2020-06-19 23:01:57 sunmedia 2149
我國(guó)早已成為世界合成橡膠生產(chǎn)和消費(fèi)大國(guó),但產(chǎn)品品質(zhì)、牌號(hào)等還不能完全滿足國(guó)內(nèi)需求,特別是某些產(chǎn)品在應(yīng)用開發(fā)方面明顯落后?!耙蚱七@一局面,未來合成橡膠的技術(shù)研發(fā)必須生產(chǎn)與應(yīng)用并重,同時(shí)結(jié)合不同膠種的現(xiàn)狀,確定各膠種技術(shù)研發(fā)的具體方向?!睒I(yè)內(nèi)專家近日在接受中國(guó)化工報(bào)記者采訪時(shí)表示。
分析現(xiàn)狀找差距:
生產(chǎn)技術(shù)未完全成熟
“我國(guó)己成為世界合成橡膠生產(chǎn)和消費(fèi)大國(guó),產(chǎn)量、消費(fèi)量均居世界首位;技術(shù)開發(fā)能力不斷增強(qiáng),掌握了部分合成橡膠生產(chǎn)技術(shù),形成了相對(duì)完備的合成橡膠產(chǎn)業(yè)體系。但與國(guó)外相比,我國(guó)的合成橡膠特別是特種合成橡膠,在生產(chǎn)技術(shù)水平、生產(chǎn)規(guī)模、產(chǎn)品牌號(hào)、產(chǎn)品性能等方面都存在較大差距。”中國(guó)石油高級(jí)技術(shù)專家齊永新告訴記者。
具體來說,一個(gè)明顯的差距是合成橡膠研發(fā),國(guó)外更重視產(chǎn)品性能提升,更注重配方研究,生產(chǎn)技術(shù)的研究力度逐步減弱,技術(shù)創(chuàng)新主體主要是大型輪胎企業(yè)。
我國(guó)合成橡膠民營(yíng)企業(yè)近十年來逐漸崛起,但生產(chǎn)能力仍主要集中在中石化和中石油兩大集團(tuán);主要消費(fèi)領(lǐng)域是輪胎、輸送帶、密封件等,其中輪胎工業(yè)約占40%.由于生產(chǎn)企業(yè)和應(yīng)用企業(yè)的研究互動(dòng)較少,高端產(chǎn)品仍然需要進(jìn)口。
以產(chǎn)量最高、消費(fèi)量最大的通用合成橡膠品種——丁苯橡膠為例,國(guó)內(nèi)丁苯橡膠技術(shù)研發(fā)主要集中在丁苯橡膠聚合技術(shù)、丁苯橡膠改性瀝青應(yīng)用和丁苯橡膠組合物應(yīng)用等方面,其中聚合技術(shù)占據(jù)主導(dǎo)地位。而國(guó)外丁苯橡膠聚合生產(chǎn)技術(shù)相對(duì)成熟,目前的研究方向是丁苯橡膠應(yīng)用技術(shù)的開發(fā),技術(shù)研發(fā)熱點(diǎn)是丁苯橡膠組合物配方改進(jìn)。這主要是基于在過去的20年間,汽車輪胎的性能有了顯著改善。目前改善輪胎性能的研究主要圍繞以下內(nèi)容展開:輪胎的設(shè)計(jì)、橡膠新的混煉技術(shù)、補(bǔ)強(qiáng)材料及填充體系的改進(jìn)及橡膠新品種的開發(fā)。
丁二烯橡膠(順丁橡膠)是僅次于丁苯橡膠的世界第二大通用合成橡膠。目前世界上生產(chǎn)順丁橡膠大部分采用溶液聚合法,新技術(shù)開發(fā)的關(guān)鍵是采用新型的釹系鎳系催化劑替代傳統(tǒng)的鈦系催化劑,在不久的將來將會(huì)用茂金屬催化劑來進(jìn)行二烯烴聚合。而我國(guó)的聚丁二烯橡膠技術(shù)研發(fā)滯后。
丁/腈橡膠的總產(chǎn)量雖然不大,但品種繁多,應(yīng)用廣泛。中國(guó)石油在丁/腈橡膠新產(chǎn)品開發(fā)方面有一定優(yōu)勢(shì),掌握了耐油或密封件用丁/腈橡膠、氫化丁/腈橡膠、粉末丁/腈橡膠或液體丁/腈橡膠的制備技術(shù),但仍然缺乏丁/腈橡膠的核心技術(shù)。
