【化工装备十年大发展】1353-2022铁系催化丁戊橡胶合成与应用关键技术通过鉴定

如果把汽车的外胎切开来，可以看到外胎从外到内由胎面、胎体、带束层、气密层组成。其中，胎面大量使用了溶聚丁苯橡胶，以提高汽车运行时的抗湿滑性（安全性），增强快速刹车能力。

但一个不容忽视的事实是，溶聚丁苯橡胶几乎被国外企业垄断，是我国的“卡脖子”材料。

针对该突出问题，中国科学院青岛生物能源与过程研究所（以下简称“青岛能源所”）历经7年开展产学研合作，创制了铁系丁戊橡胶新材料，并经中试示范试验验证，

可完全替代进口溶聚丁苯橡胶，且抗湿滑性更强，价格成本更具优势。

    2022年7月23日，青岛能源所“铁系催化丁戊橡胶合成与应用关键技术”科技成果通过专家鉴定，认为项目整体技术达到国际先进水平。这意味着我国自主研发出高性能抗湿滑胎面橡胶新材料。同时据合作企业介绍，该材料及其产品将于今年下半年实现工业化，预计最早2023年实现汽车轮胎产业应用。

gxw730410 发表于 2024-1-5 11:11
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【化工装备十年大发展】1334-2023首次在国内实现工业化生产的铁系枝化丁戊橡胶
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(出处: 海川化工论坛网)

“橡胶属于国家战略物资，我国每年需求量约1100万吨。但受地域限制，我国天然橡胶自给率不足25%。”青岛能源所研究员王庆刚介绍，合成橡胶是解决我国天然橡胶匮乏的有效途径，近年来我国合成橡胶快速发展，形成了丁苯橡胶、顺丁橡胶、乙丙橡胶等“七大合成橡胶体系”，但部分大宗合成橡胶产品严重依赖进口，成为国家“卡脖子” 问题，溶聚丁苯橡胶就是其中代表。



       溶聚丁苯橡胶主要应用于高性能轮胎的胎面，以提供高抗湿滑性（安全性）。数据显示，我国是全球最大的轮胎生产和消费国，溶聚丁苯橡胶每年需求量超20万吨。同时，随着我国轮胎行业的快速增长，预计我国溶聚丁苯橡胶的需求量仍会保持在年均10%速率递增。但是，我国高端溶聚丁苯橡胶严重依赖进口，几乎被国外垄断。“这意味着如果我们缺少溶聚丁苯橡胶，就无法正常进行轮胎生产。我们的汽车轮胎安全，并不掌握在自己手中。” 王庆刚说。



       在此背景下，王庆刚从2015年开始带领团队进行源头创新。从橡胶的微观结构设计做起，通过设计合成新型铁系催化剂，实现了铁系枝化丁戊橡胶新材料的创制。



       “通俗地说，合成橡胶就是由不同的单体在催化剂的作用下发生聚合反应形成的高分子化合物，就像我们砌墙一样，把各种单个的砖体合成一面墙。” 王庆刚解释说，铁系枝化丁戊橡胶中的“铁系”指的是催化剂，具有价格低廉、含量丰富、催化效果独特等优点；“枝化”指的是分子间树枝般的连接方式，从而提升合成橡胶的综合性能；而“丁戊橡胶”指的是该橡胶由丁二烯和异戊二烯单体共聚得到，具有优异的低温性能、耐疲劳性、耐撕裂性等。结果证明，该自主创新的合成橡胶新材料，打破国外垄断，可完全替代进口溶聚丁苯橡胶。

优势明显



       相较于传统的溶聚丁苯橡胶，铁系枝化丁戊橡胶新材料应用在轮胎上有多优异？长期致力于橡胶产品研发、与青岛能源所合作实现了首次铁系枝化丁戊橡胶百吨级间歇聚合和连续聚合中试放大试验的中石化巴陵石油化工有限公司（以下简称“中石化巴陵石化”）给出了答案。



       “最大的特点是让轮胎更安全。”中石化巴陵石化科技发展部副经理周江明举例说，在同等条件下，如果一辆车以每小时100公里的速度行驶，普通的刹车距离可能需要80-100米。而用上青岛能源所研发的铁系枝化丁戊橡胶新材料，得益于其优良的抗湿滑性能，刹车距离可能只需要60-70米。这意味着在遇到紧急情况、采取紧急刹车时，汽车制动距离变短，从而**提高了安全性。



       山东玲珑和昊华轮胎等企业与青岛能源所合作进行的铁系枝化丁戊橡胶在轮胎胎面胶中替代溶聚丁苯橡胶的应用技术研究及轮胎制造评测也证明了这一点。数据显示，使用铁系枝化丁戊橡胶新材料的轮胎，相较于使用溶聚丁苯橡胶的轮胎，刹车距离缩短20%-30%。铁系枝化丁戊橡胶轮胎的湿地抓着指数高达1.63，达到欧盟新标签法A级（最高级），而目前市面上销售的轮胎通常只能达到欧盟新标签法B级。



      除了突出的抗湿滑性能，较低的生产成本也是中石化巴陵石化看好铁系枝化丁戊橡胶新材料的一个方面。“从中试结果来看，制备铁系枝化丁戊橡胶新材料每吨所需成本大约12000-13000元，而制备同系列其他橡胶材料成本超过20000元，因此新材料在价格上具有绝对优势。” 周江明分析，该新材料仅仅应用于轮胎领域，每年的市场需求量就达到50万吨，加之应用于运动鞋防滑底等其他领域，年需求量或超过100万吨，市场潜力巨大。

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