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中國化學工業桂林工程有限公司

我們身邊不乏橡膠制品,盤點橡膠的種類、特點、工藝和大事記

   2023-06-13 11090
核心提示:橡膠分為天然橡膠和合成橡膠,天然橡膠是從橡膠樹、橡膠草等植物中提取膠質后加工制成的 ;合成橡膠則由各種單體經聚合反應而得
橡膠分為天然橡膠和合成橡膠,天然橡膠是從橡膠樹、橡膠草等植物中提取膠質后加工制成的 ;合成橡膠則由各種單體經聚合反應而得,橡膠制品廣泛應用于工業及生活各方面。


橡膠在人類發展史上占據著重要的位置,下面將介紹一些我們身邊的橡膠,橡膠的種類及特點,橡膠的工藝流程,以及2022年的大事記。


我們身邊的橡膠


1.運動合作伙伴


高性能與橡膠——這兩個詞語的成功組合不僅只有化學家聯想到,運動人士的成功也多少要歸功于各種人造橡膠的巧妙運用——無論他們是專業運動員還是一般愛好的運動人士。必須承認,很多運動裝備都離不開橡膠,如足球、籃球、乒乓球、跑鞋、潛水服、泳帽,包括面罩、通氣管和腳蹼等設備通常都是由橡膠制成。


運動場所如跑道也是由橡膠制成,與傳統的水泥地相比,橡膠跑道具備適當的彈性,能對運動員產生適當的反彈力,同時保護運動員的關節及韌帶,減少受傷的危害 ;跑道特制的覆蓋層,能保證其表面不滑,為運動員提供一個安全的運動環境。


2.清潔衛士


說到橡皮擦,大家應該很熟悉,它是大家小時候寫鉛筆字不可或缺的伙伴,哪里寫錯了,只用橡皮擦輕輕地擦一下,作業本又變得干干凈凈了。雖然是一塊簡簡單單、普普通通的橡膠,大家可別小看它,它可有著不平凡的來歷呢!


及人書寫時用的是水溶性的墨水,他們只要用濕布就可以把錯字抹掉,即使墨水干了,他們還可以用刀片刮去。但是,由于人類文字記載越來越普遍,人們需要更方便的涂改錯字的方法。最早,人們常用面包屑來擦掉鉛筆字。


1770年的一天,英國科學家約瑟夫·普利斯特里說:“我發現了一種非常適合擦去鉛筆筆跡的東西。”他所說的就是用天然橡膠做的橡膠粒!原來,普利斯特里在一次無意之中把橡膠粒當做面包屑了。


當時,這個意外發現引起了很大的轟動,因為它將給人們的工作和學習帶來很大的方便。于是,整個歐洲都開始生產和售賣這種切成小立方體的橡膠粒,這種小橡膠粒后來被人們稱為橡皮擦。


寫錯的字可以輕松地擦掉,作業本會變為原來整潔的樣貌,但是人生沒有橡皮擦,那些犯過的錯卻不能被輕輕地抹去,記住這樣的道理,好好過自己的人生,不要給自己留下遺憾。


3.滾動的橡膠


古時候,人們出行方式是騎馬,現在汽車是我們主要的交通工具之一,汽車隨處可見,也正因為汽車的泛濫,很容易造成環境污染和交通堵塞,尤其是比較繁華的地方,如北京、上海等地,人們常常抱怨汽車帶給我們太多的不方便,但是我們有沒有想過,若沒了汽車,我們的生活又該是怎么樣的呢?


談到汽車,不能不說到它的“四條腿”,也就是車輪的輪胎,橡膠與輪胎有著不可分割的聯系。早期的汽車使用木制或鐵制的車輪,汽車的懸架結構也不完善,再加上路面行駛條件不好,盡管汽車行駛速度不高,但還是顛簸得厲害。1888年約翰·鄧錄普制成了橡膠空心輪胎,隨后托馬斯又制造了帶有氣門開關的橡膠空心輪胎,橡膠輪胎的出現是汽車進一步發展的先決條件。


為什么汽車輪胎是黑色的?


