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1、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,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
2、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,A.McNeish,Functional Tire Fillers 2001,Florida,Jan.29-31,2001.,白碳黑偶联剂：PAYNE効应小,si69,si75,低燃費炭黒的开发方向,EVONIKEcorax,填充剂、橡胶的网络,橡胶约束力的控
3、制强且柔软,碳黑,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,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,”Th
4、e Friction of Pneumatic Tyres,”Elsevier Scientific Publishing Company,Amsterdam,1975,橡胶的摩擦,橡胶的摩擦、主要有两种。）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tan 的增加而增加。）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,t,x,接触面积 A,v,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.,Ta
5、bor,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,2a,W,v,FH=Kd02E tand(Moore,D.F.:”Viscoelastic Machine Elements,”Butterworth-Heinemann Ltd.,1993),椭圆形突起的情况：基于Hertz的接触理論、FH=kE-1/3tand,d0,polished stainless steel,wavy glass,clean silicone carbide,dusted silicone carbide,粘结的峰值,滞后損失的峰值,Rubber Che
6、mistry and Technology,vol.37,p.386(1964),摩擦对周波数的依存性,J.Eberhardsteiner,W.Fidi and W.Liederer,Kautschk Gummi Kunststoffe 51,Jahrgang,Nr.11/98,変形速度与摩擦成分的関係,ABS体系,非ABS体系,ABS：Anti Lock Braking System,Log(mm/s),滑移速度,-1,0.0,3,5,7,0.2,0.4,0.6,0.8,凝着(粘着）,滞后,-WET,1.0,1.2,1.4,1.6,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
7、路面的摩擦力有效接地面积耐变形的结构,在淋湿的路面上容易打滑,行驶速度（km/h）,在时速公里情况下、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,要求強,轮胎的滚动阻力与摩擦力,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103105Hz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,0Tan比例,60Tan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,-60,0,60,tan,E,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Tan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Tan变低,分子的长度均一使Tan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Tan,控制Payne効果,控制Tan,控制Tan,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,
