輪胎胎面膠抗?jié)窕阅芗捌錂C(jī)理的研究.pdf

1、近年來,人們對(duì)汽車安全、舒適、節(jié)能的要求逐年提高,相應(yīng)的輪胎要求具有優(yōu)異的抗?jié)窕阅?、耐磨性能和低滾動(dòng)阻力特性,這三項(xiàng)性能被人們稱為“魔鬼三角”。新的歐洲法規(guī)標(biāo)簽將在2012年強(qiáng)制執(zhí)行,主要內(nèi)容是針對(duì)輪胎胎面的三大基本性能:滾動(dòng)阻力、抗?jié)窕驮肼曌鳛槌擞密囂ヌ鎿Q胎的硬性指標(biāo)提出了限制?？?jié)窕阅茏鳛閺?qiáng)制要求的性能之一,可見其是輪胎胎面膠最重要的性能之一,因此對(duì)其機(jī)理的研究是極其必要的。對(duì)于抗?jié)窕阅艿臋C(jī)理,近二十年的關(guān)注越來越多,但同時(shí)

2、又是充滿挑戰(zhàn)的,因?yàn)槠駴]有得到系統(tǒng)的研究。到目前為止,還局限在用0℃的tanδ來表征抗?jié)窕阅?實(shí)際上當(dāng)以白炭黑作為主要填料的綠色輪胎工業(yè)化之后,動(dòng)態(tài)粘彈性能已經(jīng)不能用來作為衡量抗?jié)窕阅艿奈ㄒ恢笜?biāo),這對(duì)指導(dǎo)高性能輪胎胎面的配方設(shè)計(jì)是不利的。因此,研究動(dòng)態(tài)粘彈性能對(duì)抗?jié)窕阅艿呢暙I(xiàn)和不同填料填充膠的抗?jié)窕阅艿年P(guān)鍵影響因素和機(jī)理是本論文致力研究的方向。
　　 論文的第一部分,主要用LAT-100磨耗實(shí)驗(yàn)機(jī)測(cè)定了炭黑和白炭黑補(bǔ)強(qiáng)

3、溶聚丁苯(SSBR)原位改性膠料的抗?jié)窕阅?用動(dòng)態(tài)熱分析儀(DMA)測(cè)定了膠料的動(dòng)態(tài)粘彈性能,并分析了抗?jié)窕阅艿挠绊懸蛩亍＝Y(jié)果表明,在一定的溫度和速度范圍內(nèi),白炭黑SSBR胎面膠抗?jié)窕阅軆?yōu)于炭黑胎面膠；僅采用動(dòng)態(tài)粘彈性能描述膠料的抗?jié)窕苁遣蝗娴?抗?jié)窕阅苁軠囟取⑺俣群湍z料硬度等的共同影響,隨著溫度的升高而降低,隨著速度的增大呈現(xiàn)先增大后減小的趨勢(shì),這是潤(rùn)滑作用和動(dòng)態(tài)粘彈性能等共同作用的結(jié)果。根據(jù)本章的結(jié)論,有助于指導(dǎo)抗?jié)窕?/p>

4、能影響的外因,并對(duì)本論文后幾章研究具有指導(dǎo)意義。
　　 論文的第二部分,研究了動(dòng)態(tài)粘彈性能對(duì)抗?jié)窕阅艿挠绊憽Ｊ紫扔肈MA在拉伸和剪切兩種模式下分別測(cè)定了0℃的tanδ隨應(yīng)變(0.7％-10％)的變化,在不同粒徑炭黑補(bǔ)強(qiáng)體系中確定動(dòng)態(tài)粘彈性參數(shù)tanδ表征抗?jié)窕阅艿淖罴褩l件,然后在炭黑和白炭黑補(bǔ)強(qiáng)不同丁苯膠體系中研究動(dòng)態(tài)粘彈性能對(duì)抗?jié)窕呢暙I(xiàn)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,對(duì)于相同硬度的不同粒徑炭黑填充的SSBR／BR膠料,0℃的tanδ與抗

5、濕滑性能的相關(guān)性系數(shù)高達(dá)0.98,此相關(guān)性系數(shù)下的tanδ的應(yīng)變范圍在拉伸模式下為4％-7％,在剪切模式下為0.7％-10％。因此接下來采用4％拉伸形變下的tanδ來表征動(dòng)態(tài)粘彈性能與抗?jié)窕阅艿南嚓P(guān)性。對(duì)于炭黑和白炭黑填充不同的丁苯膠體系,炭黑和白炭黑膠料的tanδ分別與抗?jié)窕阅苡泻芎玫南嚓P(guān)性,卻沒有統(tǒng)一的好的相關(guān)性。然而,對(duì)于未預(yù)磨的炭黑和白炭黑填充不同丁苯膠體系,可以得到統(tǒng)一的較好的相關(guān)性,此時(shí)膠料的抗?jié)窕阅芸梢灾苯佑?℃的t

