节能环保近年来吸引了全世界越来越多的关注，因为日益严重的石油短缺和环境污染，从而引出了“绿色轮胎”的概念。轮胎橡胶在服役过程中承受交变的应力、应变作用，因大分子链之间、大分子链与填料粒子之间、粒子与粒子之间的内摩擦作用（弹性迟滞损失）而生热，使轮胎温度升高，约占汽车消耗能量的7%。在耗燃油动力的同时，生热使轮胎温度升高，橡胶材料强度和模量降低，界面脱粘，热氧化进程加快，导致使用寿命降低，尤其易在轮胎使用的早期产生破坏。丁苯橡胶（SBR）具有比天然橡胶更好的耐磨、抗湿滑性能，广泛用于工程轮胎胎面胶，但生热高，耐疲劳性较差，致使工程轮胎在采矿场、采石场、矿山等苛刻使用场地中使用寿命最低仅为300h。
轮胎使用寿命与胎面胶高填充橡胶纳米复合材料结构和黏弹性演化密切相关。在橡胶基体中大量填充炭黑、白炭黑等纳米粒子，不可避免地提高黏度和材料加工难度。另外，高填充高分子纳米复合材料微观结构与综合性能强烈依赖于加工工艺、粒子分散及界面相互作用，但决定其结构形成及演化的流变机制尚不明晰，导致黏弹性、耐磨性等的调控主要依靠经验。已有理论和模型难以指导高填充橡胶纳米复合材料的性能调控和优化，难以有效干预其长期使役行为。
针对上述问题，该项目在国家自然科学基金重点项目等资助下，深入研究高填充高分子纳米复合材料制备与加工过程中结构的演化规律，凝炼结构与性能关系共性问题，取得了以下创新成果：
1.基于橡胶纳米复合材料应变放大效应和黏弹特性，创新性提出了“两相流变学”理论，揭示了从粒子均匀分散向粒子聚集、逾渗、玻璃化转变等大跨度浓度范围内“粒子相”结构形成机制及演化规律，突破了传统模型难以解释橡胶纳米复合材料滞后行为的局限性，为通过混炼工艺调控填料分散、粒子/橡胶界面相互作用以及基体分子量提供了理论基础，为高性能橡胶纳米复合材料绿色加工技术开发开辟了新途径。
2.基于“两相流变学”理论，发明了“粒子相”构建新技术，实现了高填充量炭黑纳米粒子均匀分散和非线性黏弹性调控，显著提高了多网络结构的稳定性和回弹性。
3.创建了低温一段法橡胶混炼新工艺，有效解决了传统混炼工艺中产生炭黑凝胶以及胶料储存过程喷霜、早期硫化等问题，实现了载重轮胎规模化、节能化及高质量生产制造。
项目研究成果与关键技术已在贵州轮胎股份有限公司等单位产业化应用并形成系列产品：项目产品经青岛市产品质量监督检验研究院等第三方检测，所检项目符合相关标准要求；其载重汽车子午线轮胎，整体达到欧盟ECE117法规二阶段指标水平，平均使用里程超过国际一线12R22.5规格产品；其抗切割耐磨轮胎、改进型重卡矿用轮胎产品经用户实际使用表明：平均使用寿命优于国内外同类产品。
项目具有自主知识产权，已获得9件国家授权发明专利，发表论文35篇，主持制定国家标准2件，参与制定国家标准14件，参与制定行业标准4件。已产生显著的经济效益、社会效益和环境效益，对提升我国橡胶纳米复合材料加工制备技术水平具有重要指导意义。

1.贵州轮胎股份有限公司  2.贵州大学  

1.郑 强  2.王 海  3.罗 筑  4.宋义虎  5.杜 淼  6.左 敏  7.上官勇刚