自修复 TPU | 应用于自修补轮胎

行业背景

在日常驾驶时，难免会遇到轮胎被钉子等尖锐物刺扎的情况，严重的在被刺扎后因漏气造成胎压不平衡引发爆胎，而大部分驾驶者缺乏应对爆胎的经验，很可能因处置不当造成无法挽回的损失。

为了解决这一问题，各大轮胎企业都在研发轮胎自修复技术。自修复轮胎通常在轮胎内部涂有一层高分子复合材料或密封胶。当轮胎被异物刺穿时，这些材料会迅速包裹住破损部位，防止漏气。例如，米其林的Selfseal 技术和德国马牌的 ContiSeal 技术都是在轮胎内侧气密层喷涂特殊配方的密封胶，当异物扎入时，密封胶会在胎内压力作用下迅速包裹异物，防止漏气。

但现有自修复轮胎并没有在轮胎市场得到大规模推广和应用。主要原因如下：

（1）影响车轮的动平衡。密封胶为沥青状，粘度低，常温就处于软化状态，具有一定的流动性。高温条件下容易流动和脱胶，会对车轮的动平衡产生影响，影响车辆行驶的稳定性和安全性。

（2）修补范围限制：自修补轮胎主要针对微小穿孔进行修补，对于较大的穿孔或面积较大的划痕，其修补效果有限。

（3）价格较高。由于技术成本较高，自修复轮胎的价格通常比普通轮胎更贵。

技术简介

氢键键能略强于分子间作用力，但比共价键和离子键弱，没有共价键和离子键稳定，且氢键的形成是可逆的。氢键根据两个结构单元形成氢键数目，可分为单重氢键、多重氢键。单重氢键键能低，无法形成较强的物理交联网络，制得的聚合物通常力学性能较低，而多重氢键由多个氢键叠加组成，能够形成较稳固的交联网络，不仅使得聚合物具有优异的力学性能，还可赋予聚合物自修复性能。

本技术采用可形成多重氢键（4-6）的功能单体，通过扩链的方式，直接引入到 TPU 分子链的硬段，赋予TPU在热刺激（室温到100度）作用下自修复性能，其中 TPU 的自修复温度和自修复能力可通过配方进行灵活调节。同时，考虑到 TPU 抗老化的性能要求，本技术同时还将具有抗紫外和抗氧化等抗老化性能的功能单体，通过扩链的方式，直接引入到 TPU 分子链中，保持 TPU 抗老化的基本性能要求。通过这种技术途径得到的 TPU 既具有自修复性，同时也具备抗老化的基本性能。

本技术研发的自修复 TPU 耐热温度大于 100 度，在常温到100 度范围内可自动实现自修复，修复能力强，可应对各种损伤。

汽车行驶过程中轮胎的温度范围为室温到100 度，与本技术自修复 TPU 的修复温度区间基本一致。将自修复 TPU 制成一定厚度应用于轮胎内壁（图1，图 2），可克服现有自修复轮胎的不足，市场前景广阔。