橡胶分为天然橡胶和合成橡胶,天然橡胶是从橡胶树、橡胶草等植物中提取胶质后加工制成的 ;合成橡胶则由各种单体经聚合反应而得,橡胶制品广泛应用于工业及生活各方面。
橡胶在人类发展史上占据着重要的位置,下面将介绍一些我们身边的橡胶,橡胶的种类及特点,橡胶的工艺流程,以及2022年的大事记。
我们身边的橡胶
1.运动合作伙伴
高性能与橡胶——这两个词语的成功组合不仅只有化学家联想到,运动人士的成功也多少要归功于各种人造橡胶的巧妙运用——无论他们是专业运动员还是一般爱好的运动人士。必须承认,很多运动装备都离不开橡胶,如足球、篮球、乒乓球、跑鞋、潜水服、泳帽,包括面罩、通气管和脚蹼等设备通常都是由橡胶制成。
运动场所如跑道也是由橡胶制成,与传统的水泥地相比,橡胶跑道具备适当的弹性,能对运动员产生适当的反弹力,同时保护运动员的关节及韧带,减少受伤的危害 ;跑道特制的覆盖层,能保证其表面不滑,为运动员提供一个安全的运动环境。
2.清洁卫士
说到橡皮擦,大家应该很熟悉,它是大家小时候写铅笔字不可或缺的伙伴,哪里写错了,只用橡皮擦轻轻地擦一下,作业本又变得干干净净了。虽然是一块简简单单、普普通通的橡胶,大家可别小看它,它可有着不平凡的来历呢!
及人书写时用的是水溶性的墨水,他们只要用湿布就可以把错字抹掉,即使墨水干了,他们还可以用刀片刮去。但是,由于人类文字记载越来越普遍,人们需要更方便的涂改错字的方法。最早,人们常用面包屑来擦掉铅笔字。
1770年的一天,英国科学家约瑟夫·普利斯特里说:“我发现了一种非常适合擦去铅笔笔迹的东西。”他所说的就是用天然橡胶做的橡胶粒!原来,普利斯特里在一次无意之中把橡胶粒当做面包屑了。
当时,这个意外发现引起了很大的轰动,因为它将给人们的工作和学习带来很大的方便。于是,整个欧洲都开始生产和售卖这种切成小立方体的橡胶粒,这种小橡胶粒后来被人们称为橡皮擦。
写错的字可以轻松地擦掉,作业本会变为原来整洁的样貌,但是人生没有橡皮擦,那些犯过的错却不能被轻轻地抹去,记住这样的道理,好好过自己的人生,不要给自己留下遗憾。
3.滚动的橡胶
古时候,人们出行方式是骑马,现在汽车是我们主要的交通工具之一,汽车随处可见,也正因为汽车的泛滥,很容易造成环境污染和交通堵塞,尤其是比较繁华的地方,如北京、上海等地,人们常常抱怨汽车带给我们太多的不方便,但是我们有没有想过,若没了汽车,我们的生活又该是怎么样的呢?
谈到汽车,不能不说到它的“四条腿”,也就是车轮的轮胎,橡胶与轮胎有着不可分割的联系。早期的汽车使用木制或铁制的车轮,汽车的悬架结构也不完善,再加上路面行驶条件不好,尽管汽车行驶速度不高,但还是颠簸得厉害。1888年约翰·邓录普制成了橡胶空心轮胎,随后托马斯又制造了带有气门开关的橡胶空心轮胎,橡胶轮胎的出现是汽车进一步发展的先决条件。
为什么汽车轮胎是黑色的?
