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[摘 要]本文简要介绍了乙丙橡胶的生产技术和未来发展的方向,分析了乙丙橡胶的生产状况和应用发展前景。乙丙橡胶生产技术的应用给生活带来的影响越来越大,其生产技术的重要性也越来越突出。
[关键词]乙丙橡胶;生产技术;应用;发展
中图分类号:TQ33.4 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2017)07-0021-01
一、乙丙橡胶的生产技术
1.乙丙橡胶的溶液聚合工艺
在今后一个相当长的时期内,合成乙丙橡胶的3种工艺,即溶液聚合、悬浮聚合体系和茂金属催化体系溶液聚合将会并行发展,其中传统催化剂体系的溶液聚合工艺技术成熟,产品质量好,品种牌号覆盖面广,仍将是近期合成乙丙橡胶的基础技術。
2.乙丙橡胶的聚合催化体系
2.1 茂金属催化技术
茂金属催化剂应用于乙丙橡胶合成并实现工业化,标志着乙丙橡胶合成技术进入一个崭新的发展阶段。茂金属催化乙丙共聚技术的优点是催化活性效率高,用量少,催化剂残余物极少,不需要脱催处理,可采用高温溶液聚合。聚合反应液中乙丙橡胶浓度高,热能利用率高,产品颜色浅,聚合物结构均匀,链的长度均一,堆积密度小,相对分子量分布及化学组成窄,尤其可通过改变茂金属结构准确地调节乙烯、丙烯和二烯烃的组成,在很大范围内调控聚合物的微观结构,从而合成出新型链结构的不同用途的产品牌号。目前使用最多的助催化剂是MAO。由于MAO的生产成本较高,且在茂金属催化体系中的使用量大,因而在很大程度上限制了茂金属催化剂的发展速度。因此,近年来,积极开发不使用MAO助催化剂的高活性茂金属催化体系成为国内外乙丙橡胶研发领域的一个热点发展趋势。
2.2 非茂单活性中心催化剂
在乙丙弹性体的合成发展史中,非茂单中心催化剂在乙丙橡胶合成中得到应用,并取得突破性进展。目前有竞争力的新一代非茂点催化剂的某些性能已达到或超过茂金属催化剂,有些非茂单点催化剂已经应用于聚烯烃的生产中。除了目前常用的乙叉降冰片烯、双环戊二烯以及1,4-己二烯等作为第三单体外,一些新的其他烯烃单体也逐渐进入到乙丙橡胶聚合物中。这些烯烃化合物作为第三或第四单体参与乙烯和丙烯的共聚反应,制备出乙烯,丙烯VNB三元共聚物、乙烯丙烯,ENBVNB四元共聚物等新产品,从而赋予乙丙弹性体新的功能,使乙丙橡胶的性能更加专门化、完善化。
2.3 新型应用技术的发展
近年来,乙丙橡胶工业化生产技术的发展已经步入一个相对稳定的发展时期,而应用开发则成为乙丙橡胶的研发热点,也是乙丙橡胶今后的发展方向。各种改性、共混、并用的新产品的开发研究,为乙丙橡胶应用拓展了新的领域。
二、乙丙橡胶的生产及应用
1.生产现状
目前,世界乙丙橡胶工业的生产呈现出以下特征。(1)生产能力及产量总体呈现缓慢增长的趋势,新增装置的扩大与装置的减荷同时存在。(2)合成技术以溶液聚合法为主,其中以茂金属为催化剂的溶液法得到了快速的发展,新建装置基本都采用该方法。(3)新产品开发迅速,如高乙烯含量的高生胶强度乙丙橡胶、高不饱和的三元乙丙橡胶、液体乙丙橡胶以及热塑性乙丙橡胶等,使得应用领域不断拓展。(4)与其他合成橡胶相比,乙丙橡胶的市场竞争更加激烈。
2.乙丙橡胶的应用
由于乙丙橡胶分子主链为饱和结构而具有的耐臭氧、电绝缘性、低压缩永久变形、高强度和高伸长率等特性,使得其应用极为广泛,需求逐年递增。根据乙丙橡胶的不同系列和分子结构的特点,乙丙橡胶可应用于通用型、混用型、快速硫化型、易加工型和二烯烃橡胶并用型等不同应用类型。
2.1 汽车工业
