異戊膠以異戊二烯為單體,通過溶液聚合而成,按照單體不同可分為順式異戊膠和反式異戊膠。其主要物理機械性能與天然膠接近,是唯一能直接替代天然膠的合成膠品種,既可單獨使用,也可與天然膠或其他通用合成膠并用。異戊膠在美國、俄羅斯、日本等國家已工業化,我國異戊膠也實現了產業化,并呈快速發展勢頭。
順式異戊膠:掌握合成技術
國外順式異戊膠的生產技術主要有俄羅斯的雅羅斯拉夫工藝、美國的固特異工藝、意大利的斯納姆及荷蘭的殼牌工藝。順式異戊膠的工業化生產采用溶液聚合法,催化劑體系有鋰系、鈦系和稀土系,其中用鈦作為催化劑合成的異戊膠產量最大。目前世界順式異戊膠生產技術來源主要有兩個:美國固特異輪胎橡膠公司和俄羅斯合成膠研究院,二者均以鈦系異戊膠生產技術見長。在稀土釹系異戊膠技術的開發上,俄羅斯合成膠研究院技術已成功應用于俄羅斯cjsckauchuk公司異戊膠生產裝置。
中國石油吉林石化研究院和長春應化所是我國最早的順式異戊膠開發研究基地。經過多年努力,在異戊膠新型催化劑的開發、合成技術以及提高異戊膠綜合性能等方面取得了很大進步,先后開發出采用鈦系和稀土催化劑體系的異戊膠合成技術,其催化技術已達到國際領先水平。目前,廣東茂名魯華化工有限公司1.5萬噸/年異戊橡膠、青島伊科思新材料股份有限公司3萬噸/年異戊橡膠、山東淄博魯華5萬噸/年異戊橡膠、青島伊科思(撫順)公司4萬噸/年異戊橡膠、山東神馳石化有限公司3萬噸/年稀土異戊橡膠、燕山石化3萬噸/年稀土異戊橡膠等裝置均已投產。
反式異戊膠:走在世界前列
反式異戊膠兼具橡膠與塑料的特性,其滾動阻力小,生熱低,耐磨耐疲勞性能好,是制造高性能節能環保長壽命輪胎和高速火車、汽車減震制品的良好材料。
上世紀60—70年代,英國dunlop公司、加拿大polysar公司和日本kurary公司先后對反式異戊膠進行了研究和生產,裝置為幾百噸的小裝置。這幾家公司采用釩體系或釩一鈦混合體系催化異戊二烯溶液聚合。由于催化活性低、工藝復雜、生產效率低、裝置小、成本高,價格為天然膠的十幾倍。過高的價格嚴重阻礙了反式異戊膠的發展。英國dunlop公司和加拿大polysar公司先后停產,日本kurary公司仍在生產,年產量400噸左右。今年9月,青島第派新材有限公司采用青島科技大學自主研發的負載型ticl4/mgcl2催化異戊二烯本體沉淀聚合法工藝,建設的全球首套萬噸級反式異戊膠工業化生產裝置投產。該方法催化活性高,較國外釩體系提高了30余倍,能耗較溶液聚合降低一半多。
發展趨勢:完善技術體系
異戊膠作為合成膠中綜合性能最好的品種之一,其今后的技術研發主要集中在改進催化體系、本體聚合工藝以及改性技術等方面。
目前異戊膠合成技術還不完善,產品與天然膠在性能上還有差距。對順式異戊膠來說,其順式-1,4結構含量、膠液黏度、尼門黏度等性能指標還有待改善。應選擇合適的催化體系及先進的催化技術,提高順式-1,4結構含量,降低黏度,改善橡膠的綜合性能,以進一步實現工業化生產。
隨著節能降耗要求的日趨嚴格,不使用溶劑、可節能70%~80%的本體聚合工藝將受到更廣泛重視。改性技術是異戊膠的另一研發熱點,一是針對與天然膠的差異,改進其生膠的強度以便替代天然膠;二是對其進行鹵化、氫化和環化等化學改性,提高其使用性能
來源:慧聰網
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