其实,汽车轮胎的颜色也有着悠久的发展史。首先要从轮胎的发明开始说起。
1888年,邓禄普制作的第一个汽车充气轮胎是白色的,因为橡胶本身的颜色就是白色的。但是这样的轮胎耐磨性比较差。
到1915年,由于在轮胎制造时加入了碳黑也称碳烟,橡胶呈现墨水般的纯黑色,而且耐磨性达到前所未有的水准。此后,橡胶轮胎进入黑色一统天下的漫长时期。
当然,人们对轮胎颜色的追求并没有停止,到了20世纪50年代,不少汽车轮胎的外侧壁都被刷上了白漆,以此来彰显个性,但是这种白漆并不耐用,时间一长就会脱离,很不美观,所以,渐渐被冷落起来。
后来,经过技术升级,米其林公司与法国一家化工集团合作,用二氧化硅取代碳,可以加入任意不同的染色剂,也就能制作出各种颜色的轮胎了,但是,这种彩色轮胎的成本较贵,而轮胎作为消耗品,非常容易损耗,所以,轮胎主要的功能不是在“好看”上,而是在耐磨、实用上,因此,绝大部分车主都会选择经济实惠的黑色轮胎。
这也是为什么现在大街上几乎所有的汽车都是黑色轮胎的原因了。
橡胶的种类及特点
㈠ 通用型橡胶
⒈ 天然橡胶 NR:从三叶橡胶树的乳胶制得,基本化学成分为顺-聚异戊二烯,是异戊二烯的聚合物。
是制作胶带、胶管、胶鞋的原料,适用于制作减震零件、在汽车刹车油、乙醇等带氢氧根的液体中使用的制品。
优点: 具有很好的耐磨性、很高的弹性、扯断强度及伸长率,耐酸碱,综合性能好。
缺点: 不耐热,不耐油(可耐植物油),在矿物油或汽油中易膨胀和溶解,耐碱但不耐强酸。在空气中易老化,遇热变粘。
⒉ 异戊橡胶 IR:全名为顺-1,4-聚异戊二烯橡胶,由异戊二烯制得的高顺式合成橡胶,采用溶液聚合法生产。因其结构和性能与天然橡胶近似,故又称合成天然橡胶。
可以代替天然橡胶制造载重轮胎和越野轮胎,还可以用于生产各种橡胶制品。
优点:与天然橡胶一样,具有良好的弹性和耐磨性,优良的耐热性和较好的化学稳定性,质量均一性、加工性能等优于天然橡胶。
缺点:生胶(未加工前)强度显著低于天然橡胶。
⒊ 丁苯橡胶 SBR:由丁二烯和苯乙烯共聚制得。是产量最大的通用合成橡胶,按生产方法分为乳液聚合丁苯橡胶、溶液聚合丁苯橡胶和热塑性橡胶(SBR)。
广泛用于轮胎业、鞋业、布业及输送带行业等。
优点: 低成本的非抗油性材质,良好的抗水性,硬度70以下具良好弹力,高硬度时具较差的压缩性。与天然胶比较,品质均匀,异物少,具有更好耐磨性及耐老化性,其综合性能和化学稳定性好,可与天然胶掺合使用。
缺点: 机械强度较弱,不建议使用强酸、臭氧、油类、油酯和脂肪及大部份的碳氢化合物之中。
⒋ 顺丁橡胶 BR:全名为顺式-1,4-聚丁二烯橡胶,由丁二烯经溶液聚合制得。
绝大部分用于生产轮胎,少部分用于制造耐寒制品、缓冲材料以及胶带、胶鞋等。
优点:硫化后的顺丁橡胶具有特别优异的耐寒性、耐磨性和弹性,动负荷下发热少,耐老化性能好,易与天然橡胶、氯丁橡胶、丁腈橡胶等并用。
缺点:抗撕裂性能较差,抗湿滑性能不好。
⒌ 氯丁橡胶 CR:由氯丁二烯为主要原料,通过均聚或少量其它单体共聚而成的。硫化后的橡胶弹性耐磨性好,配方内不含硫磺,因此非常容易制作,有特别好的耐候性能,不怕激烈的扭曲,不怕制冷剂,耐稀酸、耐硅酯系润滑油,一般使用温度范围为 -50-150 ℃。
氯丁橡胶用途广泛,如制作运输皮带和传动带,电线、电缆的包皮材料,制造耐油胶管、垫圈以及耐化学腐蚀的设备衬里。制作各种直接接触大气、阳光、臭氧的零件。适用于各种耐燃、耐化学腐蚀的橡胶品。不建议使用强酸、硝基烃、酯类、氯仿及酮类的化学物之中,耐R12制冷剂的密封件,家电用品上的橡胶零件或密封件。