乙丙橡胶在汽车制造行业中的应用最多,主要用于汽车密封条、散热器软管、火花塞护套、空调软管、胶垫、胶管等。在汽车密封条行业中,主要利用乙丙橡胶的弹性、耐臭氧等特性,其ENB型的乙丙橡胶已成为汽车密封条的主体材料。目前,我国乙丙橡胶在汽车工业中的用量占总用量的42%—44%,因乙丙橡胶的粘接性能不好,在汽车轮胎行业中大量用料的轮胎主体和胎面部位上无法推广使用,所以只在内胎、胎条等部位少量使用乙丙橡胶。
2.2 建筑行业
由于乙丙橡胶具有耐水性、耐热耐寒性和耐候性,且施工简便,其在建筑行业中主要用于塑胶运动场、防水卷材、房屋门窗密封条、玻璃幕墙密封、卫生设备和管道密封件等。乙丙橡胶在建筑行业中用量最大的是塑胶运动场和防水卷材,用乙丙橡胶生产的防水卷材已逐渐代替了其他材料制作的防水卷材。
2.3 电气和电子行业
电气和电子行业主要利用了乙丙橡胶的电绝缘性、耐候性和耐腐蚀性。例如用乙丙橡胶生产电缆,尤其是海底电缆用EPDM或EPDM/PP代替了PVC/NBR制作电缆的绝缘层,电缆的绝缘性能和使用寿命有了大幅提高。在变压器绝缘垫、电子绝缘护套方面也经常使用乙丙橡胶。
三、乙丙橡胶的发展前景
随着我国汽车工业、建筑业等行业的迅猛发展,对乙丙橡胶的需求大幅提高,具有较为广阔的发展前景。国际市场上乙丙橡胶的产量已经过剩,而我国仍供不应求,对国际市场的依赖性很大。因此,国外产量过剩的生产厂家必然会进一步扩大对中国市场的侵占,凭借技术先进、产品牌号齐全、生产成本低以及良好的售后服务等,会对国内市场造成巨大的冲击。与国外同类产品相比,现在国内产品的质量还不能完全满足行业需求,生产所用的第三单体和催化剂等原材料仍需依赖进口,导致成本居高不下。因此,结合我国的实际情况,应加快乙丙橡胶的扩能建设,增加装置能力,实现规模化经营。目前我国乙丙橡胶的生产能力远远不能满足国内实际生产的需求。建议有条件的地方采用新技术,从根本上解决我国供不应求的矛盾,实现规模经济化,进而增强国际市场的竞争力。在乙丙橡胶改性方面尽快实现产业化,提升科技含量。
[关键词]乙丙橡胶;生产技术;应用;发展
中图分类号:TQ33.4 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2017)07-0021-01
一、乙丙橡胶的生产技术
1.乙丙橡胶的溶液聚合工艺
在今后一个相当长的时期内,合成乙丙橡胶的3种工艺,即溶液聚合、悬浮聚合体系和茂金属催化体系溶液聚合将会并行发展,其中传统催化剂体系的溶液聚合工艺技术成熟,产品质量好,品种牌号覆盖面广,仍将是近期合成乙丙橡胶的基础技術。
2.乙丙橡胶的聚合催化体系
2.1 茂金属催化技术
茂金属催化剂应用于乙丙橡胶合成并实现工业化,标志着乙丙橡胶合成技术进入一个崭新的发展阶段。茂金属催化乙丙共聚技术的优点是催化活性效率高,用量少,催化剂残余物极少,不需要脱催处理,可采用高温溶液聚合。聚合反应液中乙丙橡胶浓度高,热能利用率高,产品颜色浅,聚合物结构均匀,链的长度均一,堆积密度小,相对分子量分布及化学组成窄,尤其可通过改变茂金属结构准确地调节乙烯、丙烯和二烯烃的组成,在很大范围内调控聚合物的微观结构,从而合成出新型链结构的不同用途的产品牌号。目前使用最多的助催化剂是MAO。由于MAO的生产成本较高,且在茂金属催化体系中的使用量大,因而在很大程度上限制了茂金属催化剂的发展速度。因此,近年来,积极开发不使用MAO助催化剂的高活性茂金属催化体系成为国内外乙丙橡胶研发领域的一个热点发展趋势。
2.2 非茂单活性中心催化剂
