软化剂在橡胶领域是一种必不可少的加工助剂,可以降低橡胶粘度,从而改善加工性能并降低加工能耗,还可以提高橡胶产品的质量,软化橡胶制品的硬度。2019年,全球橡胶软化剂用量达到1030万吨。然而,目前常用的橡胶软化剂多为不可再生的石油基小分子软化油,在橡胶加工硫化过程中产生大量的VOC排放(如下图所示),对环境造成严重污染;同时,部分含芳烃软化剂中含有致癌的稠环芳烃物质,对人体健康危害极大。



随着社会对可持续发展和环保的重视,开发符合新时代需求的无VOC排放、可再生的橡胶环保软化剂成为了实现橡胶行业可持续发展的重要路线之一。从2012年开始,国外轮胎巨头企业如固特异、米其林、韩泰纷纷均提出了植物油软化剂的概念。



北京化工大学先进弹性体材料研究中心从2009年开始就致力于绿色环保橡胶软化剂的开发。植物油无毒、易获取、可再生、热稳定性高、增塑效果好,在轮胎的加工和使用过程中不产生VOC排放。然而,植物油直接用作橡胶软化剂时,其双键会影响橡胶交联,导致橡胶材料力学性能下降。北京化工大学先进弹性体材料研究中心的王朝副教授提出了植物油改性新方法,减少植物油活性双键含量,降低甚至避免了植物油对橡胶交联的影响,北京化工大学于2019年联手安徽固瑞特新材料科技有限公司、中策橡胶集团有限公司,从植物油的改性、改性植物油的批量制备,到改性植物油在轮胎胎面材料中的加工工艺突破,再到轮胎的性能评价,成功开发出了植物油标签法雪地胎和高油量冬季轮胎。植物油轮胎的滚动阻力和高速性能与芳烃油轮胎相当,且耐低温性更好。另外,该植物油软化剂还可以应用于合成橡胶工业,充油到三元乙丙橡胶、丁腈橡胶、乳聚丁苯橡胶、溶聚丁苯橡胶等,替代现有的石油基软化剂,是一种潜在的下一代橡胶环保软化剂产品。



中策橡胶集团有限公司的王丹灵博士致力于改性植物油在轮胎中的应用开发,认为植物油软化剂的成功开发可解决轮胎在软化剂层面的VOC排放。比如,芳烃油的沸点在200℃左右,如果质量差的芳烃油,沸点更是能低到100℃左右,而改性植物油的沸点在400℃左右。根据国家气味试验标准及测试方法,改性植物油胎面橡胶材料的气味等级要比环保芳烃油橡胶低半级以上。改性植物油轮胎符合环保的要求,是最有潜力的下一代轮胎用生物基环保软化剂。


安徽固瑞特新材料科技有限公司的邵进董事长,专注于绿色轮胎助剂及相关材料,与北京化工大学紧密合作,于2019年与北京化工大学就植物油改性专利实现了转让,双方共同努力,克服了一系列技术难题,成功开发出了这款新型改性植物油软化剂产品。这款产品已经经过多次实验证明,既能满足轮胎工业生产中的性能要求,取代石油基芳烃油软化剂、同时也符合国家对环保和可持续发展新需求,在未来的橡胶和轮胎工业中具有巨大的发展潜力和广阔的市场前景。


2020-10-30

合成橡胶领域授权发明专利摘要汇编
顺丁橡胶凝聚用分散剂的应用进展

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橡胶用植物油环保软化剂研发成功

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来源:北京化工大学先进弹性体材料研究中心

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