CN106541786B - 一种基于形状记忆聚合物的耐磨且可变摩擦力的轮胎 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于形状记忆聚合物的耐磨且可变摩擦力的轮胎，属于耐磨且可变摩擦力的轮胎领域，该轮胎利用形状记忆聚合物的记忆效应来提高轮胎的耐磨性能、同时利用该原理可以实现轮胎与地面摩擦力的调控，实现便捷快速地适应不同的路面状况。本发明的优点是能提高轮胎的抗磨性及使用寿命；轮胎能适应多种路面状况并提高其安全；触发方式以及操作方式简便，成本低廉。

Description

一种基于形状记忆聚合物的耐磨且可变摩擦力的轮胎

技术领域

本发明涉及耐磨且可变摩擦力的轮胎，具体是一种基于形状记忆聚合物的耐磨，且其与地面的摩擦力也可通过形状记忆效应来进行调控的轮胎。

背景技术

轮胎是汽车和路面互相接触的关键部件，不同的轮胎胎面花纹对轮胎的性能也大有不同。胎面花纹通常有三大作用：1、提升抓地力；2、降低噪音；3、增加排水性。汽车轮胎的各项性能直接影响行车驾驶安全。有接近50％以上的交通事故是由于轮胎发生故障引起的。一般说来，爆胎是由于轮胎过度磨损，造成胎体过薄，轮胎的内部不断地发热，此时就很容易被尖锐物体刺破，再加上天气过热，从而发生爆胎。

大多数汽车所使用的轮胎基本上只能满足单一路况的行驶需要，而当路面状况发生变化时无法简单快速有效的适应变化情况。例如普通轮胎遇到突发雨雪天气时只能通过安装防滑链来加大摩擦，保证行驶的安全。如果司机忘带防滑链，那么就非常危险。目前，有关提高汽车轮胎防滑性能或者耐磨性能的专利技术已有大量报道，但这些技术主要是通过改变轮胎的结构以及表面花纹结构，或者改变材料化学成分等方法来实现，其实现耐磨性和防滑功能的效果有限且成本高，实施过程繁琐。利用聚合物的形状记忆效应来实现轮胎抓地性能的可调控性，从而提高轮胎对多种地形的适应性，同时还可提高轮胎的耐磨性的技术尚未见报道。

基于聚合物的热致形状记忆功能，对聚合物进行热力学预变形处理。在之后的加热过程中，在特定的温度下，预变形逐步恢复，并且形状恢复率随着形状恢复温度的升高而升高。依据此技术可制备表面形貌可控的基于形状记忆聚合物的耐磨且可变摩擦力的轮胎。通过调控形状记忆聚合物材料的成分和制备条件，可实现对其预变形温度和形状恢复温度的调控，从而保证在各种实际应用环境中，如夏季高温中轮胎形状恢复温度的可控性。

鉴于此，本发明提出了一种基于形状记忆聚合物的耐磨且可变摩擦力的轮胎。

发明内容

本发明针对现有轮胎实现耐磨性和防滑功能效果有限且成本高，实施过程繁琐的问题，提供了一种基于形状记忆聚合物的耐磨且可变摩擦力的轮胎。

为了达到上述目的，本发明采用这样的技术方案：

一种基于形状记忆聚合物的耐磨且可变摩擦力的轮胎，该轮胎包括胎面、尼龙带束层、钢丝层、子午线、三角胶和胎圈钢丝；所述胎面由形状记忆聚合物材料制备，且对胎面进行了预变形处理；所述预变形处理不少于两个；第一个预变形处理为使胎面表面凸起花纹高度缩小的压缩预变形；第二个预变形处理为在胎面表面凸起花纹表面上压印细纹的压印预变形；且第二个预变形量小于第一个预变形量。