其實,汽車輪胎的顏色也有著悠久的發展史。首先要從輪胎的發明開始說起。


1888年,鄧祿普制作的第一個汽車充氣輪胎是白色的,因為橡膠本身的顏色就是白色的。但是這樣的輪胎耐磨性比較差。


到1915年,由于在輪胎制造時加入了碳黑也稱碳煙,橡膠呈現墨水般的純黑色,而且耐磨性達到前所未有的水準。此后,橡膠輪胎進入黑色一統天下的漫長時期。


當然,人們對輪胎顏色的追求并沒有停止,到了20世紀50年代,不少汽車輪胎的外側壁都被刷上了白漆,以此來彰顯個性,但是這種白漆并不耐用,時間一長就會脫離,很不美觀,所以,漸漸被冷落起來。


后來,經過技術升級,米其林公司與法國一家化工集團合作,用二氧化硅取代碳,可以加入任意不同的染色劑,也就能制作出各種顏色的輪胎了,但是,這種彩色輪胎的成本較貴,而輪胎作為消耗品,非常容易損耗,所以,輪胎主要的功能不是在“好看”上,而是在耐磨、實用上,因此,絕大部分車主都會選擇經濟實惠的黑色輪胎。


這也是為什么現在大街上幾乎所有的汽車都是黑色輪胎的原因了。


橡膠的種類及特點


㈠ 通用型橡膠


⒈ 天然橡膠 NR:從三葉橡膠樹的乳膠制得,基本化學成分為順-聚異戊二烯,是異戊二烯的聚合物。


是制作膠帶、膠管、膠鞋的原料,適用于制作減震零件、在汽車剎車油、乙醇等帶氫氧根的液體中使用的制品。


優點: 具有很好的耐磨性、很高的彈性、扯斷強度及伸長率,耐酸堿,綜合性能好。


缺點: 不耐熱,不耐油(可耐植物油),在礦物油或汽油中易膨脹和溶解,耐堿但不耐強酸。在空氣中易老化,遇熱變粘。


⒉ 異戊橡膠 IR:全名為順-1,4-聚異戊二烯橡膠,由異戊二烯制得的高順式合成橡膠,采用溶液聚合法生產。因其結構和性能與天然橡膠近似,故又稱合成天然橡膠。


可以代替天然橡膠制造載重輪胎和越野輪胎,還可以用于生產各種橡膠制品。


優點:與天然橡膠一樣,具有良好的彈性和耐磨性,優良的耐熱性和較好的化學穩定性,質量均一性、加工性能等優于天然橡膠。


缺點:生膠(未加工前)強度顯著低于天然橡膠。


⒊ 丁苯橡膠 SBR:由丁二烯和苯乙烯共聚制得。是產量最大的通用合成橡膠,按生產方法分為乳液聚合丁苯橡膠、溶液聚合丁苯橡膠和熱塑性橡膠(SBR)。


廣泛用于輪胎業、鞋業、布業及輸送帶行業等。


優點: 低成本的非抗油性材質,良好的抗水性,硬度70以下具良好彈力,高硬度時具較差的壓縮性。與天然膠比較,品質均勻,異物少,具有更好耐磨性及耐老化性,其綜合性能和化學穩定性好,可與天然膠摻合使用。


缺點: 機械強度較弱,不建議使用強酸、臭氧、油類、油酯和脂肪及大部份的碳氫化合物之中。


⒋ 順丁橡膠 BR:全名為順式-1,4-聚丁二烯橡膠,由丁二烯經溶液聚合制得。


絕大部分用于生產輪胎,少部分用于制造耐寒制品、緩沖材料以及膠帶、膠鞋等。


優點:硫化后的順丁橡膠具有特別優異的耐寒性、耐磨性和彈性,動負荷下發熱少,耐老化性能好,易與天然橡膠、氯丁橡膠、丁腈橡膠等并用。


缺點:抗撕裂性能較差,抗濕滑性能不好。


⒌ 氯丁橡膠 CR:由氯丁二烯為主要原料,通過均聚或少量其它單體共聚而成的。硫化后的橡膠彈性耐磨性好,配方內不含硫磺,因此非常容易制作,有特別好的耐候性能,不怕激烈的扭曲,不怕制冷劑,耐稀酸、耐硅酯系潤滑油,一般使用溫度范圍為 -50-150 ℃。


氯丁橡膠用途廣泛,如制作運輸皮帶和傳動帶,電線、電纜的包皮材料,制造耐油膠管、墊圈以及耐化學腐蝕的設備襯里。制作各種直接接觸大氣、陽光、臭氧的零件。適用于各種耐燃、耐化學腐蝕的橡膠品。不建議使用強酸、硝基烴、酯類、氯仿及酮類的化學物之中,耐R12制冷劑的密封件,家電用品上的橡膠零件或密封件。


