、2、3、4、5所述的一种低滚动阻力轮胎胎面橡胶组合物，其
硫化胶测试数据如表2所示：
表2轮胎胎面橡胶组合物硫化胶测试数据
从表2可以看出，与对比例相比，本发明拥有优越的物理性能，总体来讲，实施例3
为最优。
轮胎行业已经证明，60℃时的胎面胶料滞后损耗因子(tanδ)与滚动阻力有关，60
℃时胶料tanδ越低，轮胎的滚动阻力越低。从表2可以看出，60℃时实施例3胶料tanδ最低，
轮胎滚动阻力也越小，实施例2次之。
上述实施例1、2、3、4、5所述的一种低滚动阻力轮胎胎面橡胶组合物制成的一种低
滚动阻力轮胎，轮胎胎面的局部结构示意图如图1所示：
轮胎安装的方向被指定，箭头R表示轮胎的转动方向，CL表示轮胎赤道，E表示接地
端。该胎面部上设置有沟槽以及由该沟槽区划的陆地部；该胎面部包括：配置在轮胎赤道
(CL)上的一条沿轮胎周向连续延伸的纵向窄沟槽(1)、配置在轮胎赤道(CL)的两外侧且沿
轮胎周向连续延伸的一对胎冠主沟槽(2)、配置在一对胎冠主沟槽(2)的外侧且沿轮胎周向
连续延伸的一对胎肩主沟槽(3)、被胎冠主沟槽(2)和纵向窄沟槽(1)夹着的一对胎冠陆地
部(4)、被胎冠主沟槽(2)和胎肩主沟槽(3)夹着的一对中间陆地部(5)、以及位于胎肩主沟
槽(3)的轮胎轴向外侧的一对胎肩陆地部(6)。
纵向窄沟槽(1)宽度为3.2mm，胎冠主沟槽(2)宽度为5.3mm，胎肩主沟槽(3)宽度为
5.3mm；纵向窄沟槽(1)、胎冠主沟槽(2)及胎肩主沟槽(3)三条周向主沟，有利于轮胎高速行
驶和好的抗湿滑性，并且降低滚动阻力。
胎冠陆地部(4)沿轮胎周向连续延伸，中间陆地部(5)和胎肩陆地部(6)分别设有：
沿轮胎轴向延伸且在轮胎周向上隔开设置的中间横沟(7)、胎肩横沟(8)，横向花纹对路面
的抓地力好、耐磨性优；中间横沟(7)和胎肩横沟(8)相连通，横向花纹沟由肩部向中部过
渡，提高了轮胎的排水性能和陆地部的附着力，降低了轮胎滚动阻力；中间横沟(7)和胎肩
横沟(8)为相对于轮胎周向倾斜延伸的多条倾斜横沟，由胎面中部向胎肩过渡的横向花纹
沟与中心线的角度依次增大，有利于增加轮胎的附着力，提高排水性能，降低轮胎滚动阻
力；中间横沟(7)宽度为4.2mm，胎肩横沟(8)靠近胎肩主沟槽(3)的一侧宽度为5.0mm，胎肩
横沟(8)宽度沿轮胎轴向外侧逐渐变宽，胎肩横沟(8)沿轮胎轴向的最外侧宽度为7.0mm。
胎冠陆地部(4)上设有第一刀槽花纹(9A)，第一刀槽花纹(9A)与轮胎轴向夹角为
30°；中间陆地部(5)上设有第二刀槽花纹(9B)，第二刀槽花纹(9B)与轮胎轴向夹角为160°；
胎肩陆地部(6)上设有第三刀槽花纹(9C)，第三刀槽花纹(9C)与轮胎轴向夹角为10°，第一
刀槽花纹(9A)、第二刀槽花纹(9B)及第三刀槽花纹(9C)与轮胎轴向呈一定角度，保证轮胎
的抓地力，缩短刹车距离。
纵向窄沟槽(1)、胎冠主沟槽(2)、胎肩主沟槽(3)、胎冠陆地部(4)、中间陆地部
(5)、胎肩陆地部(6)、中间横沟(7)、胎肩横沟(8)、第一刀槽花纹(9A)、第二刀槽花纹(9B)及
第三刀槽花纹(9C)沿轮胎赤道(CL)左右对称，静音舒适性好，轮胎滚动阻力小。
纵向窄沟槽(1)为直线型条形花纹槽；胎冠主沟槽(2)靠近胎冠陆地部(4)的一侧
槽壁为锯齿状沿轮胎周向交替反复延伸，锯齿状的第一凹角(10)为75°，胎冠主沟槽(2)靠
近中间陆地部(5)的一侧槽壁在每个中间陆地部(5)上有一个第二凹角(11)，第二凹角(11)
为90°；胎肩主沟槽(3)为花纹沟相对稍错开的条形花纹槽。纵向窄沟槽(1)、胎冠主沟槽(2)
及胎肩主沟槽(3)三种花纹沟槽有机结合，提高轮胎的抓地力，降低轮胎滚动阻力。
还包括轮胎磨耗标识(12)，轮胎磨耗标识(12)设置在轮胎接地端(E)沿轮胎轴线
的外侧，轮胎磨耗标识(12)为轮胎圆周10等分均布，轮胎接地端(E)设置在胎肩陆地部(6)
上。
上述实施例1、2、3、4、5所述的一种低滚动阻力轮胎胎面橡胶组合物制成规格为
175/70R13Q，轮胎胎面的局部结构示意图如图1的低滚动阻力轮胎，装配5J标准轮辋，为无
内胎轮胎，进行成品性能测试。经过检验，实施例1、2、3、4、5轮胎的高速性能均超过160km/
h，耐久性能达到35.5h以上，超出国家标准要求。
轮胎滚动阻力为单位行驶距离的能量损失，轮胎滚动阻力系数为牛顿表示的滚动
阻力与用牛顿表示的轮胎负荷的比值，滚动阻力系数越小，轮胎滚动阻力就越小。实施例1、
2、3、4、5轮胎的滚动阻力系数如表3所示：
表3实施例轮胎滚动阻力
从表3可以看出，实施例3轮胎的滚动阻力系数最小，滚动阻力也最小，实施例2轮
胎次之。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。
对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的
一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明
将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一
致的最宽范围。