乙丙橡膠生產(chǎn)技術(shù)主要控制在跨國(guó)公司手中,阿朗新科、陶氏、??松?、三井、JSR、住友、錦湖、SK等公司主宰著世界乙丙橡膠工業(yè)的命運(yùn)。國(guó)內(nèi)吉林石化在引進(jìn)技術(shù)的基礎(chǔ)上進(jìn)行了消化吸收再創(chuàng)新,但在牌號(hào)系列化方面與國(guó)際巨頭仍有不小的差距。中石化則與三井成立了合資公司,進(jìn)行生產(chǎn)。
丁基橡膠的核心技術(shù)此前主要由埃克森美孚和阿朗新科壟斷。我國(guó)丁基橡膠的研發(fā)始于上世紀(jì)60年代。1999年,中國(guó)石化北京燕山石化公司引進(jìn)意大利PI公司技術(shù),建成了3萬噸/年丁基橡膠生產(chǎn)裝置。此后,盤錦和運(yùn)、浙江信匯、京博也先后建成工業(yè)化裝置,特別是浙江信匯的產(chǎn)品質(zhì)量,已與國(guó)際兩強(qiáng)相當(dāng)。
展望未來定方向:
生產(chǎn)與應(yīng)用研發(fā)并重
青島科技大學(xué)張宜恒教授等專家指出,著眼于國(guó)內(nèi)合成橡膠的產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀,未來合成橡膠技術(shù)的發(fā)展應(yīng)是生產(chǎn)技術(shù)和產(chǎn)品應(yīng)用開發(fā)并重,橡膠合成新技術(shù)、橡膠加工應(yīng)用型新技術(shù)、橡膠新產(chǎn)品開發(fā)將是未來發(fā)展的主要方向。主要方向確定后,再結(jié)合各大膠種的發(fā)展現(xiàn)狀,明確我國(guó)與國(guó)外先進(jìn)水平的技術(shù)差距,確定自身發(fā)展的定位和方向。
具體到丁苯橡膠,研發(fā)要做好三件事:一是環(huán)保橡膠及環(huán)保助劑的研究;二是要加快溶液聚合丁苯橡膠技術(shù)的開發(fā);三是要加快高性能汽車輪胎用橡膠加工應(yīng)用研究。近年來,國(guó)外已將技術(shù)開發(fā)的重點(diǎn)轉(zhuǎn)向橡膠應(yīng)用型技術(shù)開發(fā)上,高性能輪胎用丁苯橡膠應(yīng)用技術(shù)研發(fā)成為國(guó)外公司目前的研發(fā)熱點(diǎn),國(guó)外66%的丁苯橡膠專利是關(guān)于汽車輪胎用橡膠組合物。
丁二烯橡膠首先要關(guān)注釹系催化劑。作為一種新型高效催化劑,釹系催化劑將是未來重點(diǎn)研究方向。目前,中國(guó)石油與長(zhǎng)春應(yīng)化所合作開發(fā)的釹系稀土BR技術(shù)具備了開發(fā)成套技術(shù)的能力,但要實(shí)現(xiàn)工業(yè)化還需要繼續(xù)攻關(guān)。此外,也可以關(guān)注鐵系催化劑的研究與開發(fā)。
丁/腈橡膠要在開發(fā)高附加值產(chǎn)品和改性方面下功夫。比如丁/腈橡膠摻混改性技術(shù),主要涉及丁/腈橡膠與合成樹脂混合制備各種熱性彈性體,這些產(chǎn)品的開發(fā)可以滿足橡膠制品需求,拓展丁/腈橡膠應(yīng)用領(lǐng)域。
乙丙橡膠要加強(qiáng)引進(jìn)技術(shù)消化吸收、產(chǎn)品升級(jí)及技術(shù)創(chuàng)新,盡早形成具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的系列化產(chǎn)品和技術(shù)。
丁基橡膠則建議在自主創(chuàng)新基礎(chǔ)上,加強(qiáng)與擁有核心技術(shù)的國(guó)外公司技術(shù)交流、技術(shù)引進(jìn),兩條腿走路。科學(xué)家建議改變材料本質(zhì)和回收方法
“雙11”剛剛過去,電商銷售創(chuàng)下新紀(jì)錄,但因物流產(chǎn)生的塑料包裝品大規(guī)模使用,是否也刺激到你的神經(jīng)?