優點: 具有良好的綜合性能,如抗張強度高,耐水、耐油、耐燃、耐熱、耐光、耐老化、耐氧化和耐臭氧。彈性及壓縮變形性良好,具抗動物及植物油的特性,不會因中性化學物脂肪、油脂、多種油品、溶劑而影響物性,具防燃特性。化學穩定性較高。


缺點: 密度較大,常溫下易結晶變硬,貯存性不好,電絕緣性能,耐寒性能較差,在低溫時易結晶、硬化,生膠在貯存時不穩定。不耐磷酸酯系液壓油。在苯胺點低的礦物油中膨脹量大。


⒍ 乙丙橡膠 EPDM: 以乙烯和丙烯為主要原料合成,化學穩定性好,耐磨性、彈性、耐油性和丁苯橡膠接近。在EP主鏈上導入少量有雙鏈的第三成份而可加硫即成EPDM,一般使用溫度為零下50-150 ℃。對極性溶劑如醇、酮等抵抗性極佳。用途十分廣泛,可以作為輪胎胎側、膠條和內胎以及汽車的零部件,作電線、電纜包皮及高壓、超高壓絕緣材料。制造膠鞋、衛生用品等淺色制品。可大量充油和填充碳黑,制品價格較低,常用作高溫水蒸汽環境、衛浴設備密封件或零件。制動(剎車)系統中的橡膠零件。散熱器(汽車水箱)中的密封件。


優點:具良好抗候性及抗臭氧性,極佳的抗水性及抗化學物,可使用醇類及酮類,耐高溫蒸氣,對氣體具良好的不滲透性。耐熱性、耐老化性、耐臭氧性、電絕緣性安定性均非常優秀,


缺點:不建議用于食品用途或是暴露于芳香烴之中。


⒎ 丁基橡膠 IIR:為異丁烯與少量異戊二烯聚合而成,因甲基的立體障礙分子的運動比其他聚合物少,一般使用溫度范圍為零下54-110 ℃。


常用于汽車輪胎的內胎、皮包、橡膠膏紙、窗框橡膠、蒸汽軟管、耐熱輸送帶等。


優點:對大部份氣體具不滲透性,對熱、日光、臭氧抵抗性大,電器絕緣性佳;對極性溶劑抵抗大,可暴露于動物或植物油或是可氣化的化學物中。


缺點:不建議與石油溶劑,膠煤油和芳烴同時使用。


基本工藝流程


橡膠制品種類繁多,但生產工藝過程卻基本相同,大致可分為:塑煉、混煉、壓延、壓出、成型、硫化6個基本工序。


橡膠的加工主要是為了賦予橡膠制品強度、彈性、耐磨耐燃等各種性能,因此需要加入各種輔助材料,從而使橡膠制品獲得更優良的屬性。


2022年中國合成橡膠行業大事記


1、揚子石化橡膠廠完成專業重組,順丁裝置安全整體提升項目開工


根據《揚子石化公司吸收合并南京揚子石化橡膠有限公司的重組方案》要求及吸收合并相關工作安排,2022年2月10日,揚子石化橡膠廠舉行了專業重組人員和業務交接儀式,橡膠廠原銷售、采購、財務、電儀運維、分析化驗、門衛管理等全部劃入揚子石化公司相關職能部門和業務中心。


2022年11月10日,石化四建公司承建的揚子橡膠順丁裝置安全整體提升項目裝置舉行了項目開工儀式。揚子橡膠順丁裝置施工包括:順丁裝置6500#單元、P3變電所、6500#管廊、新建獨立消防水站、綜合樓建筑物抗爆改造等。


中石化集團公司對下屬企業子公司獨立法人數量壓減要求和公司安排調整,成為揚子石化橡膠廠后,消除了管理體系和業務流程管理障礙。另外順丁橡膠裝置改造項目也已如期進行,預計2023年6月末裝置改造中交后,華東市場順丁橡膠市場供應格局再度發生變化。


2、中國石化10萬噸級連續SSBR工藝包過審;中國石油“12萬噸/年溶聚丁苯橡膠工藝包、5萬噸/年SEBS工藝包”通過審查


2022年10月份,由中國石化北京化工研究院開發的10萬噸/年連續溶聚丁苯橡膠(SSBR)工業裝置成套技術工藝包通過中國石化集團科技部審查。經審查,該技術自動化程度高,適合大規模生產,擁有12項國家發明專利授權、5項專有技術,具有較強創新性和自主運作權,為下一步加快技術轉化,實現高端SSBR產品規模化、集約化生產奠定基礎。據悉,北化院科研團隊在SSBR成套工藝技術基礎上,開發了7個牌號產品,覆蓋全鋼輪胎、半鋼輪胎等類型高性能輪胎用SSBR產品,技術指標達國際先進。