在乙丙弹性体的合成发展史中,非茂单中心催化剂在乙丙橡胶合成中得到应用,并取得突破性进展。目前有竞争力的新一代非茂点催化剂的某些性能已达到或超过茂金属催化剂,有些非茂单点催化剂已经应用于聚烯烃的生产中。除了目前常用的乙叉降冰片烯、双环戊二烯以及1,4-己二烯等作为第三单体外,一些新的其他烯烃单体也逐渐进入到乙丙橡胶聚合物中。这些烯烃化合物作为第三或第四单体参与乙烯和丙烯的共聚反应,制备出乙烯,丙烯VNB三元共聚物、乙烯丙烯,ENBVNB四元共聚物等新产品,从而赋予乙丙弹性体新的功能,使乙丙橡胶的性能更加专门化、完善化。
2.3 新型应用技术的发展
近年来,乙丙橡胶工业化生产技术的发展已经步入一个相对稳定的发展时期,而应用开发则成为乙丙橡胶的研发热点,也是乙丙橡胶今后的发展方向。各种改性、共混、并用的新产品的开发研究,为乙丙橡胶应用拓展了新的领域。
二、乙丙橡胶的生产及应用
1.生产现状
目前,世界乙丙橡胶工业的生产呈现出以下特征。(1)生产能力及产量总体呈现缓慢增长的趋势,新增装置的扩大与装置的减荷同时存在。(2)合成技术以溶液聚合法为主,其中以茂金属为催化剂的溶液法得到了快速的发展,新建装置基本都采用该方法。(3)新产品开发迅速,如高乙烯含量的高生胶强度乙丙橡胶、高不饱和的三元乙丙橡胶、液体乙丙橡胶以及热塑性乙丙橡胶等,使得应用领域不断拓展。(4)与其他合成橡胶相比,乙丙橡胶的市场竞争更加激烈。
2.乙丙橡胶的应用
由于乙丙橡胶分子主链为饱和结构而具有的耐臭氧、电绝缘性、低压缩永久变形、高强度和高伸长率等特性,使得其应用极为广泛,需求逐年递增。根据乙丙橡胶的不同系列和分子结构的特点,乙丙橡胶可应用于通用型、混用型、快速硫化型、易加工型和二烯烃橡胶并用型等不同应用类型。
2.1 汽车工业
乙丙橡胶在汽车制造行业中的应用最多,主要用于汽车密封条、散热器软管、火花塞护套、空调软管、胶垫、胶管等。在汽车密封条行业中,主要利用乙丙橡胶的弹性、耐臭氧等特性,其ENB型的乙丙橡胶已成为汽车密封条的主体材料。目前,我国乙丙橡胶在汽车工业中的用量占总用量的42%—44%,因乙丙橡胶的粘接性能不好,在汽车轮胎行业中大量用料的轮胎主体和胎面部位上无法推广使用,所以只在内胎、胎条等部位少量使用乙丙橡胶。
2.2 建筑行业
由于乙丙橡胶具有耐水性、耐热耐寒性和耐候性,且施工简便,其在建筑行业中主要用于塑胶运动场、防水卷材、房屋门窗密封条、玻璃幕墙密封、卫生设备和管道密封件等。乙丙橡胶在建筑行业中用量最大的是塑胶运动场和防水卷材,用乙丙橡胶生产的防水卷材已逐渐代替了其他材料制作的防水卷材。
2.3 电气和电子行业
电气和电子行业主要利用了乙丙橡胶的电绝缘性、耐候性和耐腐蚀性。例如用乙丙橡胶生产电缆,尤其是海底电缆用EPDM或EPDM/PP代替了PVC/NBR制作电缆的绝缘层,电缆的绝缘性能和使用寿命有了大幅提高。在变压器绝缘垫、电子绝缘护套方面也经常使用乙丙橡胶。
三、乙丙橡胶的发展前景
随着我国汽车工业、建筑业等行业的迅猛发展,对乙丙橡胶的需求大幅提高,具有较为广阔的发展前景。国际市场上乙丙橡胶的产量已经过剩,而我国仍供不应求,对国际市场的依赖性很大。因此,国外产量过剩的生产厂家必然会进一步扩大对中国市场的侵占,凭借技术先进、产品牌号齐全、生产成本低以及良好的售后服务等,会对国内市场造成巨大的冲击。与国外同类产品相比,现在国内产品的质量还不能完全满足行业需求,生产所用的第三单体和催化剂等原材料仍需依赖进口,导致成本居高不下。因此,结合我国的实际情况,应加快乙丙橡胶的扩能建设,增加装置能力,实现规模化经营。目前我国乙丙橡胶的生产能力远远不能满足国内实际生产的需求。建议有条件的地方采用新技术,从根本上解决我国供不应求的矛盾,实现规模经济化,进而增强国际市场的竞争力。在乙丙橡胶改性方面尽快实现产业化,提升科技含量。