《輪胎用彈性體複合材料的抗濕滑性能及機理研究》是依託北京化工大學，由吳友平擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：輪胎用彈性體複合材料的抗濕滑性能及機理研究
- 依託單位：北京化工大學
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：吳友平
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
抗濕滑性能是輪胎的三大重要性能指標之一，與汽車的行駛安全性密切相關。本項目提出以含不同類型填料（如炭黑、白炭黑和炭黑/白炭黑雙相填料等）的胎面彈性體材料為研究對象，研究變形模式與應變的大小對彈性體複合材料動態黏彈性能的影響規律；對含不同類型填料的胎面膠料的各種表面特徵參數進行表征，包括表面微觀硬度、多尺度級別的表面粗糙度等形貌特徵參數，和表面親水性、表面自由能等表面特性參數；調節並控制胎面膠料的黏彈性、潤滑劑的特性等，系統研究各種表面特徵參數對胎面膠料抗濕滑性能的影響；確定材料的動態黏彈性、材料的表面特徵、潤滑劑特性等與材料抗濕滑性能間的關係，並實現對彈性體材料在不同條件下抗濕滑性能的統一解釋，建立相應的理論模型，揭示彈性體材料抗濕滑機理。研究結果不僅可更加準確預測含不同填料類型的彈性體複合材料的抗濕滑性能，還可為胎面材料用新型納米填料的研發和高抗濕滑性能胎面膠料的設計提供指導。
結題摘要
抗濕滑性能是輪胎的重要性能指標之一，與汽車的行駛安全性密切相關。輪胎與地面直接接觸的部位是胎面，胎面膠料抗濕滑性能的黏彈性評價指標通常採用10Hz, 0oC 下的tanδ值。事實上，胎面膠料的黏彈性不僅受溫度、頻率的影響，而且對應變存在非線性依賴關係（Payne 效應），但10Hz, 0oC 下的tanδ值這一指標僅指明測試的頻率和溫度，對測試應變沒有限定。本項目首先研究了應變模式和應變大小對炭黑/橡膠複合材料黏彈性的影響規律，並與BPST測試的材料抗濕滑性能進行了關聯，明確了與材料抗濕滑性能相關性好的動態黏彈性指標的測試條件，即拉伸應變為4%-7%，或剪下應變為0.7%-10%時，0℃，10Hz的tanδ與材料抗濕滑性能相關性好(相關係數約為0.98)。進一步的研究表明：比較含不同類型填料的胎面膠料（如炭黑膠料和白炭黑膠料）抗濕滑性能時，tanδ與材料抗濕滑性能相關性差，僅用上述粘彈性指標tanδ並不能衡量抗濕滑性能的好壞，表明動態粘彈性能不是影響胎面膠料抗濕滑性能的唯一因素，還應考慮材料的表面特徵。進而系統研究了含不同類型填料胎面材料的表面形貌（表面粗糙度、表面微觀硬度等）對抗濕滑性能的影響，建立了橡膠納米複合材料表面微觀硬度的表征方法-劃痕法，採用掃描白光干涉表面三維形貌測量儀表征材料的表面粗糙度。結果表明：在光滑玻璃面上，彈性體材料的表面特性，尤其是表面微觀硬度對材料抗濕滑性能影響較大，表面微觀硬度高，材料的抗濕滑性能好，並提出了相應的模型解釋，其機理為：微觀硬度高的填料粒子可刺破水膜，從而使膠料和摩擦面之間產生真正接觸，提高了抗濕滑性能。最後，研究了膠料硬度、膠料在水中浸泡等因素對抗濕滑性能的影響，初步的研究結果表明:經水浸泡後，白炭黑胎面膠料的抗濕滑性能下降的幅度大於炭黑胎面膠料,以後將在此方面展開系統深入的研究。 項目已按計畫完成，發表SCI論文6篇，中文核心期刊論文8篇，申請專利1項，達到了預期目標。研究結果可為新型納米填料在胎面膠料中的套用，以及高性能胎面膠料的設計與研發提供可靠指導。
