为轮胎制造领域开辟出研究新方向 纳米SIO2功不可没

来源：广州宏武材料科技有限公司     发布时间：2020-06-12浏览量：次

      纳米SiO2无毒，无味，无污染，具有表面能高及其吸附能力强等优点，是优质的稳定剂和融合机，在电子、光学、生化科学等领域都有着广泛的应用。是极具工业应用前景的纳米材料。纳米二氧化硅的粒径小、比表面积大、生物相容性好，且具有纳米材料的表面界面效应、小尺寸效应、量子尺寸效应等优点。就作为填料而言，不改变工艺流程，而只是替代粗晶SiO2，其制品的各项性能指标均会大幅提高，而纳米SiO2的应用也远不止于此。

      但是由于纳米二氧化硅表面能高，处于热力学非稳定状态，极易聚集成团，不易与有机物充分混合，同时二氧化硅表面亲水疏油，在有机介质中难于均匀分散，与有机基体之间结合力差，易造成界面缺陷，使复合材料性能降低。

      要解决上述纳米二氧化硅的分散性和与有机基体的相容性问题，必须对其进行表面改性，减弱二氧化硅表面的极性，降低二氧化硅表面的能态，以提高纳米粒子与有机基体间的相容性。

      宏武纳米的原位改性法：一般化学改性可有效降低纳米二氧化硅的团聚，但也存在纳米二氧化硅在改性前就团聚的问题。因此，在纳米二氧化硅的制备过程中完成改性以得到表面功能化的二氧化硅粒子。也就是在纳米SIO2粒子初生产时在粒子表面修饰有机化合物以实现粒子尺寸的可控，同时赋予纳米粒子的一些特殊的性能，在甲苯，四氯化碳，涂料，树脂，油漆，润滑油，增塑剂等许多有机介质中具有良好的分散性及分散稳定性，外观可达类真溶液程度。还可以根据不同使用要求使其表面带有特殊的官能团并在特殊介质中良好地分散。

      对于轮胎来说，它与路面直接接触的那面表面印有花纹的胶料，也就是“胎面胶”，对其性能有着至关重要的影响。它能使轮胎具有牵引力，缓冲行驶时的冲击和摇摆，防止帘线层的割破和刺穿等，是汽车使用的舒适程度、安全性、使用寿命及能量消耗的重要参考物。

      显然，单纯的橡胶是不具备足够的强度来完成这一系列工作的，必须要使用填料对其进行补强。到目前为止，炭黑是补强效果的填料，能赋予橡胶制品优异的拉伸强度与撕裂强度，还对制品的耐磨性、耐热性等方面有所改善。但是炭黑存在污染程度高、能源消耗大等问题，而且无法克服轮胎“魔鬼三角”难题，帮助轮胎化身“绿色轮胎”。因此更为环保的纳米二氧化硅SIO2成为了更好的选择。 

      在轮胎制造领域内一直有“魔鬼三角”之说，指的是轮胎的耐磨性、安全性、环保节油三者之间因自身性能，不能同时得到改善，也就是说，必须在牺牲某一种或两种性能的同时才能获得另一种性能改善的现象。

       法国米其林公司研发出了世界上首条填充了大量SIO2的“绿色轮胎”，不仅能显著降低滚动阻力，而且又提高了抗湿滑性能，让轮胎走出“魔鬼三角”制约，开辟出了轮胎研究的一个新方向。

      纳米SiO2添加的新型橡胶不但具有优越的力学特性，同时还可以根据需要设计具有特殊性的新型橡胶。这种新型材料中的纳米SiO2不仅具有补强的作用，在耐磨性和抗老化性能均超过传统工业的高档橡胶制品。另外，还可利用纳米SiO2改性轮胎侧面胶生产彩色轮胎，在不久的将来，有望实现汽车摩托车轮胎彩色化。

      目前高分散纳米二氧化硅已在各种轮胎部件中得到使用，包括载重轮胎、轿车轮胎、农业轮胎等，使用部位也不局限于轮胎胎面，在带束层、胎侧和钢丝黏合胶等部位也有用到。在市场需求的驱动下，低成本、高分散、功能化和精细化成为了白炭黑的发展方向，在未来想必还会有更多的新应用被发掘。