硅烷伴侶破解綠色輪胎制備難題

由華南理工大學(xué)、北京化工大學(xué)、嘉興北化高分子助劑有限公司和北京彤程創(chuàng)展科技有限公司共同完成的硅烷伴侶制備及其在輪胎中應(yīng)用的關(guān)鍵技術(shù)，2018年2月9日在北京通過了由中國石油和化學(xué)工業(yè)聯(lián)合會組織的科技成果鑒定。

多名行業(yè)專家組成的鑒定委員會認(rèn)為， 該項(xiàng)目解決了白炭黑表面硅烷化反應(yīng)效率低和VOCs排放的兩大難題，技術(shù)整體達(dá)到國際領(lǐng)先水平，為輪胎行業(yè)進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)綠色制造提供了技術(shù)支撐。

鑒定意見顯示，該技術(shù)實(shí)現(xiàn)了兩個首次，解決了兩大難題。一是首次開發(fā)成功長鏈烷基羥胺類離子液體，并以其為主要活性物質(zhì)，制備了與橡膠相容性好的功能助劑硅烷伴侶，解決了白炭黑表面硅烷化反應(yīng)效率低的難題；二是首次將硅烷伴侶應(yīng)用于轎車子午線輪胎和工程輪胎， 能有效促進(jìn)白炭黑表面硅烷化反應(yīng)，可減少硅烷用量并提高輪胎的綜合性能，降低成本和VOCs排放。

據(jù)介紹，乘用車輪胎的發(fā)展趨勢是以節(jié)油、抗?jié)窕湍湍樘卣鞯捏{性能轎車輪胎，而白炭黑在高性能輪胎制備中受到廣泛關(guān)注。然而，目前白炭黑的應(yīng)用仍然存在以下三方面問題：首先是硅烷使用效率低，通常占白炭黑用量的8%～10% ，如果單純加大硅烷用量，不僅增加成本，而且因?yàn)橥瑫r加入的活性硫會導(dǎo)致橡膠加工變得困難；其次是含硫硅烷在原位硅烷化的同時產(chǎn)生乙醇，形成VOCs排放；三是在綠色輪胎制造中通常需要使用二苯胍促進(jìn)劑，但胍類促進(jìn)劑的應(yīng)用因?yàn)槎拘詥栴}而存在諸多爭議。針對上述行業(yè)難題，華南理工大學(xué)團(tuán)隊(duì)與北京化工大學(xué)團(tuán)隊(duì)從2014年開始技術(shù)攻關(guān)，提出了離子液體原位催化硅烷化反應(yīng)的新思路，可使硅烷化反應(yīng)明顯加速。隨后，科研團(tuán)隊(duì)與彤程集團(tuán)和嘉興北化展開合作，開發(fā)了以離子液體為主要活性物質(zhì)、與橡膠相容性好的功能助劑硅烷伴侶。

中策橡膠和山東玲瓏輪胎企業(yè)的試用效果顯示，添加少量硅烷伴侶即可使乘用車輪胎硅烷用量大幅降低，且綜合性能提高，既改善了工程輪胎抗刺扎及耐磨性，也有望大大降低輪胎企業(yè)的VOCs排放。

可以算這樣一筆賬：添加0.5份硅烷伴侶可使乘用車輪胎硅烷用量減少10%～20%。以我國綠色輪胎制造產(chǎn)業(yè)需要白炭黑100萬噸/年和硅烷10萬噸/年計(jì)算，如果使用硅烷伴侶， 按減少硅烷用量20%估算，每年可降低VOCs排放達(dá)3 000 t。

鑒定會上，石化聯(lián)合會科技成果處表示，我國已經(jīng)有多種橡膠助劑開發(fā)技術(shù)榮獲國家科技獎，但現(xiàn)在很難出現(xiàn)橡膠助劑新品種，而硅烷伴侶是全新概念的橡膠助劑，是對助劑行業(yè)的新貢獻(xiàn)。