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      我國特種橡膠的現狀、前景和未來

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      我國特種橡膠的現狀、前景和未來

      發布日期:2021-12-10 作者: 點擊:

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      提起橡膠你可能想起什么?輪胎.鞋底還是你平時打掃衛生帶的乳膠手套?沒錯,這些都是橡膠制品,但橡膠被應用的領域遠遠不止于此。隨著工業革命的發展,作為工業原料的橡膠在國民需求比重中占據著越來越重要的地位,同時也對其功能性提出了越來越高的要求。

      全世界的橡膠分為兩大類,天然橡膠和合成橡膠。其中合成橡膠在根據其應用領域要求的特點分為通用合成橡膠和特種合成橡膠。

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      天然橡膠主要成分是順式聚異戊二烯(分子式C5H8)n(順-1,4-聚異戊二烯)含量在90%以上,具有彈性大、定伸強度高、抗撕裂性和耐磨性良好、易于與其它材料粘合等特點,廣泛用于輪胎、膠帶等橡膠制品的生產。一般為片狀固體,相對密度0.94,折射率1.522,彈性模量2~4MPa,130~140℃時軟化,150~160℃粘軟,200℃時開始降解。常溫下有較高彈性,略有塑性,低溫時結晶硬化。有較好的耐堿性,但不耐強酸。不溶于水、低級酮和醇類,在非極性溶劑如三氯甲烷、四氯化碳等中能溶脹。

      通常我們所說的天然橡膠,是指從巴西橡膠樹上采集的天然膠乳,經過凝固、干燥等加工工序而制成的彈性固狀物。由于天然橡膠具有一系列物理化學特性,尤其是其優良的回彈性、絕緣性、隔水性及可塑性等特性,并且,經過適當處理后還具有耐油、耐酸、耐堿、耐熱、耐寒、耐壓、耐磨等寶貴性質,所以,具有廣泛用途。在天然橡膠的各類化學反應中,Z重要的是氧化裂解反應和結構化反應。前者是生膠進行塑煉加工的理論基礎,葉酸橡膠老化的原因所在;后者則是生膠進行硫化加工制得硫化的理論依據。而天然橡膠的氯化、環化、氫化等反應,則可應用于天然橡膠的改性方面。隨著工業發展市場需求,橡膠需求量太大,單純依靠橡膠樹根本無法滿足實際生產需要(exp:汽車數量的大量增加用于制造輪胎的橡膠的需求量也變成大)。面對如此嚴峻的形勢,各國競相研制合成橡膠。

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      合成橡膠廣義上指用化學方法合成制得的橡膠,用以區別從橡膠樹生產出的天然橡膠,是由人工合成的高彈性聚合物,是三大合成材料之一。其產量僅低于合成樹脂、合成纖維。合成橡膠發展歷史悠久,有著廣闊的研究前景。在20世紀初開始生產,從40年代起得到了迅速的發展。合成橡膠一般在性能上不如天然橡膠全面,但它具有高彈性、絕緣性、氣密性、耐油、耐高溫或低溫等性能,因而廣泛應用于工農業、國防、交通及日常生活中。近幾年,我國合成橡膠產能快速提高,但未能從根本上滿足國內的巨大需求,每年進口量依然很大。細分市場方面,順丁橡膠和丁苯橡膠用途Z廣,需求Z多。

      工業合成橡膠材料主要目的是節約成本、提高天然橡膠制品的特性。是很多企業生產中低檔型的產品的首選。合成橡膠材料具有優良的耐熱性、耐寒性、防腐蝕性且受環境因素影響小,合成橡膠材料極限環境(-60℃-250℃)可以正常使用。但主要缺點存在于它的拉伸效果差,抗撕裂強度以及機械性能差。其性能因單體不同而異,少數品種的性能與天然橡膠相似。某些合成橡膠具有較天然橡膠優良的耐溫、耐磨、耐老化、耐腐蝕或耐油等性能。合成橡膠是由不同單體在引發劑作用下,經聚合而成的品種多樣的高分子化合物,單體有丁二烯、苯乙烯、丙烯腈、異丁烯、氯丁二烯等多種。聚合工藝有乳液聚合、溶液聚合、懸浮聚合、本體聚合四種。