进一步的，所述第一个预变形处理中的形状记忆聚合物胎面表面凸起花纹初始形状的突出高度不大于26mm。

进一步的，所述第二个预变形处理中在胎面表面凸起花纹的表面上压印细纹的凹陷深度不大于5mm。

进一步的，所述第一个预变形处理后的形状恢复所需温度高于第二个预变形处理后的形状恢复温度。

进一步的，所述形状记忆聚合物胎面形状恢复的驱动方式为热驱动、电驱动、磁驱动、光驱动、化学驱动中的一种或者几种。

进一步的，所述形状记忆聚合物为形状记忆聚合物复合材料、或者为纯形状记忆聚合物材料或者为具有形状记忆效应的橡胶材料。

有益效果：

1.该轮胎利用形状记忆聚合物的记忆效应来提高轮胎的耐磨性能、同时利用该原理可以实现轮胎与地面摩擦力的调控，实现便捷快速地适应不同的路面状况。

2.提高轮胎的抗磨性及使用寿命；能适应多种路面状况；能快速切换不同形态；触发方式以及操作方式简便；成本低廉。

附图说明

图1耐磨轮胎的胎体花纹示意图；

图2胎体表面花纹压缩预变形示意图；

图3轮胎形状记忆过程中的形态变化示意图；

图4耐磨且摩擦力可变轮胎的胎体花纹示意图；

图5轮胎形状记忆过程中的形态变化示意图。

具体实施方式

下面结合附图1至5对本发明作进一步详细描述：

实施例1

结合附图1和2，一种基于形状记忆聚合物的耐磨且可变摩擦力的轮胎，采用加热的驱动方式。汽车轮胎由炭黑颗粒增强的形状记忆顺丁橡胶材料制作，轮胎表面花纹深度为20mm如图1所示。对轮胎进行加热，温度到达约125℃时使轮胎表面花纹发生压缩预变形，预变形后花纹深度为10mm，温度下降到室温后，轮胎表面自发保持变形后的形貌。预变形后的花纹深度可以很好的适应普通路面。当轮胎行程达到较高数值、发生被大幅度磨损而导致其表面花纹深度接近1.6mm时，可对轮胎表面进行加热，当温度上升到约125℃时，轮胎表面的花纹发生形状恢复其深度增大到约10mm，轮胎可继续安全使用(如图2所示)。由此通过轮胎材料自身的形状记忆效应可提高轮胎的使用寿命。

实施例2

结合附图1和3，一种基于形状记忆聚合物的耐磨且可变摩擦力的轮胎，采用通电的驱动方式。汽车轮胎由碳粉增强的形状记忆丁基橡胶制作，轮胎表面花纹深度为20mm，如图1所示。对轮胎进行加热，温度到达约130℃时使轮胎表面花纹发生压缩预变形，预变形后花纹深度为10mm为第一次预变形。当汽车在行使过程遇到雨雪天气等路面变得光滑时，可使轮胎行驶经过表面带有细纹的金属板型模具，则在轮胎花纹凸面上出现深度为5mm、宽度为1.5mm的细纹为第二次预变形。此时，轮胎花纹凸面上的细纹预变形增大了轮胎与地面的摩擦力，提高轮胎在光滑路面行驶的安全性。当进入普通路面，可将轮胎加热到110℃左右，使轮胎花纹凸面的细纹预变形发生形状恢复而消失即为第二预变形恢复，降温到室温后正常使用。轮胎在形状记忆过程中的形貌变化如图3所示。第二预变形对应的形状记忆过程可重复进行。

当轮胎行程达到较高数值、发生被大幅度磨损而导致其表面花纹深度接近1.6mm时，可对轮胎表面进行加热，当温度上升到约130℃时，轮胎表面发生形状恢复其花纹深度增大到约10mm，轮胎可继续安全使用即为第一预变形恢复。

由此通过轮胎材料自身的形状记忆效应可调控轮胎与地面的摩擦力，从而提高轮胎在实际使用过程中对不同路面状况的快速适应性。同时，通过提高了轮胎的耐磨性也提高了轮胎的使用寿命。

