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轮胎“妖怪三角”突围战

产品时间:2021-09-17 01:07

简要描述:

我们都知道,轮胎磨耗对情况和车辆性能有着重要影响。据统计,轮胎在干路面上的最低磨损量为8克/100千米。 以我国现有1亿辆汽车盘算(每车4条轮胎),轮胎每百千米的磨损量为0.32万吨。如果1辆汽车每年行驶里程为2万千米,则1年内全国汽车磨损排放的固体颗粒物总量将达64万吨。如果以1个颗粒平均直径50微米测算,则排放的固体颗粒物可笼罩2万平方千米,相当于台湾岛面积的1/2。如何设计一条低能源消耗、强耐磨、高宁静性的轮胎,是许多橡胶事情者的研究目的。...

详细介绍
本文摘要:我们都知道,轮胎磨耗对情况和车辆性能有着重要影响。据统计,轮胎在干路面上的最低磨损量为8克/100千米。 以我国现有1亿辆汽车盘算(每车4条轮胎),轮胎每百千米的磨损量为0.32万吨。如果1辆汽车每年行驶里程为2万千米,则1年内全国汽车磨损排放的固体颗粒物总量将达64万吨。如果以1个颗粒平均直径50微米测算,则排放的固体颗粒物可笼罩2万平方千米,相当于台湾岛面积的1/2。如何设计一条低能源消耗、强耐磨、高宁静性的轮胎,是许多橡胶事情者的研究目的。

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我们都知道,轮胎磨耗对情况和车辆性能有着重要影响。据统计,轮胎在干路面上的最低磨损量为8克/100千米。

以我国现有1亿辆汽车盘算(每车4条轮胎),轮胎每百千米的磨损量为0.32万吨。如果1辆汽车每年行驶里程为2万千米,则1年内全国汽车磨损排放的固体颗粒物总量将达64万吨。如果以1个颗粒平均直径50微米测算,则排放的固体颗粒物可笼罩2万平方千米,相当于台湾岛面积的1/2。如何设计一条低能源消耗、强耐磨、高宁静性的轮胎,是许多橡胶事情者的研究目的。

而你知道吗,这3个需要很难全部满足,因为轮胎有个“妖怪三角”,它为我们研发“全能轮胎”带来了极大阻碍。难以和谐的“妖怪三角” 我们对轮胎性能的要求,其实无外乎3点:轮胎的转动阻力、抗湿滑性和耐磨性。

抗湿滑性决议了轮胎在干、湿路面以及冰、雪路面上的抓地能力。轮胎的抗湿滑性能越高,汽车在这些路面上的抓地性能就越好,汽车越不容易打滑,刹车距离也越短。此外,车速越快,刹车距离就会越长。要想保证在紧迫情况下不会撞到前车,就要求轮胎有极好的刹车性能。

因此,如何提高汽车轮胎的抗湿滑性能,是轮胎工业的一个重要课题。转动阻力性能关系到汽车的油耗和环保。

在驱动汽车的历程中,由轮胎转动阻力引起的能量消耗约占燃油能耗的40%。这就意味着,转动阻力越小的轮胎,越能资助汽车降低油耗。据统计,轮胎转动阻力每降低10%,可使燃料消耗降低1%~2%,相当于每年能节约原油6.4万吨。

强耐磨性能则直接影响轮胎的使用寿命。如果轮胎耐磨性能欠好,不仅会使轮胎的使用寿命降低,还会造成庞大的资源浪费。我国每年发生的轮胎损耗,相当于消耗了近64万吨原油。

此外,轮胎磨损发生的微粒约占空气中总颗粒物的2.5%。淘汰轮胎磨损,也是为大气质量作孝敬。对于消费者而言,如果轮胎在这3个方面都有绝佳的体现固然是最好的。

可是,这对于轮胎研发人员而言,却是难以跨越的大山。因为这3种性能之间出现出一种难以和谐的矛盾关系。

一般来说,一款轮胎的转动阻力越小、耐磨性越好,那它的抗湿滑性能就越差。这就是轮胎行业所说的“妖怪三角”。要使转动阻力、抗湿滑性能以及耐磨性能同时获得提高很是难题。这是因为纯橡胶的强度很低,必须加入大量的填料,来提高橡胶的强度和耐磨性。

而在轮胎转动时,胎面会发生周期性的形变。在这个历程中,胎面橡胶中的填料与填料的摩擦、填料与橡胶分子链的摩擦以及橡胶分子链之间的摩擦,会导致橡胶内部的热量急剧增加,从而导致轮胎的转动阻力增加。

