1、石墨烯在轮胎橡胶中应用技术的进展解析双钱集团上海轮胎研究所有限公司 苏博李玉庭一、 简介石墨烯(Graphene) 是一种由碳原子构成的单层片状结构的新材料，具有非常好的导热性和电导性，以及高强度、超轻薄、超大比表面积等特性，作为填充体系应用于胎面胶能够从三个方面提高胎面胶性能，分别是导电性、导热性和机械性能，其中，能够有效提高胎面胶的强度、耐磨性、抓地性、耐久性等性能，并能解决白炭黑静电积累问题以及胎面胶热量积累问题，从而可以很好地平衡传统填充体系无法克服的性能缺陷。二、 全球生产石墨烯的企业国外生产情况企业 网址 所属国家Tekniker www.tekniker.es Basque Co
2、untryApplied Graphene M UKCambridge N UKDirecta-Plus www.directa- ITALYFuture Technologies www.future- UKGRAnPH Nanotech SPAINGraphene Industries UKGraphene Laboratories UKGrapheneNanochem UKGraphensic SWEDENHaydale UKMorgan Advanced M UKNano Carbon www.nano-carbon.pl POLANDPerpetuus Carbon U
3、KACS Material USAAmerican Graphite T USAAngstron Materials USABluestone Global Tech USACarbon Sciences USACVD Materials C USAElcora Resources CANGarmor USAGraphene 3d Lab USAGraphene Devices USAGraphene Frontiers USAGraphene Technologies USANano Integris CANADANanoXplore www.nanoxplore.ca
4、CANADANational NanoMaterials USAXG Sciences USAXolve USAANDERLAB www.anderlab.co INDIAIncubation Alliance www.incu-alliance.co.jp JAPAN国内生产情况目前,我国石墨烯产业已经有超过 50 家的制备及相关应用开发企业,目前市场竞争也主要集中在石墨烯规模化制备技术以及与下游商业化应用对接两方面。经过前期的积累，国内大型石墨烯企业（年产石墨烯粉体50吨以上）已经初步掌握了国际相对主流的石墨烯制备方法，大部分指标足以满足低端应用需求。此外，少数企业已经具备了规模化生
5、产的优势，产能扩建也在进行之中。公司名称 石墨烯产能 制备技术已基本建成300吨石墨烯微片生产线（宁波墨西）；100万平方米石墨烯薄膜生产线（重庆墨希）插层剥离法北京墨烯控股二期生产线完成后石墨烯微片产能将达1000吨（宁波墨西） 化学气相沉积法现有年产1.5 吨石墨烯粉体装置生产线一条，主要生产石墨烯粉体和石墨烯浆料德阳烯碳科技拟建立年产300吨石墨烯的生产线，并于2015年内完成一期 100 吨的生产装置及配套设施插层-膨胀-剥离法年生产石墨烯粉体10吨常州第六元素获准年产100 吨石墨烯、300吨氧化石墨项目备案氧化还原法年生产石墨烯透明导电膜30000平米常州二维碳素2015年底有望达
6、到200000 平米产能化学气相沉积法济宁利特纳米技术 2014年一期工程完成，年生产石墨烯粉体20 吨 氧化还原法东莞鸿纳新材料 拥有两条万吨级石墨烯浆料生产线，年产石墨烯粉体近3000吨二、国内发展情况石墨烯应用到轮胎生产中，可以使轮胎变得更加耐磨、防穿刺，而且能大大提高使用寿命。正因为具有这样的特性，一些研究机构开始进行这方面的研究和应用。四川大学高分子材料工程国家重点实验室，已经自主研发出世界首个石墨烯橡胶轮胎。双星全球研发中心暨石墨烯轮胎中心实验室奠基仪式在青岛西海岸新区举行。其中，石墨烯轮胎中心实验室将是全国首个石墨烯轮胎实验室，目标是实现高端石墨烯轮胎的超前研发和产业化，引领世界
