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全球綠色輪胎技術(shù)的領(lǐng)航者,目前世界橡膠領(lǐng)域中最偉大的科學(xué)家

發(fā)布時(shí)間:2021-11-16 12:40:44   人瀏覽 來源: 橡膠技術(shù)網(wǎng)

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全球綠色輪胎技術(shù)的領(lǐng)航者,目前世界橡膠領(lǐng)域中最偉大的科學(xué)家,正是80歲高齡的王夢蛟博士。


早在上世紀(jì),德固賽首先將白炭黑和硅烷偶聯(lián)劑應(yīng)用于輪胎胎面配方,在此基礎(chǔ)上,米其林于九十年代推出“綠色輪胎”,王夢蛟博士在德固賽工作期間,對(duì)綠色輪胎基礎(chǔ)理論的研究做出了巨大貢獻(xiàn)。
風(fēng)雨幾十載,王夢蛟建立了完整的理論體系,闡述橡膠/填料相互作用和填料/填料相互作用對(duì)填充硫化膠性能的影響。在此理論指導(dǎo)下,他發(fā)明了(橡膠溶液/填料)液相混煉,打破輪胎行業(yè)“魔鬼三角”,在提高輪胎的抗?jié)窕阅芎湍湍バ阅艿耐瑫r(shí),降低輪胎的滾動(dòng)阻力。
生于山東,從事橡膠研究60年
王夢蛟教授生于1940年,1964年畢業(yè)于山東大學(xué)物理化學(xué)專業(yè),然后進(jìn)入化工部北京橡膠工業(yè)研究設(shè)計(jì)院。1977年之前,他用九年的時(shí)間研究橡膠老化,三年時(shí)間研究硫化,一年時(shí)間研究橡膠流變學(xué)。

1982年,王夢蛟向法國國家科學(xué)院Jean-Baptiste Donnet教授提出申請(qǐng),兩年后,也就是1984年,在Donnet教授的指導(dǎo)下王夢蛟完成了他的博士論文。
1985年初,王夢蛟去阿克隆大學(xué)做訪問教授。在此期間,王夢蛟的研究課題是天然膠和丁苯膠的交聯(lián)鍵結(jié)構(gòu)類型對(duì)撕裂性能時(shí)溫等效性的影響。項(xiàng)目由固特異贊助。
初涉白炭黑/硅烷偶聯(lián)劑體系研究
當(dāng)時(shí),在漢諾威的德國橡膠研究所正在建設(shè)中,根據(jù)研究所的要求,王夢蛟用18個(gè)月時(shí)間進(jìn)行填料表面能研究,從而創(chuàng)立了橡膠補(bǔ)強(qiáng)的新理論體系。王夢蛟在填料和聚合物相互作用及其對(duì)硫化膠性能影響的研究領(lǐng)域是一位先驅(qū)者。

很快,他的研究引起了德固賽的高級(jí)研究員及橡膠化學(xué)研發(fā)部門負(fù)責(zé)人Siegfried Wolff的注意,隨后王夢蛟與Wolff一起工作。那時(shí)德固賽正在研究白炭黑/硅烷偶聯(lián)劑體系,米其林尚未推出綠色輪胎。
在德固賽期間,王夢蛟發(fā)表了一系列關(guān)于橡膠/填料相互作用的文章。四年后,正是1992年,米其林綠色輪胎的專利剛剛發(fā)表。
發(fā)明新型炭黑填料
由于德固賽側(cè)重于應(yīng)用研究,當(dāng)卡博特公司聯(lián)系王夢姣去美國做基礎(chǔ)研究工作時(shí),他很快加入并發(fā)明一種新型炭黑填料與白炭黑競爭。這涉及三方面的工作:
1、 1993年,他們用化學(xué)改性的方法對(duì)炭黑表面進(jìn)行改性;
2、 他們發(fā)明了一種碳/硅雙相炭黑。它可以與白炭黑媲美,并且耐磨性能更加優(yōu)異;
3、 建立炭黑/天然膠乳液相混煉理論體系。

同時(shí),王夢蛟建立了填充橡膠動(dòng)態(tài)性能理論體系。根據(jù)他的理論,影響填充膠料動(dòng)態(tài)模量和滯后損失的關(guān)鍵因素是填料聚集。
填料聚集少,硫化膠在高溫下的滯后損失低,輪胎的滾動(dòng)阻力下降;但在低溫下的滯后損失高,輪胎的抗?jié)窕阅芨纳啤KJ(rèn)為,可以從填料聚集的熱力學(xué)和動(dòng)力學(xué)兩個(gè)方面來抑制填料聚集。
全新抗?jié)窕芯?br />第一代雙相填料低溫滯后損失和抗?jié)窕阅艿南嚓P(guān)性很差,這用傳統(tǒng)的抗?jié)窕碚摬荒芙忉。因此?994年到1999年,他用五年的時(shí)間研究輪胎的抗?jié)窕瑱C(jī)理。

