一种胎面胶抗湿地抓着和滚动阻力平衡性的表征方法、设备和软件

技术领域

本申请涉及轮胎材料设计技术领域，尤其涉及一种轮胎胎面胶抗湿地抓着和滚动阻力平衡性的表征方法、设备、软件和该方法获得轮胎胎面胶。

背景技术

轮胎的标签法提出了对轮胎的抗湿地抓着力和滚动阻力的要求。轮胎的胎面作为轮胎中重量和体积占比最大的部分，占轮胎滚动阻力50％以上。另一方面，胎面作为唯一接地的部分，直接决定了轮胎的抗湿地抓着能力。因此，胎面胶配方设计时，哪些因素影响了抓地能力和滚动阻力，是安全节能轮胎的研究重点之一。

通常的，在动态机械扫描仪(DMA)的温度扫描中，工程师常使用滞后因子(tanδ)来表征滚阻和湿抓。如发明专利CN101792545B提到的，用0℃的tanδ表征湿地抓着，用60℃的tanδ表征滚阻，发明中为了达到湿地抓着和滚动阻力的优异及平衡，要求60℃的tanδ要设计在0.11～0.14之间，0℃下tanδ则高于0.35。又如在发明专利CN106750668B中提及的，将0℃的tanδ做到了0.514，60℃的tanδ做到了0.079，最终生产出了滚阻和湿抓均达到A级的轮胎。更进一步的，除了对以上两个温度的tanδ进行调控外，一些较新的专利中也提到了对这两个值的其它调控方法。如在专利WO2020243304A1中提到的，为了保证滚阻和抓地，0℃时的tanδ值至少是60℃时的tanδ的1.5倍,最好在60℃时的tanδ的1.5到2倍之间。

但是，在申请人的研究中发现，当tanδ的曲线中出现多个峰(如CN107614593A)时，或者胎面胶中填料较少导致tanδ的峰较高时，使用以上tanδ的调控手段来表征滚阻和湿抓不再准确。随着新能源汽车行业的兴起，轮胎的滚动阻力(长续航里程)和抗湿地抓着能力受到了更广泛的关注。为此，申请人大量研究了胎面胶中填料用量、DMA的tanδ-Temperature曲线，发明了一种轮胎胎面胶抗湿地抓着和滚动阻力平衡性的表征方法。

发明内容

为了解决上述的技术问题，本申请的目的是提供一种轮胎胎面胶抗湿地抓着和滚动阻力平衡性的表征方法，该方法在一定的玻璃化转变温度(Tg)和填料用量下，找到一种使用tanδ-Temperature曲线的形状，来表征轮胎胎面胶抗湿地抓着和滚动阻力的方法。在此发明的方法指导下，无论胶料中各种材料配比如何为调整，只有满足本申请的要求，就能生产出低滚阻、高抗湿地抓着的轮胎。

为了实现上述的目的，本申请采用了以下的技术方案：

一种轮胎胎面胶抗湿地抓着和滚动阻力平衡性的表征方法，该方法包括以下的步骤：

1)对胎面的硫化胶采用动态机械扫描仪实施温度扫描实验；

2)对得到的DMA曲线，进行数据处理：

①在曲线上找到60℃对应的点，作与横坐标平行的线，与曲线交于b、c两点；

②找到tanδ曲线的峰顶点a，作与纵坐标垂直的线，与线段bc交于点d，此线段ad的高度记做H；

③找到线段ad的重点o，作与横坐标平行的线，与曲线交于e、f两点，线段ef的长度记做W；

④定义胎面胶的湿抓和滚阻的平衡指数WRI，WRI的计算公式如下：

WRI＝H*100/W

当WRI＜2.5时，使用该胎面胶的轮胎有较好的抗湿地抓着能力，

当WRI＞4.5时，使用该胎面胶的轮胎有较低的滚动阻力，

当2.5≤WRI≤4.5，该轮胎有卓越的抗湿地抓地和滚动阻力平衡。

作为优选，所述动态机械扫描仪的工作参数如下：

频率：20Hz；

静态应变：10％；

动态应变采用变应变：当扫描温度在-60℃至10℃时，动应变为：±0.25％；当扫描温度在10℃至80℃时，动应变为：±1％。

作为优选，所述步骤2)采用EXCEL或者ORIGIN软件进行数据处理。

进一步，本申请还提供了一种轮胎胎面胶抗湿地抓着和滚动阻力平衡性的表征设备，该设备包括动态机械扫描仪和计算机设备，计算机设备采集动态机械扫描仪的数据，计算机设备包括存储器、处理器及存储在存储器上的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序以实现所述方法。