6、anδ表征。以上充分說明了動(dòng)態(tài)粘彈性能可用來對(duì)比同種填料補(bǔ)強(qiáng)炭膠料的抗?jié)窕阅?同時(shí)發(fā)現(xiàn)盡管炭黑膠料0℃的tanδ較高,所有白炭黑膠料的抗?jié)窕阅芫鶅?yōu)于炭黑膠料,故填料不同時(shí),動(dòng)態(tài)粘彈性能不再是抗?jié)窕阅艿奈ㄒ粵Q定因素,表面對(duì)抗?jié)窕阅艿挠绊懸残枰紤]。炭黑和白炭黑粉末的納米壓痕硬度測(cè)試進(jìn)一步說明了硬粒子的存在可能是白炭黑膠料抗?jié)窕阅軆?yōu)越的最重要的因?yàn)椤８鶕?jù)本章的結(jié)論,有助于指導(dǎo)分析動(dòng)態(tài)粘彈性能對(duì)抗?jié)窕缘呢暙I(xiàn),同時(shí)引導(dǎo)我們?nèi)ニ伎继亢?/p>

7、和白炭黑補(bǔ)強(qiáng)(不同種類填料補(bǔ)強(qiáng))膠料抗?jié)窕阅懿顒e的因?yàn)椤?br>　　 論文的第三部分,探索了炭黑和白炭黑等不同種類填料補(bǔ)強(qiáng)膠料的抗?jié)窕阅軝C(jī)理。為了研究其機(jī)理我們進(jìn)行了表面的表征,用白光干涉儀測(cè)定了膠料表面預(yù)磨后的表面粗糙度和三維表面形貌,用劃痕實(shí)驗(yàn)對(duì)比了膠料的微觀硬度。結(jié)果表明,在毛玻璃面和光滑玻璃面上白炭黑膠料的抗?jié)窕阅芫鶅?yōu)于炭黑膠料,但是動(dòng)態(tài)粘彈性能不是白炭黑膠料抗?jié)窕阅軆?yōu)越的主要因?yàn)?。進(jìn)一步測(cè)定了膠料的表面粗糙度發(fā)現(xiàn),膠

8、料大的表面粗糙度有助于抗?jié)窕阅艿母纳?這可能是白炭黑填充膠料抗?jié)窕阅軆?yōu)于炭黑填充膠料的主要因?yàn)橹?XPS表面分析表明,白炭黑摩擦后表面的白炭黑粒子出現(xiàn)了脫落,無法證明摩擦后白炭黑粒子露在外面起到刺破水膜的作用；進(jìn)而設(shè)計(jì)用膠料來摩擦玻璃的劃痕實(shí)驗(yàn)進(jìn)一步說明了白炭黑膠料的微觀硬度遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于炭黑膠料的微觀硬度,這可能是白炭黑膠料抗?jié)窕阅軆?yōu)于炭黑膠料的又一重要因?yàn)?。為了?yàn)證硬粒子對(duì)抗?jié)窕阅艿母纳谱饔?用金剛石部分等量代替炭黑和白炭黑補(bǔ)強(qiáng)

9、膠料,抗?jié)窕阅艿臄?shù)據(jù)表明,加入金剛石之后,膠料的抗?jié)窕阅艽蠓雀纳?進(jìn)一步證明了硬粒子刺破水膜、改善抗?jié)窕@一結(jié)論的正確性,從而成功解決了白炭黑抗?jié)窕阅軆?yōu)越的因?yàn)檫@一難題——粗糙膠料表面和高的微觀硬度對(duì)抗?jié)窕阅艿母纳谱饔谩Ｍㄟ^對(duì)比不同水膜厚度下炭黑、白炭黑、納米金剛石膠料的抗?jié)窕阅?進(jìn)一步驗(yàn)證了粗糙膠料表面和高的微觀硬度在厚水膜時(shí)(約為50μm-1mm)對(duì)抗?jié)窕阅艿母纳谱饔?。這對(duì)不同種類填料補(bǔ)強(qiáng)橡膠的抗?jié)窕阅軝C(jī)理研究和高抗