為了在危險環境中制造不脫色輪胎，需要在混煉階段添加導電填料。正如Anastasia Zirka解釋的那樣，納米管在輪胎中的表現出色。



有許多有關輪胎及其電氣特性法規的標準。與標準經常出現的情況一樣，其標題有時也很容易理解，例如國際標準ISO 16392電阻—在測試臺上測量輪胎電阻的測試方法，或ASTM F 1971 –用于輪胎的標準測試方法。輪胎在測試臺上的負載下的電阻。



這些要求規范并確保了靜電放電（ESD）保護，以在輪胎高速出現時從輪胎表面去除靜電，并從長遠來看防止其積累。



在某些應用領域中，如果測得的電阻不超過1010Ω，則要求具有防靜電功能的普通輪胎被認為能夠安全地釋放電荷。



沒有多少添加劑可以達到所需的電導率而不影響顏色



無痕輪胎



石墨烯納米管壁的原子排列成六邊形



這輛叉車裝有無痕輪胎



石墨烯納米管可視化



電阻符合EN 1755，EN 60079



但是，在ATEX產品指令2014/34 / EU和EN 1755 –工業卡車–安全要求和驗證等嚴格規定下，有許多特定情況，例如在潛在爆炸區域使用輪胎。包括在潛在爆炸性環境中操作的補充要求。根據EN 1755，腳輪和車輪的外部材料的最大表面電阻應為109Ω。



眾所周知的事實是，大多數輪胎配方都包含炭黑，并且可以輕松達到防靜電要求，但對于不脫色的實心輪胎則不是這種情況。使用石墨烯納米管（也稱為單壁碳納米管，SWCNT）是一種替代解決方案，可提供所需的導電性能，并保持顏色和非標記實心輪胎的基本配方性能。



科學家和制造商社區都承認，石墨烯納米管是最先進的添加劑之一，可改善我們日常生活中使用的幾乎所有材料。當用于橡膠混合物中時，它們可以增強機械性能，同時還具有導電性。實現這種以前無法獲得的性能組合的關鍵是石墨烯納米管的極低工作劑量。



納米填料-一致的電導率與機械性能



各種類型的無機納米填料已被證明是增強橡膠機械和電氣性能的有效方法。炭黑和二氧化硅廣泛用于商業生產的橡膠，包括輪胎。



眾所周知，納米填料的形狀會影響建立填料的連通網絡所需的臨界濃度（稱為滲濾閾值）。納米顆粒的長徑比越高，滲透閾值越低。因此，在橡膠中使用2D和1D碳納米填料（即石墨烯片和碳納米管）引起了學術機構和工業界眾多研究小組的關注。石墨烯納米管的特征在于小于2nm的最小可能直徑，并且特別令人關注。



最近進入聚合物市場的一種相當新的導電添加劑是多壁碳納米管（MWCNT）。但是，MWCNT不能完全滿足制造商對穩定電導率和更容易配混的需求，也無法提供合適的機械性能和柔軟性要求。為了在主體材料中有效，厚和短的MWCNT的所需濃度比長和短的SWCNT的濃度高幾十倍甚至幾百倍。



盡管名稱相似，但多壁碳納米管和單壁碳納米管（兩種碳的同素異形體）幾乎沒有共同點，因此它們具有許多非常不同的特性。



盡管MWCNT具有許多相互纏繞的直徑遞減的管，但SWCNT可以被認為是極薄的石墨烯卷起片，因此被廣泛稱為石墨烯納米管。石墨烯納米管是一種類似于銅的優良導體，比鋼強100倍，因此僅從0.01％的載荷開始就具有吸引力。即使這樣的超低濃度也足以實現導電性，而不會對材料的機械性能或粘度產生負面影響。



目前，石墨烯納米管是最具創新性的添加劑，可提高固體輪胎的效率，耐用性和可負擔性，特別是對于需要消散靜電的輪胎需要抗靜電或導電性能的有色或無標記應用。



為了賦予白色填充劑基橡膠以導電特性，在混合過程中需要添加導電填料。沒有太多的添加劑可以達到所需的電導率而不影響顏色。根據特定的應用，它可能是銅粉，鍍銀和鍍鎳的石墨、銅或鋁，盡管它們確實提供了所需的導電性能，但添加它們也會導致在柔韌性，彈性和高價。



對于由于價格低廉而更常用的常規聚合物基添加劑，所需的高工作劑量導致橡膠的機械性能存在許多缺陷，并降低了最終產品的使用壽命。這些缺點嚴重限制了無痕實心輪胎應用的潛在范圍。此外，常規的基于聚合物的添加劑通常取決于濕度并易于遷移，因此橡膠的性能不穩定，因為這種遷移至表面并在輪胎的壽命周期內釋放。



從歷史上看，存在多種技術障礙，阻礙了石墨烯納米管在包括彈性體在內的各種行業中的大量應用。主要挑戰與難以在材料基質中實現均勻均勻的分散以及防止進一步的團聚有關。但是，最新的材料技術進步已使易于處理的納米管濃縮物與行業標準的配方和制造工藝兼容，而無需任何特定的更改或其他工具。

來源：賢集網