大部分研究人員在討論抗?jié)窕阅軙r(shí)忽略了水的作用,王夢姣在卡博特建立了全新的理論體系,闡述了在輪胎抗?jié)窕^程中水的彈性液動(dòng)潤滑所起的作用及輪胎硫化膠表面組成的影響。
基于這一理論,卡博特發(fā)明了新一代碳/硅雙相填料。當(dāng)其用于胎面膠時(shí),輪胎的滾動(dòng)阻力和抗?jié)窕阅芘c白炭黑相當(dāng),但耐磨性能顯著改善。
CEC耐磨性研究的先導(dǎo)者
王夢蛟另一項(xiàng)重要工作是對(duì)耐磨性能的研究。他發(fā)現(xiàn),除填料的比表面積和結(jié)構(gòu)外,聚合物填料相互作用對(duì)耐磨性能有至關(guān)重要的影響。
受此理論的啟發(fā),卡博特發(fā)明了一種新的混煉工藝-連續(xù)液相混煉技術(shù)制備天然膠/炭黑母膠(又被稱作卡博特彈性復(fù)合材料,簡稱CEC)。

在CEC生產(chǎn)過程中,炭黑漿液和天然膠乳高速注入混合器中混合。根據(jù)王夢蛟提出的理論,在室溫高 能湍流條件下,橡膠和填料的混合和凝集在50毫秒內(nèi)完成,而且不需要任何添加劑。
CEC工藝的關(guān)鍵就在于快速混合、凝集、高溫短時(shí)間干燥。在這種條件下,母膠中的填料和聚合物相互作用得以保護(hù),橡膠降解亦得到有效抑制。
CEC技術(shù)賣給了米其林,其產(chǎn)品的商業(yè)化名稱是“Carbion”。
創(chuàng)立怡維怡橡膠研究院
2009年,王夢蛟從卡博特“退休”,時(shí)年69歲。隨后他在青島橡膠谷園區(qū)創(chuàng)立了怡維怡橡膠研究院,繼續(xù)他的研究。除基礎(chǔ)理論研究和應(yīng)用研究外,如硫化、老化、補(bǔ)強(qiáng)、流變、黏合等,研究院還發(fā)明了一種橡膠溶液/白炭黑連續(xù)液相混煉技術(shù)。

用此技術(shù)制備的母膠稱謂EVEC。其特點(diǎn)是填料均勻分散在橡膠基體中,填料和聚合物相互作用強(qiáng),填料和填料相互作用弱,因而同時(shí)改善了輪胎的抗?jié)窕、耐磨和燃油?jīng)濟(jì)性,打破輪胎行業(yè)“魔鬼三角”。
綠色輪胎5大優(yōu)勢
所謂綠胎是過去二十多年來世界上開發(fā)的節(jié)能、減排、有利于環(huán)保的新一代汽車輪胎。 其特點(diǎn)有如下幾點(diǎn)。
1. 生產(chǎn)輪胎所用補(bǔ)強(qiáng)劑是非碳物質(zhì)二氧化硅。它不需要來自石油或煤炭的原料制造,其生產(chǎn)過程中排出的二氧化碳量比制造傳統(tǒng)補(bǔ)強(qiáng)劑低得多;
2. 輪胎本身使用時(shí)滾動(dòng)阻力低,從而節(jié)省燃油、降低二氧化碳排放并減少由汽車尾氣導(dǎo)致的霧霾,有益于減少大氣污染及環(huán)境保護(hù);

3. 與傳統(tǒng)輪胎相比,由于綠胎的行駛溫度低,可減少輪胎的爆破和早期損壞。這在減少車輛行駛事故的同時(shí),也可以大大提高輪胎的翻新率,降低輪胎制造的原材料消耗和減少廢舊輪胎產(chǎn)生所帶來的“黑色污染”;
4. 輪胎的抗?jié)窕筒倏v性能好,增加行駛安全性;
5. 提高輪胎的耐磨性,這在增加輪胎的使用壽命從而減少廢舊輪胎產(chǎn)生的同時(shí),降低因輪胎磨損所形成的微粒物質(zhì)對(duì)人類健康的影響。
百億級(jí)產(chǎn)值項(xiàng)目已經(jīng)啟動(dòng)
應(yīng)用該EVEC技術(shù)生產(chǎn)的綠色新材料EVE膠被業(yè)界贊譽(yù)為“液體黃金”,采用該材料制備的高性能“液體黃金”輪胎,抗?jié)窕阅艿燃?jí)均達(dá)到了歐盟標(biāo)簽法規(guī)A級(jí)標(biāo)準(zhǔn),滾動(dòng)阻力指標(biāo)達(dá)到B級(jí)甚至以上,同時(shí)耐磨性指標(biāo)也較傳統(tǒng)輪胎提升了20%以上,綜合性能達(dá)到世界領(lǐng)先水平。

作為橡膠輪胎行業(yè)首家成功應(yīng)用EVE膠的企業(yè),賽輪目前已在國內(nèi)外市場投放“液體黃金”半鋼優(yōu)質(zhì)輪胎超過20萬條,并為多家主機(jī)廠供貨。
2020年,6月9日,以革命性綠色新材料EVE膠為技術(shù)核心,益凱新材料有限公司化學(xué)煉膠30萬噸項(xiàng)目建設(shè)正式啟動(dòng)。項(xiàng)目全部達(dá)產(chǎn)后,預(yù)計(jì)實(shí)現(xiàn)百億級(jí)產(chǎn)值規(guī)模。

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