炭黑与白炭黑的特性比较、低燃费轮胎(中文)

炭黑与白炭黑的特性比較＆低燃費轮胎滚动阻力与抓地性的平衡优科豪马中国技术中心福井善啓炭黑与白炭黑的特性比較0.5mm经填充剂配合后橡胶的电子显微镜下的照片白碳黑碳黑炭黒白炭黒：通过表面吸附的水分的氢元素间的结合使白炭黑粒子结合在一起白炭黑共价結合：100%共价結合：离子結合＝50：50%表面锯齿状、反应点多表面光滑、反应点少橡胶被约束、形成较大的凝胶橡胶的约束力弱、凝胶小与橡胶的反应白炭黑与炭黑的差别炭黑白炭黑橡胶橡胶凝胶：強固、多橡胶凝胶：結合弱、少PAYNE効应及填充剂间相互作用应变小应变大当产生少量变形时、填充剂的网络会对它的变形加以抑制弹性模量・大当产生大量变形时、填充剂的网络出现崩裂、它的变形由橡胶来支撑弹性模量・小内部构造与滞后损耗白碳黑碳黑在变形时，填充剂之间相互摩擦，能量损失较大经碳黑配合的橡胶滞后损耗会相应增加一般情况下、颗粒直径越小的碳黑所产生的滞后损耗就越大填充剂之间的相互作用较小、能量损失也较少。经白碳黑配合的橡胶滞后损耗较少剪切模量的应变依存性歪10.110100G*(MPa)1050碳黑(N234)白碳黑（无偶联剂）白碳黑（Si69添加）A.McNeish,FunctionalTireFillers2001,Florida,Jan.29-31,2001.白碳黑＋偶联剂：PAYNE効应小si69si75低燃費炭黒的开发方向EVONIKのEcorax填充剂、橡胶的网络橡胶约束力的控制→强且柔软碳黑ＳＳＳＳＳＳ投入碳黑后，为什么会提高橡胶的强度？拉伸后！橡胶分子碳黑被橡胶分子紧紧的吸附由∏電子引起的橡胶分子的吸附白炭黑：既柔软又有良好弹性的球炭黑：既硬又无弹性的球降低RRC及提高WET制動性能白炭黑配合技術的特征分散在橡胶中的白炭黑白炭黑凝聚体间的摩擦小，凝聚体间的摩擦小、能量损失减少滚动阻力降低白炭黑施加的拘束小、橡胶能自由运动橡胶弹性大、易吸收路面的変形（低温下的E’低）在与路面之间、易生成溶解橡胶在与路面之间、体现出高抓地力对炭黑来讲，凝聚体大、摩擦大橡胶对炭黑有较大的拘束白炭黑系炭黑系路面路面吸收路面变形的能力：对微观的硬度有依存性抓地力的原理影响摩擦力的因素”TheFrictionofPneumaticTyres,”ElsevierScientificPublishingCompany,Amsterdam,1975橡胶的摩擦◆橡胶的摩擦、主要有两种。１）滞后摩擦・橡胶由路面間的起伏、引起振動。・橡胶的振動引起滞后损耗。・这种损耗，使橡胶的运动能量转化为热能而损失掉，从而产生抵抗力。・这个称为“滞后摩擦”。・对于滞后摩擦，一般随着tanδ的增加而增加。２）附着摩擦・橡胶分子与路面间产生的摩擦・在界面产生的粘着現象tx接触面积Av粘结的摩擦力FA增加摩擦力的方法•增大接触面积•提高界面強度(变形模式被剪断)FA=As(Ludema,K.C.,Tabor,D.:Wear,9,329(1966))滞后摩擦力FH增加摩擦力的方法•変形量d0大•橡胶的滞后损失大2aWvFH=Kd02E’tand(Moore,D.F.:”ViscoelasticMachineElements,”Butterworth-HeinemannLtd.,1993)椭圆形突起的情况：基于Hertz的接触理論、FH=kE’-1/3tand3232220123812/''EWERdd0polishedstainlesssteelwavyglasscleansiliconecarbidedustedsiliconecarbide粘结的峰值滞后損失的峰值RubberChemistryandTechnology,vol.37,p.386(1964)摩擦对周波数的依存性J.Eberhardsteiner,W.FidiandW.Liederer,KautschkGummiKunststoffe51,Jahrgang,Nr.11/98変形速度与摩擦成分的関係ABS体系非ABS体系ABS：AntiLockBrakingSystemLogｖ(mm/s)滑移速度-10.0１3570.20.40.60.8凝着(粘着）滞后μ-WET1.01.21.41.6高変形速度低変形速度抓地力路面抓地力由什么来决定对路面的摩擦力有效接地面积耐变形的结构提高湿地性能的研究提高湿地性能的研究接地性排水性胎面的纵面、构造、胎面橡胶花纹沟的构成ＮＥＯＶＡＥＸＣＥＬＥＡＤＧＲＡＮＤＰＲＩＸ在淋湿的路面上容易打滑行驶速度（km/h）在时速８０公里情况下、湿润路面的摩擦力仅仅是干燥路面的一半。容易打滑滚动摩擦系数干燥路面湿润路面低燃費轮胎的原理要求が強い能量损失滚动一周变形一次約10Hz轮胎的滚动阻力与摩擦力Rubber变形摩擦力V滚动阻力降低贡献大的胎面胶的能量损失（滞后损耗）因路面微少凹凸而产生变形103～105Hz極表面的薄层被剪断变形速度快滚动阻力的50%来自于轮胎整体的变形滚动阻力的50%来自于胎面胶的变形0℃Tanδ比例60℃Tanδ比例根据粘弹性特性来控制轮胎性能与粘弹性特性（温度依存性）温度(℃)低油费性能湿地性能冬季性能、脆性温度-60060tanδE'高抓地低燃費为什么在绿色轮胎里使用S-SBR？GreenTire中使用S-SBR的理由控制丁二烯结合的量是可能的使分子末端具有反応性是可能的分子量分布变窄（均一）增加Vinyl的結合→使Tanδ的温度依存性变大增加Cis結合→使低温下分子的运动也变得活跃炭黒、白炭黒与分子末端結合→高温Tanδ变低分子的长度均一→使Tanδ的温度依存性变大炭黒、白炭黒与分子末端結合→增加分散控制Tanδ控制Payne効果控制Tanδ控制Tanδ控制附着摩擦高抓地力、低燃費高抓地低燃費通过分子末端变形降低Payne効应＝提高白炭黒的分散謝謝最先進的低燃費輪胎