《高性能輪胎用橡膠基納米複合材料的製備、結構與性能》是依託華南理工大學，由羅遠芳擔任項目負責人的聯合基金項目。
基本介紹
- 中文名：高性能輪胎用橡膠基納米複合材料的製備、結構與性能
- 項目類別：聯合基金項目
- 項目負責人：羅遠芳
- 依託單位：華南理工大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
發展低滾阻、抗濕滑、高耐磨、高壽命的高性能輪胎，對廣東和全國橡膠產業的自主創新和產業結構調整至關重要。橡膠基納米複合材料因在輪胎工業中的潛在套用前景，正成為研究熱點。本項目結合高性能輪胎的要求，針對橡膠基納米複合材料的製備技術、界面結構、網路結構、動態性能等研究中的關鍵科學問題，系統深入地開展新型納米材料在橡膠基納米複合材料中的套用、原位反應法製備橡膠基納米複合材料、新型多功能改性劑的製備及其對納米複合材料結構和性能的影響、橡膠基納米複合材料的網路互穿增強新方法、橡膠基納米複合材料的結構形態與動態性能的關係等基礎研究，並在此基礎上進行中試研究，為橡膠基納米複合材料在高性能輪胎和其他高性能橡膠製品中的套用提供理論指導和產業化基礎。其中納米微晶纖維素、納米木質素、埃洛石納米管等新型納米材料、新型多功能改性劑、自組裝構築填料網路與橡膠交聯網路實現網路互穿增強等方面尤其具有顯著的創新性。
結題摘要
發展低滾阻、抗濕滑、高耐磨、高壽命的高性能輪胎，對廣東和全國橡膠產業的自主創新和產業結構調整至關重要。橡膠基納米複合材料因在輪胎工業中的潛在套用前景，正成為研究熱點。本項目結合高性能輪胎的要求，主要針對橡膠基納米複合材料的製備技術、界面結構、網路結構、動態性能等研究中的關鍵科學問題，系統深入地開展新型納米材料在橡膠基納米複合材料中的套用、原位反應法製備橡膠基納米複合材料、新型多功能改性劑的製備及其對納米複合材料結構和性能的影響、橡膠基納米複合材料的網路互穿增強新方法、橡膠基納米複合材料的結構形態與動態性能的關係等基礎研究，重點研究了埃洛石納米管、石墨烯、納米微晶纖維素、納米木質素、白炭黑等新型納米材料的製備及表面改性技術，以及採用原位反應法製備高性能輪胎用橡膠基納米複合材料。研究發現，通過表面改性，加強納米材料與橡膠基體的界面結合，不僅有效提高納米材料在基體中的分散，實現補強，同時還明顯降低複合材料的生熱性能，提高動態性能。多功能改性劑的合成及套用研究發現，它們不僅可與橡膠分子連結枝，還能與納米填料形成氫鍵、共價鍵或配位鍵，能促進橡膠硫化，改善填料分散，同時能夠賦予複合材料更好的抗濕滑性和較低的滾動阻力，改進耐磨和壓縮疲勞性能。此外，加入某些能與納米填料表面形成氫鍵或化學鍵的多官能度反應性改性劑，通過自組裝構築填料網路，與橡膠交聯網路實現網路互穿，對複合材料產生特殊的增強和改性效果。這種網路互穿增強的新方法不同於傳統的炭黑增強和通常的無機納米粒子增強的概念，能產生更好的增強效果。將以上研究成果套用到輪胎胎面膠中，研究發現，不僅可以提高橡膠複合材料的力學性能，還能實現在動態性能上60°時的tanδ下降27.2%；同時0°時的tanδ升高19.3%，即實現了同時降低滾動阻力和提高抗濕滑性能，且複合材料具有更好的耐磨性能和更低的壓縮疲勞生熱性能。在此基礎上,本項目的研究成果在廣州華南橡膠輪胎有限公司進行了中試研究。試製的高性能輪胎，其耐久性和高速性能等綜合性能也達到有關國家標準；輪胎滾動阻力下降了25%，滾動係數降至7.51，滾動阻力標籤等級為B級。本項目的研究為橡膠基納米複合材料在高性能輪胎和其他高性能橡膠製品中的套用提供了很好的理論指導和產業化基礎。
