活性剂有机锌环保需求与展望.pdf

江苏爱特恩高分子材料有限公司 1 低碳经济下活化剂的环保需求及有机锌的应用前景 朱春生 1 陈慧2 1 江苏爱特恩东台化工有限公司 中国 盐城 224200 2 江苏爱特恩高分子材料有限公司 中国 常州 213164 摘要 摘要 当前 节能减排 低碳经济已成为人们生活中的一件大事 渗透到了社会经济 社会生活的各个领域 橡胶工业作为世界工业的 一大分支产业 在经济社会中起着非常重要的作用 以氧化锌为代表 的活化剂在炼胶过程中是必不可少的 据权威机构统计 全国每年用 于橡胶工业的氧化锌总量达到了 30 万吨以上 同时氧化锌中的 Zn 元素及 Pb Mn Cu 等重金属元素也给世界生态环境造成了很大的污 染 为了缓解和解决该环境问题 爱特恩公司研发团队研究生产了环 保高效活化剂 有机锌 有机锌满足了橡胶制品环保工艺的需求 是 社会进步取代传统氧化锌作为橡胶硫化活性剂的必然趋势 本文从有 机锌的工艺特点 减少重金属污染 节省重金属锌资源等角度对其在 橡胶制品及轮胎中的应用和市场前景进行展望 关键词 关键词 橡胶 环保 活化剂 有机锌 1 橡胶硫化活性剂的历史及现状 1 1 橡胶硫化活性剂氧化锌的应用 橡胶硫化活性剂 是指加胶料后能增加促进剂活性 减少促进剂 用量 缩短硫化时间 达到增加交联的一类促进助剂 氧化锌作为橡 胶硫化活性剂 在上世纪二十年代 用量从 20phr 逐渐下降到 10phr 至 二战 后基本稳定在 5phr 左右 近年来 随着世界低碳经济 减 江苏爱特恩高分子材料有限公司 2 排意识的增强和金属锌价格的上涨 氧化锌在橡胶中的减量应用已成 为保障人类健康的必然趋势 国内外许多研究工作者对氧化锌的适用 量进行了大量的实验操作和理论总结 从氧化锌分布情况看 国内外 轮胎工业都是氧化锌的最大消费市场 氧化锌总产量的 65 用于橡胶 行业 随着汽车工业的快速发展 轮胎每年呈两位数增长 相应用于 生产轮胎的氧化锌的需求也呈两位数的增长趋势 特别是全球几大轮 胎公司纷纷在国内设厂 其原材料也均在国内采购 因此 橡胶硫化 活性剂的需求量也呈持续增长势头 1 2 氧化锌的现状与分析 氧化锌作为一种硫化活性剂 市场上一直占有主导地位 由于其 优异的助硫性能 橡胶制品工厂一直沿用至今 一直没有合格的替代 产品 随着低碳经济时代的到来 锌污染得到越来越高的重视 氧化 锌的高含锌量 高密度 高重金属离子含量对轮胎环保节能和老化性 能影响的不断突显 很多替代产品也应运而生 其中 活性氧化锌和 纳米氧化锌为典型代表 活性氧化锌 活性氧化锌的生产工艺是用 99 7 的优质氧化锌或 者以湿法氧化锌经粉碎减小粒径 添加分散一类的助剂 达到增加比 表面积和改善分散度 但由于粉碎成本高 加入分散助剂后减量也不 可能 高密度 高重金属离子含量 高锌含量没有得到根本改观 因 此推广使用在理论和实践上可行性不够 纳米氧化锌 目前市场上推广的纳米氧化锌其实就是湿法氧化 锌 真正纳米级的氧化锌价格都在每吨数十万元以上 且产量很小 江苏爱特恩高分子材料有限公司 3 其价格和数量都无法满足轮胎工业的需求 湿法氧化锌可以先进的工艺控制粒径和比表面积 达到减量使用 的目的 但由于高锌含量及高密度没有得到改善 重金属离子含量偏 高 分散性能较差 且原料质量不稳定直接造成产品质量的不稳定 