「轮胎丁苯橡胶」让轮胎更安全更省油——青岛科技大学开发高乙烯基聚丁二烯橡胶纪实

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作为汽车的四只“脚”，车轮承载的不仅是汽车负荷，还承载着驾驶者和乘客的生命安全，这就要求汽车轮胎在湿滑路面的抓地性能好。但从经济性看，又要求减少轮胎滚动阻力，使其燃油性能好。而通用橡胶往往无法兼顾抗湿滑性和低滚动阻力两方面性能。青岛科技大学华静教授团队研制的一种具有高抗湿滑性和低滚动阻力的高乙烯基聚丁二烯橡胶（HVPBR）在二者间找到了平衡点，巧妙地缓和了这一矛盾。
HVPBR具有优异的抗湿滑性能、低生热、耐老化等优点，是一种制备绿色高速子午线轮胎、轿车轮胎和飞机轮胎的优异材料，但由于技术问题在国内还没有进行大批量销售。华静教授告诉记者，他们采用钼系催化丁二烯聚合制备部分支化的HVPBR，其聚合工艺简单，极易在我国镍系顺丁橡胶装置上推广。
华静教授科研团队在HVPBR开发上走过一段较长历程。传统钼系催化制备HVPBR时，聚合反应的高黏胶液存在传质—传热问题，聚合釜内易发生挂壁现象。为解决这一问题，华静教授课题组在原有钼系催化丁二烯聚合的技术基础上，通过对分子的拓扑结构设计，组合多种反应方法，在原有的线性结构中构筑结构可控的含杂臂的支化钼系HVPBR。聚合物中支化结构的存在使聚合反应胶液黏度大大降低。此举既解决了聚合釜挂壁问题，又优化了生胶的加工性能，以及硫化胶的物理力学性能，提高了其作为轮胎胎面胶使用时与天然橡胶、丁苯橡胶并用的相容性。使HVPBR用于高性能绿色轮胎胎面胶时的综合性能显著提高。
2003年起，在两项国家自然科学基金的资助下，华静教授带领课题组开始了钼系催化丁二烯制备HVPBR的研究工作。2007~2012年，青岛科技大学与中国石油化工股份有限公司合作在中石化齐鲁股份有限公司橡胶厂分别实施了钼系HVPBR中试工艺开发、3万吨/年钼系HVPBR成套技术开发项目，将这一技术推向工业化。2012年10月，该技术在中石化齐鲁橡胶厂进行了500升双釜连续生产的中试，试车取得成功。截至目前。该项技术已申请中国发明专利4项，其中专利一种钼系催化制备支化高乙烯基聚丁二烯橡胶的方法于2012年11月获得第七届国际发明博览会银奖。
据华静教授介绍，将HVPBR用于轮胎胎面配方时，可替代10~20份顺丁橡胶或溶聚丁苯橡胶实现绿色轮胎胎面胶的高抗湿滑性、低滚动阻力、低生热之间的平衡，使共混硫化胶的综合性能达到最佳。钼系HVPBR与轮胎用通用橡胶材料相比密度更小，质量轻，节能。采用此胶种用于轮胎胎面有望降低5%~8%的汽车燃油量，从而有效降低废气排放量。采用钼系HVPBR制得的轮胎制品具有好的乘坐舒适性和行驶安全性以及较长的使用寿命。
钼系HVPBR可部分替代进口溶聚丁苯橡胶用于轮胎制造，每年用于轮胎的HVPBR的用量可超过20万吨。而钼胶的成本和价格均低于进口溶聚丁苯橡胶，预期经济效益非常可观。此外，不同支链结构的橡胶可以增加其与极性材料的相容性，产品可用于塑料材料的改性剂，亦可在胶管、胶带等领域进行应用，因此该胶种具有广阔的市场空间。（吴 静）