納米粘土科技助力中國橡膠產學研協同創新

粘土資源在我國儲量豐富，具有天然、無毒、低成本等優勢。不同于炭黑、白炭黑等傳統球型補強填料，粘土因獨特的片層結構和納米分散，作為橡膠補強劑使用，具有傳統填料不具備的性能優勢，同時可降低傳統填料的用量，減輕輪胎行業對石油和天然氣資源的依賴程度，環保意義重大。

北京化工大學、海南天然橡膠產業集團股份有限公司（簡稱海南橡膠）和山東玲瓏輪胎股份有限公司（簡稱玲瓏輪胎）強強聯合、通力合作，成功實現了納米粘土天然橡膠機理研究、規模化制備、工業化應用的全鏈條研究模式，是橡膠業界產學研深度融合的成功典范之一。

北京化工大學先進彈性體材料研究中心自1995年開始研究粘土/橡膠納米復合材料的制備，首創了乳液插層-隔離分散復合技術。在理論上闡明了無機粘土相和有機橡膠相在共凝過程中存在的自凝-共凝間的競爭關系，發現了影響納米分散-復合效果的物理、化學、工藝等方面的因素，提出了阻止無機相自聚集和改善其與有機相界面作用的方法，成功實現了納米粘土相的形成與控制，闡明了片層粘土鈍化裂紋尖端延緩裂紋增長的作用機理和氣體阻隔機理，制備了一系列橡膠基體的納米復合材料。

海南橡膠自2013年開始與北京化工大學先進彈性體材料研究中心合作開發高性能粘土/天然橡膠納米復合材料，經過不懈努力，開發了四大關鍵技術：高效旋流器與高效研磨設備調節粘土微細化和均一化、大分子界面劑液相調控粘土界面、三相并流體系解決無機粘土相與有機橡膠相不易共凝固的難題、多級擠壓脫水解決納米復合膠不易脫水的難題，成功實現了納米粘土天然橡膠的萬噸級制備，關鍵成套技術經中國石油和化學工業聯合會組織鑒定為“國際領先水平”。

玲瓏輪胎與北京化工大學先進彈性體材料研究中心、海南橡膠緊密合作，協同創新，開展納米粘土天然橡膠在輪胎中的應用研究，建立了納米粘土天然橡膠進廠檢測標準，制定了納米粘土天然橡膠應用工藝規范。在注入納米粘土科技的輪胎膠料中，納米粘土獨特的片層結構和大長徑比，擁有炭黑和白炭黑等傳統球形填料所不具備的優勢：粘土可明顯提高結合膠含量，膠料的強度大幅提高；當胎冠遭受尖銳石塊等沖擊時，粘土片層可沿受力方向發生一定程度的取向，削弱外力對輪胎的損傷；粘土能夠鈍化、支化裂紋尖端，使裂紋發生偏轉，增加裂紋的擴展路徑，提高輪胎的抗刺扎和抗崩花掉塊性能，成功打造了礦山輪胎高端產品，提升了產品市場占有率。