[发明专利]一种具有超低滚动阻力的丁二烯橡胶-聚氨酯弹性体材料及制备方法

说明书

本发明公开了一种具有超低滚动阻力的丁二烯橡胶‑聚氨酯弹性体材料及制备方法。所述弹性体材料是由以下物质聚合辐照而得：软段和硬段，二者的质量比为100:(20～110)；所述软段为羟基封端的聚丁二烯橡胶；所述硬段包括异氰酸酯、小分子多元醇扩链剂、交联剂。本发明制备的经过辐照改性的丁二烯橡胶‑聚氨酯弹性体在保持传统聚氨酯弹性体材料本身高强高韧、环境友好、高耐磨、耐油、耐化学品、优良的耐屈挠性和优异的动态力学性能的基础上，大分子间的协同性更好，滚动阻力进一步降低，为制备下一代超低滚动阻力的节油轮胎提供了新的思路。

技术领域

本发明涉及高分子合成技术领域，进一步地说，是涉及一种具有超低滚动阻力的丁二烯橡胶-聚氨酯弹性体材料及制备方法。

背景技术

车轮是人类文明史上最伟大的发明之一，极大提升了工作效率，解放了生产力。如今，轮胎制造技术历经数次技术和理论上的重大变革，而汽车工业和高速公路的飞速发展使轮胎成为目前产量最大、技术水平最高的高分子制品之一。近五年来，由轮胎直接或间接产生的能源消耗占世界总能耗的6％以上，全球约5％的CO2排放与轮胎有关。日趋严重的能源消耗、安全事故的增加、大量橡胶磨屑微粒的排放等社会发展和环境污染问题，对轮胎的高性能化提出了更高、更紧迫的要求。

在能源制约、环境污染等背景下，电动新能源汽车的发展备受关注。电动汽车采用电池组和电机驱动，具有使用成本低(约为传统汽车的十分之一)，能源利用多元化、高效化，环保无污染且低噪声等优点。但电动汽车的续航里程一般为300-500km，远低于普通轿车的700-900km，续航能力成为制约其大范围普及和发展的主要因素之一。经测算，克服轮胎滚动阻力消耗的能量占汽车总能耗的14.4％，降低轮胎行驶时的滚动阻力是提高电动汽车续航能力的一种有效手段。另外，对于和电动汽车同样自重较大的载重轮胎等特种车辆轮胎，对于轮胎滚动阻力和耐磨损性能有更苛刻的要求，设计超低滚动阻力的高性能轮胎对于节能具有重大的意义。

对于轮胎滚动阻力的评价，如果在前期材料研发阶段直接通过路面测试不仅费时费力且价格高昂。因此，通过研究其它性能参数来间接地与材料滚动阻力特性获得相关性，通过时温等效将橡胶材料高频下(10⁴～10⁸Hz)的动态性能转换成可以测量的温度(60℃)及频率(10Hz)下的动态性能，成为目前最常使用的滚动阻力性能的预测表征评价标准：60℃下具有较低tanδ值的橡胶材料通常具有较低的滚动阻力。

传统的橡胶纳米复合材料存在三种纳米尺度上的摩擦：橡胶分子链与橡胶分子链之间的摩擦，纳米颗粒与纳米颗粒之间的摩擦，纳米颗粒与橡胶分子链之间的摩擦；这些微观的摩擦带来宏观上滚动阻力的增加。聚氨酯弹性体材料由于大分子链的末端被化学耦合，且通过自组装形成硬段微区，因此增强相与增强相之间的摩擦以及增强相与大分子链之间的摩擦非常小，使其具有较低的滚动阻力，同时聚氨酯弹性体具有优异的耐磨性能、较高的抗撕裂强度和伸长率、硬度范围宽、负重容量非常大、吸振和减震效果好，具有优良的耐油及耐化学品等优点，不仅是制造“绿色轮胎”的理想材料，也是实现轮胎“绿色制造”的最佳首选。其制造过程工艺简单，成本低于传统的橡胶轮胎，同时减少了环境污染物的用量以及废水、废气的排放。但是，目前聚氨酯轮胎的生产尚需要解决的技术难题主要是耐高温性较差，滚动阻力无法满足高负载车辆的应用要求。

发明内容

为解决现有技术中出现的问题，本发明提供了一种具有超低滚动阻力的丁二烯橡胶-聚氨酯弹性体材料及制备方法，为制备下一代超低滚动阻力的节油轮胎提供了新的思路。

本发明的目的之一是提供一种丁二烯橡胶-聚氨酯弹性体材料。

所述弹性体材料是由以下物质聚合辐照而得：

软段和硬段，二者的质量比为100:(20～110)；优选100:(25～65)；

所述软段为羟基封端的聚丁二烯橡胶；

所述硬段包括异氰酸酯、小分子多元醇扩链剂和交联剂；