2015年北京化工大学拟申报技术发明奖项目
公示
一、项目名称
节油轮胎用高性能橡胶纳米复合材料的设计及制备关键技术
二、推荐单位
中国石油和化学工业联合会
三、项目简介
“节油、安全”已成为世界汽车轮胎的发展趋势。上世纪90年代，法国米其林公司推出第一款“节油轮胎”，声称使用特殊性能的橡胶纳米复合材料制造。欧盟数据表明，如果全球都采用节油轮胎，按节油5%计算，每年可节油约200亿升，减少二氧化碳排放5000万吨，对缓解全球能源危机、减少二氧化碳排放以及城市雾霾意义重大。2009年欧盟推出世界瞩目的轮胎标签法规EC1222/2009，2012年11月1日起执行，要求在欧盟销售的轮胎必须标示出轮胎的滚动阻力(节油性能)、湿路面抓地指数(安全性能)的等级，不达到规定等级不准许进入欧盟市场。世界著名轮胎公司都竞相大力发展节油、安全轮胎技术。我国轮胎产量居世界第一，年产量超过5亿条，约占全球轮胎总产量1/3，产值约5000亿元。2009年，我国大部分轮胎的节油性能处于欧盟标签法分类等级的最低水平(E级和F级)，再加上美国“轮胎特保案”等贸易技术壁垒的打压，中国轮胎产业面临严峻挑战。
在构成轮胎的橡胶部件中，胎面胶、钢丝圈垫胶和气密内衬层胶纳米复合材料是发展节油轮胎的三种关键材料。本项目在国家“863”课题等项目资助下，通过产学研强强联合，针对节油、安全轮胎的高要求，发明了三种高性能橡胶纳米复合材料及其制备方法，实现了在轿车节油轮胎的产业化应用。产品经权威机构测试，滚动阻力（节油）系数达到目前世界最高水平B级，实际节油效率达到国际领先技术水平，湿抓地指数达到目前世界最高水平A级。国际权威汽车杂志德国《AUTO BILD》对全球50个品牌轮胎测评，采用本技术生产的轮胎战胜众多国际轮胎著名品牌，与米其林轮胎同获最优评价。
主要技术发明：(1) 发明了兼具高节油性能和高安全性、高耐磨以及抗静电
等性能的轮胎胎面用纳米复合材料及其原位改性分散制备方法，解决了高含量纳米二氧化硅（80克/100克橡胶）在橡胶中大规模混合时的纳米级分散和界面化学“锚定”难题；(2) 发明了水相纳米解离－改性－乳液共混共凝聚技术解决了天然层状硅酸盐在橡胶中的纳米分散与界面调控的难题，进而开发了高气体阻隔、低粘性损耗和低成本的气密内衬层用纳米复合材料；(3) 发明了天然针状硅酸盐纳米短纤维与橡胶的纳米复合制备方法，进而发明了钢丝圈垫胶用高模量、低粘性损耗的橡胶纳米复合材料。应用上述高性能纳米复合材料开发了高节油兼具高安全、高耐磨、抗静电性能的轿车轮胎。授权发明专利20件，其他专利6件；在橡胶纳米复合材料方面发表研究论文239篇，其中SCI收录论文134篇，SCI他引1600余次，参编英文著作4部，获三项国际科技奖。
国内两家著名轮胎公司利用本技术，分别形成年产600万条和500万条轿车节油轮胎生产线。近三年累计产销轮胎1593万条，实现产值30.29亿元，利润2.02亿元，税收9174.89万元，出口创汇4.18亿美元。本技术对我国轮胎行业应对欧盟轮胎标签法和贸易技术壁垒具有重要的支撑引领，显著提升了我国轮胎的国际竞争力，完成人单位玲珑轮胎、风神轮胎分列2014年《中国500最具价值品牌排行榜》第126位和197位，前者还荣列2014年亚洲品牌500强。
四、主要完成人及技术贡献
1、张立群(北京化工大学)：项目总负责人，对项目技术的总体思路、实施方案全面指导，对第1和第2技术发明点做出突出性贡献，对第3技术发明点做出重要贡献。
2、田明(北京化工大学)：技术负责人，对第3技术发明点做出突出性贡献，发明了一种纳米硅酸盐纤维与橡胶复合材料的制备方法，进而发明了一种汽车轮胎用橡胶纳米短纤维复合材料及其制备方法。
3、吴友平(北京化工大学)：对第1和第2技术发明点做出重要贡献，主要发明了一种抗静电低滚动阻力轮胎胎面材料及其制备方法，发明了改性粘土与橡胶复合材料的制备方法。
4、王锋(山东玲珑轮胎股份有限公司)：对3个技术发明点所获得的三种高性能橡胶纳米复合材料在节油轮胎上的应用开发有重要贡献，设计了轮胎创新性花纹结构。
5、卢咏来(北京化工大学)：对第3技术发明点做出重要贡献，主要发明了一种高模量、低生热的碳纳米管/橡胶复合材料制备方法。
6、冯耀岭(风神轮胎股份有限公司)：对3个技术发明点所获得的三种高性能橡胶纳米复合材料在节油轮胎上的应用开发有重要贡献，指导开发了黏土橡胶纳米复合材料在轮胎上的应用技术。
五、主要完成单位及创新推广贡献
无。
六、推广应用情况
利用本技术成果，山东玲珑轮胎股份有限公司形成年产600万条轿车子午线节油轮胎生产线，风神轮胎股份有限公司形成年产500万条轿车子午线节油轮胎生产线，北京首创轮胎有限责任公司也试制了节油抗静电轮胎，正在生产扩试中。近三年累计产销节油轮胎1593万条，实现产值30.29亿元，利润2.02亿元，税收9174.89万元，产品主要出口欧盟、美国、巴西、俄罗斯等国家，创汇 4.18亿美元。
七、主要知识产权证明目录（不超过10件）
八、项目曾获科技奖励情况