进一步，本申请还提供了一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序以实现所述方法。

进一步，本申请还提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序或指令，该计算机程序或指令被处理器执行时实现所述方法。

进一步，本申请还提供了一种计算机程序产品，包括计算机程序或指令，该计算机程序或指令被处理器执行时实现所述方法。

进一步，本申请还提供了一种抗湿地抓着和滚动阻力平衡性的轮胎胎面胶，其特征在于，该胎面胶采用所述方法进行检测，其中2.5≤WRI≤4.5。

作为优选，该胎面胶胎面胶由一种或者多种烯烃类橡胶构成，当使用多种橡胶时在tanδ-Temperature曲线只能是单峰；并且用来表征胎面胶Tg的tanδ-Temperature曲线的峰值，需满足-30℃≤Tg≤0℃；以配方中橡胶的重量份数为100phr计算，40phr≤填料用量≤200phr；再优选，橡胶为天然橡胶、顺丁橡胶和丁苯橡胶中的一种或多种；再优选，填料选用炭黑、白炭黑、陶土和碳酸钙中的一种或多种。

进一步，本申请还提供了一种抗湿地抓着和滚动阻力平衡性的轮胎，该轮胎采用的胎面胶采用所述方法进行检测，其中2.5≤WRI≤4.5。

本申请原理如下：线段ad的长度H，与填料在橡胶中的分散有关。一般来说，H值越大，填料分散越好，胎面胶滚阻低，但是过高会对湿地抓地带来不利影响。另一方面，线段ef的长度W，与橡胶、软化油、树脂等材料的相容性，以及橡胶的分子量、分子量分布有关。一般来说，W值越大，橡胶材料的相容性越好，体现出较好的抗湿地抓着能力，但是W值过大会对轮胎的滚阻带来恶化影响。经过大量的实验和验证，终于确定了以上的WRI值，当WRI值在2.5和4.5之间时，就能设计出卓越的抗湿地抓地和滚动阻力平衡的胎面胶。

附图说明

图1为本申请的tanδ-Temperature曲线图。

图2为本申请对比例1、实施例6、实施例8的tanδ-Temperature曲线图。

具体实施方式

本申请的轮胎的胎面胶在选择的时候，具备以下前提条件：

1)一种轮胎的胎面胶，该胎面胶可以由一种，或者多种烯烃类橡胶构成，可以是天然橡胶、顺丁橡胶、丁苯橡胶等。但是当使用多种橡胶时，在tanδ-Temperature曲线只能是单峰，不能出现两个以上的峰。这意味着多种橡胶基本完全相容。

2)用来表征胎面胶Tg的tanδ-Temperature曲线的峰值，需满足-30℃≤Tg≤0℃。

3)胎面胶中的加入的填料，可以是炭黑、白炭黑、陶土、碳酸钙等填料，但是使用的重量份数(以配方中橡胶的重量份数为100phr计算)，需满足40phr≤填料用量≤200phr。

通过以上的条件，本申请选取了11款胎面胶，所有胎面胶硫化后都实施DMA的温度扫描实验。频率：20Hz；静态应变：10％。动态应变采用变应变：当扫描温度在-60℃至10℃时，动应变为：±0.25％；当扫描温度在10℃至80℃时，动应变为：±1％。

根据测试结果，得到0℃和60℃的tanδ值，和DMA的曲线。

其中实施例1-7的胎面胶的，用来表征Tg的tanδ-Temperature曲线的峰值，满足-30℃≤Tg≤0℃，且满足40phr≤填料用量≤200phr。作为对比的，对比例1的胎面胶Tg＞0℃，对比例2中不含有填料，对比例3中加入了15份填料。

对DMA曲线，使用EXCEL或者ORIGIN软件进行数据处理(参照下图1)：

①在曲线上找到60℃对应的点，作与横坐标平行的线，与曲线交于b、c两点；

②找到tanδ曲线的峰顶点a，作与纵坐标垂直的线，与线段bc交于点d，此线的高度记做H；

③找到线段ad的重点o，作与横坐标平行的线，与曲线交于e、f两点，线段ef的长度记做W；

④计算胎面胶的湿抓和滚阻的平衡指数WRI，WRI＝H*100/W

将以上11个胎面胶做成轮胎，做成205/55R16的轮胎，并使用ISO28580测试轮胎的滚动阻力系数，使用117法规测试轮胎的抗湿地抓地系数。

以上为对本申请实施例的描述，通过对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本申请。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的。本文中所定义的一般原理可以在不脱离本申请的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本申请将不会被限制于本文所示的这些实施列，而是要符合与本文所公开的原理和新颖点相一致的最宽的范围。