2022年2月份,由中國石油石油化工研究院蘭州化工研究中心自主開發的“12萬噸/年溶聚丁苯橡膠工藝包”、“5萬噸/年SEBS工藝包”順利通過中國化工學會組織的專家審查。專家一致認為兩個工藝包工藝設計與設備選型合理可行、工藝技術成熟、指標先進、三廢排放符合相關環保要求,可進行大規模推廣應用。開發的兩個工藝包通過審查,標志著中國石油在合成橡膠領域掌握了成熟的高性能溶聚丁苯橡膠和苯乙烯類彈性體氫化成套技術


SSBR是綠色輪胎胎面膠的理想材料,目前國內市場供應主要依賴進口,尤其是官能化產品供應短缺,制約了我國輪胎制造業高端化發展。大型龍頭合成橡膠企業科研團隊通過不斷攻關,針對市場需求量大的通用產品、雪地胎及超高性能輪胎專用產品、官能化系列產品等均完成研發,能更好地滿足輪胎客戶需求,主推我國合成橡膠產業高質量發展。


3、我國稀土橡膠催化劑工程化技術再獲突破


從石油化工研究院獲悉,2022年4月,石化院特聘專家創新團隊自主開發的國內首個單活性中心稀土金屬催化劑,在獨山子石化公司制備順丁橡膠連續聚合中試獲得成功。聚合效率約為當前主流三元稀土催化劑的20倍,可生產多種牌號高性能稀土順丁橡膠,實現了我國稀土橡膠催化劑科學研究和工程化技術的新突破。


我國順丁橡膠行業主要以鎳系順丁橡膠為主力產品,近兩年來,國內稀土順丁橡膠產能擴張速度極快,多數工廠在其原順丁橡膠裝置布局改造(擴能),使得國產稀土順丁橡膠產能增速提升。超高性能輪胎市場需求增量亦助推了稀土順丁橡膠的使用量。全球稀土順丁橡膠供應結構變化,再給國內稀土順丁橡膠裝置帶來了新的發展契機。


4、《關于加快合成橡膠行業綠色制造體系建設的指導意見》發布


為貫徹落實“雙碳”戰略目標,積極架構合成橡膠行業綠色制造體系,2022年5月份,中國合成橡膠工業協會印發了《關于加快合成橡膠行業綠色制造體系建設的指導意見》。《指導意見》梳理了綠色制造體系的發展脈絡,剖析了構建綠色制造體系的重要意義,提出了合成橡膠行業構建綠色制造體系的嚴峻性與緊迫性。《指導意見》分別從建設目標、建設原則、實施步驟三個方面對構建合成橡膠行業綠色制造體系進行規劃。


在國家“碳達峰、碳中和”大戰略體系下,協會積極牽頭,號召加快產業綠色高質量發展之路,以合成橡膠、熱塑性彈性體、合成膠乳為重點,以促進全產業鏈和產品全生命周期綠色發展為目的,以企業為建設主體,加快推廣應用綠色制造技術,繼續提升綠色制造水平,統籌推進全行業綠色制造體系建設。


5、《合成橡膠牌號規范》(GB/T5577—2022)發布


《合成橡膠牌號規范》(GB/T5577—2022)已于2022年3月9日由國家市場監督管理總局與國家標準化管理委員會聯合發布。該文件由中國石油和化學工業聯合會提出,由全國橡膠與橡膠制品標準化技術委員會合成橡膠分技術委員會(SAC/TC35/SC6)歸口;起草單位為中國石油天然氣股份有限公司石油化工研究院、中國合成橡膠工業協會等,主要起草人為李曉銀、吳毅、陳跟平、李迎、趙慧暉、翟月勤、孫麗君、張仲倫、秦鵬、王鋒。本文件于1985年首次發布,2008年第一次修訂,本次為第二次修訂。


GB/T5577—2008《合成橡膠牌號規范》發布由來已久,中國合成橡膠工業協會以及中國石油天然氣股份有限公司石油化工研究院起草更新迭代,除結構調整和編輯性改動外,對牌號規定和牌號格式等等進行了更改修正,與國際合成橡膠牌號規范接軌,更加有利于將來對我國合成橡膠出口推廣等工作。


文章來源: 橡膠技術網,王摩爾,科里時技術,隆眾資訊
 
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