青島科技大學開發高乙烯基聚丁二烯橡膠紀實
發布時間：2016-05-13 15:22:06 人瀏覽
來源： 橡膠技術網
作為汽車的四只“腳”，車輪承載的不僅是汽車負荷，還承載著駕駛者和乘客的生命安全，這就要求汽車輪胎在濕滑路面的抓地性能好。但從經濟性看，又要求減少輪胎滾動阻力，使其燃油性能好。而通用橡膠往往無法兼顧抗濕滑性和低滾動阻力兩方面性能。青島科技大學華靜教授團隊研制的一種具有高抗濕滑性和低滾動阻力的高乙烯基聚丁二烯橡膠（HVPBR）在二者間找到了平衡點，巧妙地緩和了這一矛盾。
HVPBR具有優異的抗濕滑性能、低生熱、耐老化等優點，是一種制備綠色高速子午線輪胎、轎車輪胎和飛機輪胎的優異材料，但由于技術問題在國內還沒有進行大批量銷售。華靜教授告訴記者，他們采用鉬系催化丁二烯聚合制備部分支化的HVPBR，其聚合工藝簡單，極易在我國鎳系順丁橡膠裝置上推廣。
華靜教授科研團隊在HVPBR開發上走過一段較長歷程。傳統鉬系催化制備HVPBR時，聚合反應的高黏膠液存在傳質—傳熱問題，聚合釜內易發生掛壁現象。為解決這一問題，華靜教授課題組在原有鉬系催化丁二烯聚合的技術基礎上，通過對分子的拓撲結構設計，組合多種反應方法，在原有的線性結構中構筑結構可控的含雜臂的支化鉬系HVPBR。聚合物中支化結構的存在使聚合反應膠液黏度大大降低。此舉既解決了聚合釜掛壁問題，又優化了生膠的加工性能，以及硫化膠的物理力學性能，提高了其作為輪胎胎面膠使用時與天然橡膠、丁苯橡膠并用的相容性。使HVPBR用于高性能綠色輪胎胎面膠時的綜合性能顯著提高。
2003年起，在兩項國家自然科學基金的資助下，華靜教授帶領課題組開始了鉬系催化丁二烯制備HVPBR的研究工作。2007~2012年，青島科技大學與中國石油化工股份有限公司合作在中石化齊魯股份有限公司橡膠廠分別實施了鉬系HVPBR中試工藝開發、3萬噸/年鉬系HVPBR成套技術開發項目，將這一技術推向工業化。2012年10月，該技術在中石化齊魯橡膠廠進行了500升雙釜連續生產的中試，試車取得成功。截至目前。該項技術已申請中國發明專利4項，其中專利一種鉬系催化制備支化高乙烯基聚丁二烯橡膠的方法于2012年11月獲得第七屆國際發明博覽會銀獎。
據華靜教授介紹，將HVPBR用于輪胎胎面配方時，可替代10~20份順丁橡膠或溶聚丁苯橡膠實現綠色輪胎胎面膠的高抗濕滑性、低滾動阻力、低生熱之間的平衡，使共混硫化膠的綜合性能達到最佳。鉬系HVPBR與輪胎用通用橡膠材料相比密度更小，質量輕，節能。采用此膠種用于輪胎胎面有望降低5%~8%的汽車燃油量，從而有效降低廢氣排放量。采用鉬系HVPBR制得的輪胎制品具有好的乘坐舒適性和行駛安全性以及較長的使用壽命。
鉬系HVPBR可部分替代進口溶聚丁苯橡膠用于輪胎制造，每年用于輪胎的HVPBR的用量可超過20萬噸。而鉬膠的成本和價格均低于進口溶聚丁苯橡膠，預期經濟效益非常可觀。此外，不同支鏈結構的橡膠可以增加其與極性材料的相容性，產品可用于塑料材料的改性劑，亦可在膠管、膠帶等領域進行應用，因此該膠種具有廣闊的市場空間。
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