（1）年产万吨级粘土/天然橡胶乳液复合生产技术及应用
工程中心与海南天然橡胶产业集团股份有限公司联合开发（项目编号：H2014141），万吨级制备技术为世界首次将粘土的二维纳米片层引入到天然橡胶加工过程中，提出了阻止无机相自聚集和改善其与有机相界面作用的方法，成功实现了纳米粘土相的形成与控制，填补了国际空白。
基于粘土/天然橡胶具有耐切割和耐屈挠疲劳的突出特点，工程中心与风神轮胎股份有限公司开展了粘土/天然橡胶在工程轮胎中规模化应用的研究工作。通过在郑州地区某采石场、天瑞集团郑州水泥厂和四川自贡铁矿山等地的装车试验表明，应用粘土/天然橡胶制造的工程轮胎胎面磨损较慢、表面刺洞小，无轮胎花纹沟底裂，在恶劣路况时表现出突出的耐破坏和抗崩花掉块能力，与常规配方相比提高工程轮胎使用寿命20%以上。目前，粘土/天然橡胶纳米复合材料已在风神轮胎股份有限公司、玲珑轮胎股份有限公司、中策橡胶有限公司等国内大型轮胎企业实现了规模化应用，预计2018年可实现万吨级销售。
图1.海南天然橡胶产业集团股份有限公司万吨级制备现场图
2018年1月5日，由三位工程院院士和橡胶弹性体行业专家组成的专家评审委员会在海南通过现场鉴定认为：该项目成功开发了万吨级纳米粘土天然橡胶（NCR）成套技术及生产线，关键技术居国际领先水平，一致同意通过鉴定。
（2）年产万吨级粘土/丁苯橡胶乳液复合生产技术及应用
传统的气密层材料是卤化丁基橡胶，卤化丁基橡胶虽然气密性优异，但是加工性能差，市场基本被国外企业垄断，价格高企，由于含有卤元素，会产生二噁英污染，因此急需替代性产品。工程中心与山东淄博张店东方化学股份有限公司联合开发（项目编号：H2016163），采用乳液复合与喷雾干燥相结合技术，解决高填充粘土（80phr）在橡胶基体中纳米分散难题，制备出的复合材料呈现粉末状态，易加工。
图2. 山东淄博张店东方化学股份有限公司万吨级生产装置
开展了应用粘土/丁苯橡胶全部或部分代替溴化丁基橡胶制造轮胎气密层的规模化应用实验。研究结果表明，粘土/丁苯橡胶气密层胶具有强度高，老化性能优异，气密性能优良的特点；且压延、成型工艺良好，与轮胎其他部件共硫化良好；成品轮胎气密月损失率1.14%；成品轮胎路试良好，经过数次翻新后未出现气密层问题。成本优势明显，比采用溴化丁基橡胶制备气密层的轮胎节省5元/条以上。
（3）炭黑/白炭黑与橡胶湿法混炼技术
与炭黑相比，白炭黑可以通过硅烷偶联剂的桥梁作用与橡胶基体产生化学结合，因此是制备抗湿滑、低滚阻轮胎胎面的优选填料，但是白炭黑混炼难、混炼生热高、混炼工序复杂难控制。工程中心与云南农垦集团股份有限公司和中策橡胶集团有限公司联合开发（项目编号：H2016086，H2016286），采用采用乳液复合和喷雾干燥相结合技术，实现了高用量（80份）白炭黑在橡胶基体中的纳米分散。因白炭黑已经以纳米分散状态均匀的分散在母胶中，因此后期只需加入其它助剂简单混炼即可，混炼能耗低，分散效果好，制备出的轮胎的滚阻系数达到国际最好的白炭黑1165的水平。
炭黑是橡胶工业和轮胎工业应用最广、用量最大的填料，但由于纳米粒子尺寸小，很难在橡胶中达到理想的等距离均匀分散，总会存在小比例的纳米粒子聚集体（粒子之间直接接触），这会在一定程度上影响其补强能力的发挥。工程中心与山东玲珑股份有限公司联合开发通过液相复合法制备高性能炭黑/橡胶纳米复合材料（项目编号：H2016129）技术，在解决传统工艺难混炼的同时，实现炭黑的纳米分散，发挥其增强效果，制备高级别轮胎产品。制备出的炭黑/天然橡胶纳米复合材料是粉体状态，易加工，且炭黑已经均匀分散在天然橡胶基体中，补强效果显著，损耗较小，生热较低。
（4）白炭黑原位改性分散技术的工业化实施
原位改性分散技术直接利用轮胎厂普遍采用的大型密炼机，利用橡胶特有的高加工粘度传递的高剪切力以及化学偶联剂可与白炭黑表面硅羟基化学反应的驱动性，对纳米颗粒聚集体实现边表面改性、边剪切分散，类似剥洋葱机理。偶联剂在分散时只与白炭黑表面硅羟基化学反应，在橡胶交联时再实现与橡胶大分子间的化学键接，最终构建纳米粒子与大分子链的化学“锚定”。①研究了大量双官能硅烷类化合物的原位改性分散效果，最终发现一端含有巯基、另一端含有一个乙氧基以及两个长链醚基烷氧基的硅烷化合物Si747在原位改性过程中效果最好：巯基可与橡胶大分子链乙烯基发生化学加成反应，而乙氧基与白炭黑表面活性羟基反应，长链烷氧基则提供与橡胶大分子链间的物理相容环境，并有效包覆隔离纳米粒子。②本发明合理搭配了工业大型啮合型密炼机和剪切型密炼机，设计了4段混炼分散工艺技术，优化了改性所需最佳的温度、剪切速率、时间、改性剂用量等技术参数，既解决了混炼分散控温难题，又保证了改性反应-分散所需要的时间和温度条件，也保证了高效能，轮胎企业易于掌握，生产效率高。原位改性分散技术应用于节油轮胎关键材料的工业化制备。利用该技术，合作企业山东玲珑轮胎股份有限公司成功开发了出了高耐磨、节油、安全轮胎，被著名欧洲汽车杂志《Auto Bild》评为“具有最佳的性能价格比”，达到国际最先进的产品水平。合作企业仅玲珑轮胎就实现销售60亿元，2016年欧美出口达5.76亿美元，居中国轮胎企业之首，并实现了中国轮胎在大众、通用等国际品牌汽车上的原配，标志着我国轮胎提前达到欧盟“轮胎标签法”双B级水平，进入世界前列。该项技术作为成果主要内容分别获得2014年度获得中国石油和化学工业联合会科技进步一等奖；2015年度获得国家技术发明二等奖。
图3. 对本技术制造的节油安全轮胎的国际评价