目前 国内纳米氧化锌的生产状况 主要表现为生产厂家多 产量小 产品质量参差不齐 这些因素决定了纳米氧化锌在轮胎上无法得到有 效的推广和可靠的应用 1 3 有机锌替代氧化锌等量使用的必然趋势 江苏爱特恩高分子材料有限公司 依托中科院有机高分子研究 所 华东理工大学化学工程联合国家重点实验室 北京橡胶工业研究 设计院等科研机构 致力于橡胶材料及动能助剂的研究和应用 其开 发的有机锌系列产品 可替代氧化锌作为橡胶的高效活性剂 轮胎专 用氧化锌锌元素含量达到 95 98 而有机锌锌元素可降低到 40 达到欧盟国家 REACH 法规规定的要求锌含量低于 40 与氧化性相 比 有机锌具有密度低 硫化速度快的特点 且价格较低 克莱伯格 橡胶有限公司对有机锌在多种胶料配方中的应用进行了系统的试验 取得了良好的效果 应用有机锌其明显特性 1 可提高胶料的交联密度 增强橡胶的强度 硫化过程受控 2 不会降低橡胶的物理性能 还可提高其拉伸强度及断裂伸长率 可大幅度提高橡胶的耐热老化性能 3 相对传统橡胶活化剂氧化锌来说 有机锌是一种非常理想的升 级替代产品 在保持提高胶料各方面性能的前提下 表现出更好的环 江苏爱特恩高分子材料有限公司 4 保特性 有机锌的优良特性将得到橡胶行业越来越热切的关注和应 用 从而改善了环境 节省了重金属资源 1 4 有机锌检测结果 江苏 ATE 高分子材料有限公司研发的橡胶活化剂有机锌 经江 苏省理化测试中心检验 符合研发成果要求 表 1 江苏省理化测 试中心检测报告 表 2 江苏爱特恩高分子材料有限公司有机锌产品 质量检验单 2 有机锌的环保需求 绿色制造 是橡胶工业发展的方向 环保是橡胶工业领域从业者 义不容辞的社会责任和历史责任 2010 年 橡胶需求预测天然料 289 万吨 合成胶 341 万吨 合计 630 万吨 由于汽车工业的快速发展 汽车产销增量 1380 万辆 轮胎配套增长 3000 万套 轮胎总量需求预 测 40446 万条 其中子午胎 34279 万条 从相关部门提供的这一组数 字分析 橡胶工业特别是轮胎工业对优良对苯二胺 4020 系列和喹啉 类 RD 品种在防老剂总量的使用份额中已提升到 80 而在橡胶硫化 活性剂中 如何尽快以活性有机锌替代高锌 高密度氧化锌已是时代 赋予我们的责任和使命 而氧化锌是橡胶传统的硫化活性剂 也是某些特种橡胶的硫化 剂 我国橡胶行业目前年耗量估计在 20 万吨左右 从等量替代使用 的角度分析 有机锌的开发前景和环保需要的市场需求其量是十分可 观的 江苏爱特恩高分子材料有限公司研发的环保型有机锌系列产品 江苏爱特恩高分子材料有限公司 5 可替代氧化锌作为橡胶的高效活性剂 是橡胶主助剂领域一次更新换 代的革命 结论 1 有机锌替代氧化锌工艺技术成熟 在橡胶制品行业中等量替代 不增加成本是生产企业环保的需求 2 锌元素的减少可减轻重金属对公路的环境污染 同时 节省了 有色金属资源 3 有机锌的理化特性影响 有机锌可提高胶料的交联密度 增强 橡胶的强度 稳控硫化过程 不降低橡胶物理性能 还可提高其拉伸 强度及断裂伸长率 可大幅度提高橡胶的耐热老化性能 4 有机锌是一种非常理想的升级替代产品 在确保胶料各方面性 能的前提下 表现出更好的环保性 有机锌的优良特性将会对当今低 碳经济 环保需求