節(jié)能環(huán)保近年來吸引了全世界越來越多的關(guān)注，因?yàn)槿找鎳?yán)重的石油短缺和環(huán)境污染，從而引出了“綠色輪胎”的概念。輪胎橡膠在服役過程中承受交變的應(yīng)力、應(yīng)變作用，因大分子鏈之間、大分子鏈與填料粒子之間、粒子與粒子之間的內(nèi)摩擦作用（彈性遲滯損失）而生熱，使輪胎溫度升高，約占汽車消耗能量的7%。在耗燃油動(dòng)力的同時(shí)，生熱使輪胎溫度升高，橡膠材料強(qiáng)度和模量降低，界面脫粘，熱氧化進(jìn)程加快，導(dǎo)致使用壽命降低，尤其易在輪胎使用的早期產(chǎn)生破壞。丁苯橡膠（SBR）具有比天然橡膠更好的耐磨、抗?jié)窕阅埽瑥V泛用于工程輪胎胎面膠，但生熱高，耐疲勞性較差，致使工程輪胎在采礦場、采石場、礦山等苛刻使用場地中使用壽命最低僅為300h。
輪胎使用壽命與胎面膠高填充橡膠納米復(fù)合材料結(jié)構(gòu)和黏彈性演化密切相關(guān)。在橡膠基體中大量填充炭黑、白炭黑等納米粒子，不可避免地提高黏度和材料加工難度。另外，高填充高分子納米復(fù)合材料微觀結(jié)構(gòu)與綜合性能強(qiáng)烈依賴于加工工藝、粒子分散及界面相互作用，但決定其結(jié)構(gòu)形成及演化的流變機(jī)制尚不明晰，導(dǎo)致黏彈性、耐磨性等的調(diào)控主要依靠經(jīng)驗(yàn)。已有理論和模型難以指導(dǎo)高填充橡膠納米復(fù)合材料的性能調(diào)控和優(yōu)化，難以有效干預(yù)其長期使役行為。
針對上述問題，該項(xiàng)目在國家自然科學(xué)基金重點(diǎn)項(xiàng)目等資助下，深入研究高填充高分子納米復(fù)合材料制備與加工過程中結(jié)構(gòu)的演化規(guī)律，凝煉結(jié)構(gòu)與性能關(guān)系共性問題，取得了以下創(chuàng)新成果：
1.基于橡膠納米復(fù)合材料應(yīng)變放大效應(yīng)和黏彈特性，創(chuàng)新性提出了“兩相流變學(xué)”理論，揭示了從粒子均勻分散向粒子聚集、逾滲、玻璃化轉(zhuǎn)變等大跨度濃度范圍內(nèi)“粒子相”結(jié)構(gòu)形成機(jī)制及演化規(guī)律，突破了傳統(tǒng)模型難以解釋橡膠納米復(fù)合材料滯后行為的局限性，為通過混煉工藝調(diào)控填料分散、粒子/橡膠界面相互作用以及基體分子量提供了理論基礎(chǔ)，為高性能橡膠納米復(fù)合材料綠色加工技術(shù)開發(fā)開辟了新途徑。
2.基于“兩相流變學(xué)”理論，發(fā)明了“粒子相”構(gòu)建新技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了高填充量炭黑納米粒子均勻分散和非線性黏彈性調(diào)控，顯著提高了多網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和回彈性。
3.創(chuàng)建了低溫一段法橡膠混煉新工藝，有效解決了傳統(tǒng)混煉工藝中產(chǎn)生炭黑凝膠以及膠料儲(chǔ)存過程噴霜、早期硫化等問題，實(shí)現(xiàn)了載重輪胎規(guī)模化、節(jié)能化及高質(zhì)量生產(chǎn)制造。
項(xiàng)目研究成果與關(guān)鍵技術(shù)已在貴州輪胎股份有限公司等單位產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用并形成系列產(chǎn)品：項(xiàng)目產(chǎn)品經(jīng)青島市產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)研究院等第三方檢測，所檢項(xiàng)目符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求；其載重汽車子午線輪胎，整體達(dá)到歐盟ECE117法規(guī)二階段指標(biāo)水平，平均使用里程超過國際一線12R22.5規(guī)格產(chǎn)品；其抗切割耐磨輪胎、改進(jìn)型重卡礦用輪胎產(chǎn)品經(jīng)用戶實(shí)際使用表明：平均使用壽命優(yōu)于國內(nèi)外同類產(chǎn)品。
項(xiàng)目具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)，已獲得9件國家授權(quán)發(fā)明專利，發(fā)表論文35篇，主持制定國家標(biāo)準(zhǔn)2件，參與制定國家標(biāo)準(zhǔn)14件，參與制定行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)4件。已產(chǎn)生顯著的經(jīng)濟(jì)效益、社會(huì)效益和環(huán)境效益，對提升我國橡膠納米復(fù)合材料加工制備技術(shù)水平具有重要指導(dǎo)意義。
1.貴州輪胎股份有限公司 2.貴州大學(xué)
1.鄭 強(qiáng) 2.王 海 3.羅 筑 4.宋義虎 5.杜 淼 6.左 敏 7.上官勇剛