      合成橡膠的分類方法很多。按使用特性分為通用型橡膠和特種橡膠兩大類。通用型橡膠指可以部分或全部代替天然橡膠使用的橡膠,如丁苯橡膠、異戊橡膠、順丁橡膠等,主要用于制造各種輪胎及一般工業橡膠制品。通用橡膠的需求量大,是合成橡膠的主要品種。而特種橡膠是指具有耐高溫、耐油、耐臭氧、耐老化和高氣密性等特點的合成橡膠,常用的有硅橡膠、各種氟橡膠、聚硫橡膠、氯醇橡膠、丁腈橡膠、聚丙烯酸酯橡膠、聚氨酯橡膠和丁基橡膠等,主要用于要求某種特性的特殊場合

      合成橡膠的生產工藝大致可分為三部分

      (1)單體的合成和精制、

      (2)聚合過程

      (3)橡膠后處理

      (1)單體生產

      合成橡膠的基本原料是單體,精制常用的方法有精餾、洗滌、干燥等。

      (2)聚合過程

      聚合過程是單體在引發劑和催化劑作用下進行聚合反應生成聚合物的過程。有時用一個聚合設備,有時多個串聯使用。合成橡膠的聚合工藝主要應用乳液聚合法和溶液聚合法兩種。時下,采用乳液聚合的有丁苯橡膠、異戊橡膠、丁丙橡膠、丁基橡膠等。

      (3)后處理

      后處理是使聚合反應后的物料(膠乳或膠液),經脫除未反應單體、凝聚、脫水、干燥和包裝等步驟,Z后制得成品橡膠的過程。乳液聚合的凝聚工藝主要采用加電解質或高分子凝聚劑,破壞乳液使膠粒析出。溶液聚合的凝聚工藝以熱水凝析為主。凝聚后析出的膠粒,含有大量的水,需脫水、干燥。

      行業前景

      目前亞洲已占全球合成橡膠生產的半壁江山,各大合成橡膠企業爭相投資亞洲各國,而且裝置規模越來越大,加上歐美合成橡膠產能明顯向亞洲轉移,今后亞洲丁基橡膠、乙丙橡膠、丁腈橡膠、丁苯橡膠等多種合成橡膠的生產將逐漸占據全球主導地位。我國合成橡膠產能、產量已位居世界第一。年隨著全球經濟不確定因素增加,我國輪胎出口貿易摩擦加劇、國內產能過剩等問題尤其讓人擔憂,未來,我國合成橡膠產業將面臨更大的挑戰。

      特種橡膠special-purposed synthetic rubber具有特殊性能和特殊用途能適應苛刻條件下使用的合成橡膠。如耐300℃高溫,耐強侵蝕,耐臭氧、光、天候、輻射和耐油的氟橡膠;耐-100℃低溫和260℃高溫,對溫度依賴性小、具有低黏流活化能和生理惰性的硅橡膠;耐熱、耐溶劑、耐油,電絕緣性好的丙烯酸酯橡膠。其他還有聚氨酯橡膠、聚醚橡膠、氯化聚乙烯、氯磺化聚乙烯、環氧丙烷橡膠、聚硫橡膠等,它們亦各具優異的獨特性能,可以滿足一般通用橡膠所不能勝任的特定要求,在國防、工業、尖端科學技術、醫療衛生等領域有著重要作用。

      特種橡膠分類

      1.丁腈橡膠

      丁腈橡膠是由丁二烯和丙烯腈經乳液聚合法制得的,丁腈橡膠主要采用低溫乳液聚合法生產,耐油性極好,耐磨性較高,耐熱性較好,粘接力強。其缺點是耐低溫性差、耐臭氧性差,電性能低劣,彈性稍低。丁腈橡膠主要用于制造耐油橡膠制品。

      2.丁基橡膠

      丁基橡膠是由異丁烯和少量異戊二烯共聚而成的,主要采用淤漿法生產。透氣率低,氣密性優異,耐熱、耐臭氧、耐老化性能良好,其化學穩定性、電絕緣性也很好。丁基橡膠的缺點是硫化速度慢, 彈性、強度、粘著性較差。丁基橡膠的主要用途是制造各種車輛內胎, 用于制造電線和電纜包皮、耐熱傳送帶、蒸汽膠管等。