現(xiàn)在,一個(gè)不爭(zhēng)的事實(shí)是——在整個(gè)海洋、湖泊、土壤甚至空氣中,都潛伏著微小的降解塑料。從浮游生物到蚯蚓,從魚類到人類,都逃脫不了吞食微塑料的命運(yùn),整個(gè)生態(tài)系統(tǒng)都受到嚴(yán)重的健康威脅。
英國(guó)倫敦動(dòng)物學(xué)會(huì)和國(guó)家地理研究院的科爾。德威說:“肯定沒有單一的解決方案。”《科學(xué)美國(guó)人》雜志日前撰文稱,材料科學(xué)家和化學(xué)家認(rèn)為,改變材料本質(zhì)和回收方法,將從根本上解決因廣泛使用塑料引起的后顧之憂。
微塑料污染將成大問題
隨著塑料產(chǎn)量的指數(shù)級(jí)增長(zhǎng)——從1950年的200噸到如今每年3億噸,到2050年預(yù)計(jì)每年達(dá)到330億噸,微塑料污染現(xiàn)象將日趨嚴(yán)重。
為了控制微塑料帶來的污染,全世界必須采取三個(gè)主要步驟:在短期內(nèi),社會(huì)減少不必要的一次性塑料物品使用,比如水瓶、塑料購物袋、吸管等;從中期來看,政府需要加強(qiáng)垃圾收集,防止塑料垃圾從垃圾箱到垃圾填埋場(chǎng)期間泄漏到環(huán)境中,并建設(shè)回收系統(tǒng)以提高回收率;從長(zhǎng)期看,科學(xué)家需要設(shè)法將塑料分解成最基本的單元,可以再制造成新的塑料或其他材料。
目前來看,限塑令是減少使用塑料制品卓有成效的方法,有限的證據(jù)證明,塑料碎片確實(shí)因此有所減少。但實(shí)施限塑令的政府仍然要同步考慮:這些舉措的成本和效益是否合理,替代材料可能有何環(huán)境影響等等因素。
此外,包裝行業(yè)更廣泛使用的塑料聚合物,特別是用于建筑、電子產(chǎn)品和織物的一次性包裝中,都發(fā)現(xiàn)了微纖維,而這種微纖維被證明是最普遍存在的微塑料污染形式之一。
回收的難題,源自過度設(shè)計(jì)
在歐洲,塑料回收利用率為30%,而在美國(guó)只有9%.據(jù)德威介紹,英國(guó)的廢物管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)得很好,但利用率卻令人擔(dān)憂。在許多西方國(guó)家,被丟棄的塑料已經(jīng)無處可填。
一些專家認(rèn)為,改善回收利用的一個(gè)關(guān)鍵方面是設(shè)計(jì)產(chǎn)品,使其更容易回收利用。塑料一般通過粉碎,將其熔化并模塑成新塑料,實(shí)現(xiàn)再次利用。但是為了提高產(chǎn)品的靈活性或耐久性,通常會(huì)加入其他化學(xué)品,或者簡(jiǎn)單地添加顏色,這都會(huì)使其難以被再利用,甚至降低了再生塑料的質(zhì)量。
英國(guó)普利茅斯大學(xué)海洋生物學(xué)家理查德。湯普森說:“即便是最方便回收的聚合物,也因?yàn)樵O(shè)計(jì)階段考慮不充分或不恰當(dāng),讓它們失去了回收價(jià)值?!?/p>
作為潛在補(bǔ)救措施,湯普森引用了日本科學(xué)家的觀點(diǎn)——塑料瓶中使用的所有聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯(PET)都應(yīng)是透明的,透明PET比添加顏色的更容易回收,繼續(xù)循環(huán)再利用。
要生物降解,更要化學(xué)拆解
多年來,材料科學(xué)家一直努力制造生物降解塑料,但很多標(biāo)記為可生物降解的塑料實(shí)際上只能在專用設(shè)施中高溫加熱才能分解。
伯明翰大學(xué)化學(xué)家安德魯。多夫及越來越多的材料科學(xué)家提出,通過對(duì)塑料進(jìn)行物理回收,再進(jìn)行化學(xué)拆解,以去除所有回收塑料的污染雜質(zhì)。例如,將PET分解成最基本分子,分離出添加的化學(xué)物質(zhì),以提供重構(gòu)原始聚合物的結(jié)構(gòu)單元。通過這種方式,塑料將成為永久的原材料。
一些科學(xué)家正在研究清理微塑料廢物的方法,因?yàn)樗芰项w粒很小且性質(zhì)各異,而它們所嵌入的生態(tài)系統(tǒng)又是如此巨大。
研究人員已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了可以分解某些類型塑料的酶和細(xì)菌,但是仍需要弄清楚如何利用這類酶和細(xì)菌,才能避免潛在的負(fù)面影響,比如產(chǎn)生溫室氣體等。
塑料沒有理由不參與無限循環(huán)
多夫說:“塑料沒有理由不參與無限循環(huán),人們只是沒有看到它的價(jià)值?!?/p>
對(duì)于無法輕松分解成最基本分子的聚合物,多夫認(rèn)為,應(yīng)該至少將它們化學(xué)分解成可用于不同目的的分子,比如用于燃料或藥物生產(chǎn)等。理想狀況下,科學(xué)家會(huì)設(shè)計(jì)出不需要過多嚴(yán)苛成分且不太昂貴的化學(xué)反應(yīng)。這將為目前幾乎沒有價(jià)值的塑料廢棄物帶來價(jià)值。
然而,燃燒或直接扔進(jìn)垃圾填埋場(chǎng)之類的操作,顯然要便宜得多,這恰恰就是問題的核心。
“從廉價(jià)塑料廢棄物中創(chuàng)造出高價(jià)值產(chǎn)品,還有很長(zhǎng)的路要走,但這就是我們想要實(shí)現(xiàn)的目標(biāo)。”多夫如是說。
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