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評價(jià)單位： |
中國民營科技促進(jìn)會(huì) |
報(bào)告編號： |
202101003004 |
評價(jià)日期： |
2021-03-23 |
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組織單位： |
中國民營科技促進(jìn)會(huì)科技成果轉(zhuǎn)化辦公室 |
項(xiàng)目負(fù)責(zé)： |
雷智旺 |
成果管理： |
13681439210 |
1.提供的資料齊全，符合評價(jià)要求。
2.項(xiàng)目主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)如下：
（1）基于橡膠納米復(fù)合材料應(yīng)變放大效應(yīng)和黏彈特性，創(chuàng)新性提出了“兩相流變學(xué)”理論，揭示了從粒子均勻分散向粒子聚集、逾滲、玻璃化轉(zhuǎn)變等大跨度濃度范圍內(nèi)“粒子相”結(jié)構(gòu)形成機(jī)制及演化規(guī)律，突破了傳統(tǒng)模型難以解釋橡膠納米復(fù)合材料滯后行為的局限性，為通過混煉工藝調(diào)控填料分散、粒子/橡膠界面相互作用以及基體分子量提供了理論基礎(chǔ)，為高性能橡膠納米復(fù)合材料綠色加工技術(shù)開發(fā)開辟了新途徑。
（2）基于“兩相流變學(xué)”理論，發(fā)明了“粒子相”構(gòu)建新技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了高填充量炭黑納米粒子均勻分散和非線性黏彈性調(diào)控，顯著提高了多網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和回彈性。
（3）創(chuàng)建了低溫一段法橡膠混煉新工藝，有效解決了傳統(tǒng)混煉工藝中產(chǎn)生炭黑凝膠以及膠料儲(chǔ)存過程噴霜、早期硫化等問題，實(shí)現(xiàn)了載重輪胎規(guī)模化、節(jié)能化及高質(zhì)量生產(chǎn)制造。
3.生產(chǎn)的載重汽車子午線輪胎，整體達(dá)到歐盟ECE117法規(guī)二階段指標(biāo)水平，平均使用里程超過國際一線12R22.5規(guī)格產(chǎn)品，經(jīng)青島市產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)研究院等第三方檢測，所檢項(xiàng)目符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求。
4.項(xiàng)目研究成果與關(guān)鍵技術(shù)已在貴州輪胎股份有限公司等單位產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用并形成系列產(chǎn)品，其中抗切割耐磨輪胎、改進(jìn)型重卡礦用輪胎產(chǎn)品經(jīng)用戶實(shí)際使用表明：平均使用壽命優(yōu)于國內(nèi)外同類產(chǎn)品。
5.項(xiàng)目具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)，已獲得9件國家授權(quán)發(fā)明專利，發(fā)表論文35篇，主持制定國家標(biāo)準(zhǔn)2件，參與制定國家標(biāo)準(zhǔn)14件，參與制定行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)4件。已產(chǎn)生顯著的經(jīng)濟(jì)效益、社會(huì)效益和環(huán)境效益，對提升我國橡膠納米復(fù)合材料加工制備技術(shù)水平具有重要指導(dǎo)意義。
評價(jià)委員會(huì)認(rèn)為：項(xiàng)目整體技術(shù)達(dá)到本領(lǐng)域國際先進(jìn)水平，其中“兩相流變學(xué)”理論處于國際領(lǐng)先水平，一致同意通過科技成果評價(jià)。
建議加大推廣力度，滿足市場需求。
| 姓名 |
工作單位 |
職稱 |
從事專業(yè) |
| 蹇錫高 |
大連理工大學(xué) |
院士 | 高分子材料 |
| 吳 鋒 |
北京理工大學(xué) |
院士 | 功能材料 |
| 江 雷 |
北京航空航天大學(xué) |
院士 | 物理化學(xué) |
| 田 明 |
北京化工大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院 |
正高 | 高分子材料 |
| 孫家躍 |
中國化工學(xué)會(huì)新材料委員會(huì) |
正高 | 功能材料 |
| 彭應(yīng)登 |
國家城市環(huán)境污染控制工程技術(shù)研究中心 |
正高 | 環(huán)境工程 |
| 周 迎 |
科技部火炬中心 |
正高 | 科技管理 |
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