7、轮胎研发制造领域的新一轮革命。 据介绍，石墨烯是从石墨材料中剥离出来、是目前强度最高、韧性最好、质量最轻、透光率最高、导电性能最好的材料，被称为“新材料之王”，应用到轮胎可以提升轮胎的耐磨、抗刺扎、降低肩空等性能，使其变成超级轮胎。项目总占地面积约120亩，建筑面积约16万平方米，总投资10亿元。其中，一期全球研发中心项目占地面积25亩，建筑面积4万平方米，计划于2016年年底投入运行。2016年9月14日，世界首条石墨烯导静电轮胎智能化生产线,在青岛森麒麟轮胎股份有限公司正式投产运行，森麒麟-华高墨烯合作生产世界首条石墨烯导静电轮胎成功下线。此次下线也标志着全球首家石墨烯导静电轮胎产业化基地
8、正式落地，森麒麟与华高墨烯就石墨烯导静电轮胎合作集成创新向纵深发展。森麒麟采用华高墨烯提供的专利技术和石墨烯“华高2#”进行石墨烯导静电轮胎的合作生产。据介绍，石墨烯导静电轮胎采用石墨烯与胶质复合改性制备技术，克服了现有拖曳式汽车防静电技术和装备打火花、易磨短、易脱落、不能可靠导出车体静电等缺点，通过具有导静电功能的轮胎胎面接地，实现全时段、连续、可靠地导出车体静电。石墨烯导静电轮胎，其核心功能是无需额外增加车载设备导出车体静电，无安全隐患，能有效避免汽车静电对司乘人员造成的伤害，杜绝汽车火灾和爆燃，特别适用于易燃易爆品运输车、电子设备专用车、军警用等特种车辆。石墨烯导静电轮胎产品采用华高墨烯
9、专有技术制造，其导电率可达到10-5S/m，能保证可靠导出车体静电。同时石墨烯导静电轮胎的散热功能和机械强度也具有突出表现，拉伸强度、抗撕裂强度、模量、DIN磨耗、滚阻及湿滑等物性均比普通轮胎提高50以上，可以减少爆胎，提高汽车行驶安全性及轮胎承载力，使用里程增加1.5-1.8倍。2016年4月13日，玲珑轮胎与北京化工大学”产学研合作签约仪式“在招远玲珑轮胎总部举行，本次战略签约，为双方的合作翻开新的篇章，未来，双方将共同开展石墨烯轮胎研究、纳米粘土天然橡胶在全钢胎面的应用等13项技术合作课题，凭借多年合作的成功经验，双方必将在人才培养、科研研究等领域实现新的突破，推动北京化工大学学术成果推
10、广，提升玲珑轮胎技术研发能力，为双方的发展再添新活力。2016年10月18日，山东恒宇轮胎宣布用石墨烯材料生产出轮胎。据恒宇轮胎称，用石墨烯做材料，轮胎磨损率下降了25%以上，同时撕裂强度提高了一倍以上。据消息人士透露，预计在2016年圣诞节前后进行路测。三、 国内外专利分布国内外关于石墨烯与轮胎的专利共有87件，部分专利内容请见下表，以下是对其的专利分析：Publication NumberKind Code Title AssigneeUS20150299437 A1Preparation of rubber reinforced with graphene and carbon nano
11、tubes and functionalized elastomers and tire with componentGoodyear Tire Michelin Recherche Et Technique S.a.WO2016105358 A1 Protective barrier for tires and application thereofCompagnieGenerale Des Etablissements Michelin; Michelin Recherche Et Technique S.a.; The Texas A Michelin Recherche Et Technique S.a.1.申请趋势从2007年起，石墨烯在轮胎中应用方面的申请专利整体呈现一个上升的趋势，并且在2014年到达了一个顶峰。2.市场分布石墨烯在轮胎中应用的申请专利主要分布在中国、美国、韩国、世界知识产权组织、欧专局以及日本。