优点: 具有良好的综合性能,如抗张强度高,耐水、耐油、耐燃、耐热、耐光、耐老化、耐氧化和耐臭氧。弹性及压缩变形性良好,具抗动物及植物油的特性,不会因中性化学物脂肪、油脂、多种油品、溶剂而影响物性,具防燃特性。化学稳定性较高。
缺点: 密度较大,常温下易结晶变硬,贮存性不好,电绝缘性能,耐寒性能较差,在低温时易结晶、硬化,生胶在贮存时不稳定。不耐磷酸酯系液压油。在苯胺点低的矿物油中膨胀量大。
⒍ 乙丙橡胶 EPDM: 以乙烯和丙烯为主要原料合成,化学稳定性好,耐磨性、弹性、耐油性和丁苯橡胶接近。在EP主链上导入少量有双链的第三成份而可加硫即成EPDM,一般使用温度为零下50-150 ℃。对极性溶剂如醇、酮等抵抗性极佳。用途十分广泛,可以作为轮胎胎侧、胶条和内胎以及汽车的零部件,作电线、电缆包皮及高压、超高压绝缘材料。制造胶鞋、卫生用品等浅色制品。可大量充油和填充碳黑,制品价格较低,常用作高温水蒸汽环境、卫浴设备密封件或零件。制动(刹车)系统中的橡胶零件。散热器(汽车水箱)中的密封件。
优点:具良好抗候性及抗臭氧性,极佳的抗水性及抗化学物,可使用醇类及酮类,耐高温蒸气,对气体具良好的不渗透性。耐热性、耐老化性、耐臭氧性、电绝缘性安定性均非常优秀,
缺点:不建议用于食品用途或是暴露于芳香烃之中。
⒎ 丁基橡胶 IIR:为异丁烯与少量异戊二烯聚合而成,因甲基的立体障碍分子的运动比其他聚合物少,一般使用温度范围为零下54-110 ℃。
常用于汽车轮胎的内胎、皮包、橡胶膏纸、窗框橡胶、蒸汽软管、耐热输送带等。
优点:对大部份气体具不渗透性,对热、日光、臭氧抵抗性大,电器绝缘性佳;对极性溶剂抵抗大,可暴露于动物或植物油或是可气化的化学物中。
缺点:不建议与石油溶剂,胶煤油和芳烃同时使用。
基本工艺流程
橡胶制品种类繁多,但生产工艺过程却基本相同,大致可分为:塑炼、混炼、压延、压出、成型、硫化6个基本工序。
橡胶的加工主要是为了赋予橡胶制品强度、弹性、耐磨耐燃等各种性能,因此需要加入各种辅助材料,从而使橡胶制品获得更优良的属性。
2022年中国合成橡胶行业大事记
1、扬子石化橡胶厂完成专业重组,顺丁装置安全整体提升项目开工
根据《扬子石化公司吸收合并南京扬子石化橡胶有限公司的重组方案》要求及吸收合并相关工作安排,2022年2月10日,扬子石化橡胶厂举行了专业重组人员和业务交接仪式,橡胶厂原销售、采购、财务、电仪运维、分析化验、门卫管理等全部划入扬子石化公司相关职能部门和业务中心。
2022年11月10日,石化四建公司承建的扬子橡胶顺丁装置安全整体提升项目装置举行了项目开工仪式。扬子橡胶顺丁装置施工包括:顺丁装置6500#单元、P3变电所、6500#管廊、新建独立消防水站、综合楼建筑物抗爆改造等。
中石化集团公司对下属企业子公司独立法人数量压减要求和公司安排调整,成为扬子石化橡胶厂后,消除了管理体系和业务流程管理障碍。另外顺丁橡胶装置改造项目也已如期进行,预计2023年6月末装置改造中交后,华东市场顺丁橡胶市场供应格局再度发生变化。
2、中国石化10万吨级连续SSBR工艺包过审;中国石油“12万吨/年溶聚丁苯橡胶工艺包、5万吨/年SEBS工艺包”通过审查
2022年10月份,由中国石化北京化工研究院开发的10万吨/年连续溶聚丁苯橡胶(SSBR)工业装置成套技术工艺包通过中国石化集团科技部审查。经审查,该技术自动化程度高,适合大规模生产,拥有12项国家发明专利授权、5项专有技术,具有较强创新性和自主运作权,为下一步加快技术转化,实现高端SSBR产品规模化、集约化生产奠定基础。据悉,北化院科研团队在SSBR成套工艺技术基础上,开发了7个牌号产品,覆盖全钢轮胎、半钢轮胎等类型高性能轮胎用SSBR产品,技术指标达国际先进。
