助力国产轮胎用胶“弯道超车”——官能化溶聚丁苯橡胶产品研发纪实

  日前,由中国石油石油化工研究院和同济大学、大连理工大学合作开发的官能化溶聚丁苯橡胶产品在独山子石化公司完成工业试验,并通过了中国石油和化学工业联合会组织的72小时现场考核。拥有自主知识产权的国产高端新型轮胎胎面胶的面世,打破了欧美国家的技术垄断,将助力国产轮胎用胶实现技术上的“弯道超车”。

  作为现代工业的标志性产业,汽车工业有着超长的产业链,是国民经济的支柱性产业。中国拥有完整的轮胎产业链和广阔开放的消费市场,但受欧美国家合成橡胶高端技术垄断的影响,我国的轮胎产品主要集中在中低端,与国外高性能轮胎相比差2~3个等级。造成这一被动局面的主要原因是生产高端轮胎所需要的合成橡胶材料研发难度极高,国内不能自主生产。而进口原料价格昂贵,导致生产出的轮胎产品缺乏市场竞争力。

  瞄准生产高端轮胎所需的合成橡胶材料,中国石油踏上了攻关高性能合成橡胶产业化关键技术的征程。

  2017年,中国石油牵头组织了由高校、科研院所、橡胶生产企业、轮胎加工企业组成的项目团队,成功竞聘国家重点研发计划项目高性能合成橡胶产业化关键技术。开发官能化溶聚丁苯橡胶是高性能合成橡胶产业化关键技术项目的子课题之一。官能化溶聚丁苯橡胶主要用于制备绿色高性能轮胎(双B级及以上级别)的胎面。以轿车轮胎为例,一条轮胎所用的溶聚丁苯橡胶只有1kg左右,但由于胎面胶直接接触地面且轮胎触地面积仅成年人一只手掌大小,而所有与路面相关的性能均在此狭小范围内体现,因此胎面用胶的性能对轮胎性能影响极大。目前双B级及以上级别轮胎胎面胶均需官能化溶聚丁苯橡胶制备,但国内尚无此类产品。

  在4年的技术攻关历程中,中国石油石油化工研究院、独山子石化公司、同济大学、大连理工大学技术人员组成的科研团队,在通用溶聚丁苯橡胶分子链上引入官能化极性基团,实现高的官能化效率并精确控制官能团在分子链的位置,解决了官能化试剂的设计开发、官能化试剂纯化、官能团种类及结构与轮胎“魔三角”性能(滚动阻力、抗湿滑及耐磨性能)构效关联规律等技术难题;突破了官能化试剂制备的工程化放大、聚合工艺的稳定控制等关键技术,实现了官能化溶聚丁苯橡胶产品的工业化生产。

  本次工业试验成功试产了门尼黏度60左右、苯乙烯含量23.5%、乙烯基含量61%的官能化溶聚丁苯橡胶产品100吨,产品的主要性能指标均达到国际同类产品水平,实现了在3.5万吨/年工业装置上的生产示范。

  测试表明,采用官能化溶聚丁苯制备的双B级轮胎相比D、E级轮胎,滚动阻力降低10%以上。统计显示,滚动阻力每降低10%,汽车油耗减少0.15L/100km,这对于机动车降低油耗、节能减排有着非常重要的意义。此外,B级轮胎的抗湿滑性能较D、E级轮胎提高15%以上,刹车距离缩短15%以上,可大幅度减少交通事故的发生。

  高性能合成橡胶轮胎用胎面材料的研发及推广应用,表明我国已经掌握了合成橡胶高端合成技术,实现了将一流技术转化为一流产品的目标,弥补了制约国产轮胎产业升级急需的基础材料短板。


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