      3.氟橡膠

      氟橡膠是含有氟原子的合成橡膠,具有優異的耐熱性、耐氧化性、耐油性和耐藥品性,它主要用于航空、化工、石油、汽車等工業部門,作為密封材料、耐介質材料以及絕緣材料。

      4.硅橡膠

      硅橡膠由硅、氧原子形成主鏈,側鏈為含碳基團,用量Z大的是側鏈為乙烯基的硅橡膠。既耐熱,又耐寒,使用溫度在-100~300℃之間,它具有優異的耐氣候性和耐臭氧性以及良好的絕緣性。缺點是強度低,抗撕裂性能差,耐磨性能也差。硅橡膠主要用于航空工業、電氣工業、食品工業及醫療工業等方面。

      5.聚氨酯橡膠

      聚氨酯橡膠是由聚酯(或聚醚)與二異睛酸酯類化合物聚合而成的。耐磨性能好、其次是彈性好、硬度高、耐油、耐溶劑。缺點是耐熱老化性能差。聚氨酯橡膠在汽車、制鞋、機械工業中的應用Z多。

      6.氯磺化聚乙烯橡膠

      氯磺化聚乙烯橡膠(CSM)是聚乙烯經氯化和氯磺化處理后制成的一種特種橡膠CSM以優越的耐臭氧性及日光下色澤穩定性好而著稱,其對氧化、風化、腐蝕、油和熱也具有良好有抗耐性,因而廣泛應用于涂料、電線電纜護套、各種橡膠制品及屋面防水卷材等領域。

      7.氯醇橡膠(CHC)

      氯醇橡膠(CHC)又稱氯醚橡膠、表氯醇橡膠, 是以環氧化合物為單體,在催化劑作用下開環聚合而制成高飽和性高分子彈性體。由于CHC主鍵含有醚鍵一。一,側鏈含有極性氯甲基一CH,Cl,因此具有極好的耐油性、耐高低溫性和優異的化學穩定性,且氣透性小。

      8.丙烯酸酯橡膠(ACM)

      ACM是以丙烯酸酯(如丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯)為主要成分,與少量帶有活性基團的單體共聚而成的功能性高分子材料,其分子結構中主鏈為飽和結構,同時側鏈上帶有多個極性酯基,所以它具有優異的耐高溫、耐油、耐候性能,制作高溫條件下使用的耐油橡膠制品有特殊優勢,現已成為“價格/性能”Z適宜的高溫耐油特種橡膠,特別適用于汽車曲軸、閥桿、汽缸墊、液壓輸油管等,有“汽車膠”的美稱。ACM的生產方法主要有懸浮聚合法和乳液聚合法2種。

      現狀和發展

      經過多年的發展,我國特種合成橡膠從整體上看仍存在一些問題:

      (1)發展緩慢,規模小,產量小,產品質量不穩定,產品沒有形成系列化;

      (2)特種橡膠專用配合劑,如硫化劑、促進劑、防老劑及操作助劑等的開發和生產得不到重視;

      (3)對特種橡膠的加工和應用研究不夠,加工工藝和設備比較落后,等等。

      鑒于我國特種橡膠的現狀及國情發展我國特種橡膠工業需從合成與加工應用兩方面著手。在合成方面,應積極借鑒或引進國外先進技術,擴大生產規模,進行裝置的技術改造,提高現有裝置的生產技術水平,改進工藝,增加品種,提高生產效率,降低能耗,改變品種少、產量小、質量差的局面,以滿足我國對特種橡膠的要求。在加工方面,應需加強特種橡膠的應用開發,注重開發和使用專用配合劑以提高產品性能,深人研究加工工藝,引進和開發先進的加工設備,同時加強特種橡膠之間、特種膠與通用膠的并用研究,擴大和推廣我國特種橡膠的應用,使我國特種橡膠的生產進入一個系統化的發展階段??梢灶A測特種橡膠及其制品在我國未來經濟眾多領域將有一個飛躍性發展。


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