2022年2月份,由中国石油石油化工研究院兰州化工研究中心自主开发的“12万吨/年溶聚丁苯橡胶工艺包”、“5万吨/年SEBS工艺包”顺利通过中国化工学会组织的专家审查。专家一致认为两个工艺包工艺设计与设备选型合理可行、工艺技术成熟、指标先进、三废排放符合相关环保要求,可进行大规模推广应用。开发的两个工艺包通过审查,标志着中国石油在合成橡胶领域掌握了成熟的高性能溶聚丁苯橡胶和苯乙烯类弹性体氢化成套技术
SSBR是绿色轮胎胎面胶的理想材料,目前国内市场供应主要依赖进口,尤其是官能化产品供应短缺,制约了我国轮胎制造业高端化发展。大型龙头合成橡胶企业科研团队通过不断攻关,针对市场需求量大的通用产品、雪地胎及超高性能轮胎专用产品、官能化系列产品等均完成研发,能更好地满足轮胎客户需求,主推我国合成橡胶产业高质量发展。
3、我国稀土橡胶催化剂工程化技术再获突破
从石油化工研究院获悉,2022年4月,石化院特聘专家创新团队自主开发的国内首个单活性中心稀土金属催化剂,在独山子石化公司制备顺丁橡胶连续聚合中试获得成功。聚合效率约为当前主流三元稀土催化剂的20倍,可生产多种牌号高性能稀土顺丁橡胶,实现了我国稀土橡胶催化剂科学研究和工程化技术的新突破。
我国顺丁橡胶行业主要以镍系顺丁橡胶为主力产品,近两年来,国内稀土顺丁橡胶产能扩张速度极快,多数工厂在其原顺丁橡胶装置布局改造(扩能),使得国产稀土顺丁橡胶产能增速提升。超高性能轮胎市场需求增量亦助推了稀土顺丁橡胶的使用量。全球稀土顺丁橡胶供应结构变化,再给国内稀土顺丁橡胶装置带来了新的发展契机。
4、《关于加快合成橡胶行业绿色制造体系建设的指导意见》发布
为贯彻落实“双碳”战略目标,积极架构合成橡胶行业绿色制造体系,2022年5月份,中国合成橡胶工业协会印发了《关于加快合成橡胶行业绿色制造体系建设的指导意见》。《指导意见》梳理了绿色制造体系的发展脉络,剖析了构建绿色制造体系的重要意义,提出了合成橡胶行业构建绿色制造体系的严峻性与紧迫性。《指导意见》分别从建设目标、建设原则、实施步骤三个方面对构建合成橡胶行业绿色制造体系进行规划。
在国家“碳达峰、碳中和”大战略体系下,协会积极牵头,号召加快产业绿色高质量发展之路,以合成橡胶、热塑性弹性体、合成胶乳为重点,以促进全产业链和产品全生命周期绿色发展为目的,以企业为建设主体,加快推广应用绿色制造技术,继续提升绿色制造水平,统筹推进全行业绿色制造体系建设。
5、《合成橡胶牌号规范》(GB/T5577—2022)发布
《合成橡胶牌号规范》(GB/T5577—2022)已于2022年3月9日由国家市场监督管理总局与国家标准化管理委员会联合发布。该文件由中国石油和化学工业联合会提出,由全国橡胶与橡胶制品标准化技术委员会合成橡胶分技术委员会(SAC/TC35/SC6)归口;起草单位为中国石油天然气股份有限公司石油化工研究院、中国合成橡胶工业协会等,主要起草人为李晓银、吴毅、陈跟平、李迎、赵慧晖、翟月勤、孙丽君、张仲伦、秦鹏、王锋。本文件于1985年首次发布,2008年第一次修订,本次为第二次修订。
GB/T5577—2008《合成橡胶牌号规范》发布由来已久,中国合成橡胶工业协会以及中国石油天然气股份有限公司石油化工研究院起草更新迭代,除结构调整和编辑性改动外,对牌号规定和牌号格式等等进行了更改修正,与国际合成橡胶牌号规范接轨,更加有利于将来对我国合成橡胶出口推广等工作。
文章来源: 橡胶技术网,王摩尔,科里时技术,隆众资讯