此外,橡胶质料经填料增强后,由于填料的模量和硬度都高于橡胶,这就会使轮胎与路面的接触面积减小,使抗湿滑性能下降。新质料带来新突破 但人们总是希望有一条完美的轮胎。

为此,研究人员也开发了多种新质料,来平衡轮胎的种种性能。研究讲明,溶聚丁苯橡胶具有高弹性、低生热及小滚阻等特点,但其拉伸强度、抗湿滑性和耐磨性低于乳聚丁苯橡胶。

壳牌与邓禄普团结研制出了新型溶聚丁苯橡胶。这种新型胶料的抗湿滑性能获得改善,转动阻力减小,使得轮胎具有良好的转动阻力、抗湿滑性和耐磨性。稀土顺丁橡胶是除溶聚丁苯橡胶之外的另一种高性能绿色橡胶品种,被公认为当今性能最好的橡胶品种之一。稀土顺丁橡胶可以淘汰轮胎滞后损失和内生热,从而降低转动阻力,并提高耐磨性能和抗湿滑性能,改善胎面冠部胶老化崩花掉块、胎侧胶老化龟裂等现象,提升轮胎的耐久性能和高速性能。

而且,这种质料可与天然橡胶、丁苯橡胶等并用,受到了轮胎行业的青睐。集成橡胶是苯乙烯-异戊二烯-丁二烯通过活性阴离子聚合获得的三元共聚弹性体,其分子链上集成了天然橡胶、顺丁橡胶、丁苯橡胶的结构单元。因此,集成橡胶荟萃了种种胎面用橡胶的优点,能够满足胎面胶对强度、耐磨、弹性、抗湿滑性、转动阻力、生热性的要求,是一种很有生长前途的轮胎胎面质料。

现在,集成橡胶已被用于生产高性能轿车子午线轮胎。溶聚丁苯橡胶 纳米技术降低转动阻力 炭黑是使用时间最长、研究最为广泛的橡胶补强填料。现在,普通炭黑补强轮胎出现出转动阻力偏大、抗湿滑性能比力差等特点。

白炭黑可显著降低轮胎的转动阻力,增强轮胎的抗撕裂、抗切割和耐湿滑性能,但会降低轮胎的耐磨性,且加工性差、静电性能较差。针对这种情况,研究人员对炭黑与白炭黑举行了改性。如通过高温处置惩罚,让炭黑纳米化,或者通过物理吸附、氧化处置惩罚、等离子处置惩罚、外貌有机小分子改性和聚合物接枝改性等,提升炭黑性能。

原位改性疏散技术可让白炭黑在橡胶基体中到达优异疏散,还可以通过偶联剂淘汰白炭黑在橡胶中的界面滑移,从而淘汰填料与填料间、填料与橡胶间的摩擦,降低轮胎内部的生热,从而淘汰轮胎转动阻力。研究人员还开发了炭硅双相填料。经炭硅双相填料填充的硫化胶滞后性削弱,同时还能够保持甚至提高其耐磨性。

与此同时,新型纳米粒子、碳纳米管和石墨烯因其自身具有极高的模量,优异的导电、导热特性,在对橡胶起增强作用的同时,还能赋予橡胶导电和导热性能。北京化工大学和北京首创轮胎公司互助,使用碳纳米管填充生产的高性能绿色轮胎,其转动阻力到达了欧盟标签法B级水平。

此外,北京化工大学和华南理工大学、玲珑轮胎股份有限公司互助,制造出的世界第一条石墨烯橡胶纳米复合质料绿色轮胎,其转动阻力水平已能靠近A级。白炭黑 制备方法不停升级 除了质料技术的不停升级外,轮胎制备技术的升级也是研发的重中之重。研究人员更是开发出了轮胎3D打印技术,通过3D打印来制备新型轮胎。

轮胎3D打印主要应用了熔融沉积和选择性激光烧结技术。熔融沉积法主要是针对高分子质料(如聚氨酯等),通过微细喷嘴将高分子质料挤喷出来,并层层聚集成型。

选择性激光烧结工艺借助盘算机辅助制造(CAM)技术,可对高分子质料及金属举行成型,其接纳分层制造叠加原理,将粉末加热至熔融状态后直接成型,不受形状庞大水平的限制,也不需要模具。现在,北京化工大学与山东玲珑轮胎股份有限公司团结开发的3D打印聚氨酯轮胎乐成面世,成为海内首条尺度规格的3D打印轮胎。随着3D打印质料和技术的不停进步,相信未来的轮胎会更好地平衡轮胎的“妖怪三角”。

(阎浩)(更多内容请订阅《》,邮发代号1-44,或下载客户端)。


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