全球綠色輪胎技術的領航者,目前世界橡膠領域中最偉大的科學家

發布時間:2021-11-16 12:40:44   人瀏覽 來源: 橡膠技術網

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全球綠色輪胎技術的領航者,目前世界橡膠領域中最偉大的科學家,正是80歲高齡的王夢蛟博士。


早在上世紀,德固賽首先將白炭黑和硅烷偶聯劑應用于輪胎胎面配方,在此基礎上,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,對綠色輪胎基礎理論的研究做出了巨大貢獻。
風雨幾十載,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/填料相互作用對填充硫化膠性能的影響。在此理論指導下,他發明了(橡膠溶液/填料)液相混煉,打破輪胎行業“魔鬼三角”,在提高輪胎的抗濕滑性能和耐磨性能的同時,降低輪胎的滾動阻力。
生于山東,從事橡膠研究60年
王夢蛟教授生于1940年,1964年畢業于山東大學物理化學專業,然后進入化工部北京橡膠工業研究設計院。1977年之前,他用九年的時間研究橡膠老化,三年時間研究硫化,一年時間研究橡膠流變學。

1982年,王夢蛟向法國國家科學院Jean-Baptiste Donnet教授提出申請,兩年后,也就是1984年,在Donnet教授的指導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鍵結構類型對撕裂性能時溫等效性的影響。項目由固特異贊助。
初涉白炭黑/硅烷偶聯劑體系研究
當時,在漢諾威的德國橡膠研究所正在建設中,根據研究所的要求,王夢蛟用18個月時間進行填料表面能研究,從而創立了橡膠補強的新理論體系。王夢蛟在填料和聚合物相互作用及其對硫化膠性能影響的研究領域是一位先驅者。

很快,他的研究引起了德固賽的高級研究員及橡膠化學研發部門負責人Siegfried Wolff的注意,隨后王夢蛟與Wolff一起工作。那時德固賽正在研究白炭黑/硅烷偶聯劑體系,米其林尚未推出綠色輪胎。
在德固賽期間,王夢蛟發表了一系列關于橡膠/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表。
發明新型炭黑填料
由于德固賽側重于應用研究,當卡博特公司聯系王夢姣去美國做基礎研究工作時,他很快加入并發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,他們用化學改性的方法對炭黑表面進行改性;
2、 他們發明了一種碳/硅雙相炭黑。它可以與白炭黑媲美,并且耐磨性能更加優異;
3、 建立炭黑/天然膠乳液相混煉理論體系。

同時,王夢蛟建立了填充橡膠動態性能理論體系。根據他的理論,影響填充膠料動態模量和滯后損失的關鍵因素是填料聚集。
填料聚集少,硫化膠在高溫下的滯后損失低,輪胎的滾動阻力下降;但在低溫下的滯后損失高,輪胎的抗濕滑性能改善。他認為,可以從填料聚集的熱力學和動力學兩個方面來抑制填料聚集。
全新抗濕滑研究
第一代雙相填料低溫滯后損失和抗濕滑性能的相關性很差,這用傳統的抗濕滑理論不能解釋。因此從1994年到1999年,他用五年的時間研究輪胎的抗濕滑機理。

大部分研究人員在討論抗濕滑性能時忽略了水的作用,王夢姣在卡博特建立了全新的理論體系,闡述了在輪胎抗濕滑過程中水的彈性液動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,卡博特發明了新一代碳/硅雙相填料。當其用于胎面膠時,輪胎的滾動阻力和抗濕滑性能與白炭黑相當,但耐磨性能顯著改善。
CEC耐磨性研究的先導者
王夢蛟另一項重要工作是對耐磨性能的研究。他發現,除填料的比表面積和結構外,聚合物填料相互作用對耐磨性能有至關重要的影響。
受此理論的啟發,卡博特發明了一種新的混煉工藝-連續液相混煉技術制備天然膠/炭黑母膠(又被稱作卡博特彈性復合材料,簡稱CEC)。

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

用此技術制備的母膠稱謂EVEC。其特點是填料均勻分散在橡膠基體中,填料和聚合物相互作用強,填料和填料相互作用弱,因而同時改善了輪胎的抗濕滑、耐磨和燃油經濟性,打破輪胎行業“魔鬼三角”。
綠色輪胎5大優勢
所謂綠胎是過去二十多年來世界上開發的節能、減排、有利于環保的新一代汽車輪胎。 其特點有如下幾點。
1. 生產輪胎所用補強劑是非碳物質二氧化硅。它不需要來自石油或煤炭的原料制造,其生產過程中排出的二氧化碳量比制造傳統補強劑低得多;
2. 輪胎本身使用時滾動阻力低,從而節省燃油、降低二氧化碳排放并減少由汽車尾氣導致的霧霾,有益于減少大氣污染及環境保護;

3. 與傳統輪胎相比,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,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生所帶來的“黑色污染”;
4. 輪胎的抗濕滑和操縱性能好,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生的同時,降低因輪胎磨損所形成的微粒物質對人類健康的影響。
百億級產值項目已經啟動
應用該EVEC技術生產的綠色新材料EVE膠被業界贊譽為“液體黃金”,采用該材料制備的高性能“液體黃金”輪胎,抗濕滑性能等級均達到了歐盟標簽法規A級標準,滾動阻力指標達到B級甚至以上,同時耐磨性指標也較傳統輪胎提升了20%以上,綜合性能達到世界領先水平。

作為橡膠輪胎行業首家成功應用EVE膠的企業,賽輪目前已在國內外市場投放“液體黃金”半鋼優質輪胎超過20萬條,并為多家主機廠供貨。
2020年,6月9日,以革命性綠色新材料EVE膠為技術核心,益凱新材料有限公司化學煉膠30萬噸項目建設正式啟動。項目全部達產后,預計實現百億級產值規模。

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