实施例3

结合附图4和5，一种基于形状记忆聚合物的耐磨且可变摩擦力的轮胎，采用通电的驱动方式。汽车轮胎由碳纤维增强的形状记忆丁基橡胶制作，轮胎表面花纹深度为26mm，且花纹凸起表面上有深度为5mm、宽度为1.5mm的细纹，如图4所示。对轮胎进行加热，温度到达约130℃时使轮胎表面花纹发生压缩预变形，预变形后花纹深度为13mm，此为第一个预变形；温度下降到室温后再次升温到110℃左右时，对轮胎表面花纹的凸起面上进行压印预变形处理，使轮胎凸起面的细纹面被压平、但轮胎花纹整体深度不变，此为第二预变形；冷却到室温后轮胎投入使用。在使用过程中，当汽车在行使过程遇到雨雪天气等路面变得光滑时，可通过对轮胎内部事先接入的控制电路进行通电，使其胎体温度逐渐升高，当控制温度为110℃左右时，由于形状记忆效应，轮胎表面细纹恢复，即为第二预变形恢复，从而增大了轮胎与地面的摩擦力，提高轮胎在光滑路面行驶的安全性；当进入普通路面后，可将轮胎加热到110℃左右后行驶经过光滑的金属板，使表面花纹凸起面的再次预变形从而花纹凸起面的细纹消失；降温到室温后正常使用。轮胎在形状记忆过程中的形貌变化如图5所示。第二预变形对应的形状记忆过程可重复进行。

当轮胎行程达到较高数值、发生大幅度磨损而导致其表面花纹深度接近1.6mm时，可对轮胎表面进行加热，当温度上升到约130℃时，轮胎表面发生形状恢复其花纹深度增大到约13mm，即为第一预变形恢复，轮胎可继续安全使用。

由此通过轮胎材料自身的形状记忆效应可调控轮胎与地面的摩擦力，从而提高轮胎在实际使用过程中对不同路面状况的快速适应性。同时，通过提高了轮胎的耐磨性也提高了轮胎的使用寿命。

所述实施例为本发明的优选的实施方式，但本发明并不限于上述实施方式，在不背离本发明的实质内容的情况下，本领域技术人员能够做出的任何显而易见的改进、替换或变型均属于本发明的保护范围。

Claims (4)

1.一种基于形状记忆聚合物的耐磨且可变摩擦力的轮胎，该轮胎包括胎面、尼龙带束层、钢丝层、子午线、三角胶和胎圈钢丝；其特征在于：所述胎面由形状记忆聚合物材料制备，且对胎面进行了预变形处理；所述预变形处理不少于两个；第一个预变形处理为使胎面表面凸起花纹高度缩小的压缩预变形；第二个预变形处理为在胎面表面凸起花纹表面上压印细纹的压印预变形；且第二个预变形量小于第一个预变形量；所述第一个预变形处理中的形状记忆聚合物胎面表面凸起花纹初始形状的突出高度不大于26mm；所述第二个预变形处理中在胎面表面凸起花纹的表面上压印细纹的凹陷深度不大于5mm。

2.根据权利要求1所述的基于形状记忆聚合物的耐磨且可变摩擦力的轮胎，其特征在于，所述第一个预变形处理后的形状恢复所需温度高于第二个预变形处理后的形状恢复温度。

3.根据权利要求1所述的基于形状记忆聚合物的耐磨且可变摩擦力的轮胎，其特征在于，所述形状记忆聚合物胎面形状恢复的驱动方式为热驱动、电驱动、磁驱动、光驱动、化学驱动中的一种或者几种。

4.根据权利要求1至3任一项所述的基于形状记忆聚合物的耐磨且可变摩擦力的轮胎，其特征在于，所述形状记忆聚合物为形状记忆聚合物复合材料、或者为纯形状记忆聚合物材料或者为具有形状记忆效应的橡胶材料。