看一看--高新技术在橡胶工业中的应用(一)

人类在度过了科学技术上充满发现、创造与发展德不平凡的20世纪之后，开始进入了新的千年新土地法征地赔偿价格。专家预见。21世纪，以物质科学和生命科学的突破，生物技术、信息通信技术、新材料技术的广泛应用为代表，科学技术将成为人类社会变革与发展的主导力量。高新技术领域很广，主要有信息通信、生物、新材料、先进制造、航空航天、能源、海洋、环保等，各领域之间相互交叉、融合与集成日益普遍，这种融合与集成孕育着新的技术革命和产业革命。

高新技术的发展又有力地促进了各种传统工业的发展，世界橡胶工业也不例外，目前与橡胶工业有关的高新技术领域主要有，信息通信技术、生物技术、新材料技术和光机电一体化技术四大类。橡胶工业的新型原材料、新产品、新设备、新工艺等的进步都受益于高新技术的应用，利用高新技术改造传统橡胶工业，生产技术向高新技术发展，是将我国建设成世界橡胶工业强国的必由之路。

一、新材料技术的应用

新材料技术被誉为"高技术的基础"，各工业化国家都把发展新材料技术摆在特殊的战略位置上。新材料种类有高性能结构材料、电子信息材料、医用生物材料和纳米材料，与橡胶工业较密切的新材料主要是高性能结构和纳米材料。

高性能结构材料是指高强度、高韧性、耐高温、耐磨损、抗腐蚀等特殊性能的材料。另外，还包括复合材料，是指由基体材料（树脂、金属、陶瓷等）和增强剂（有纤维状的、晶须状的、颗粒状的等）复合而成，例如热塑性树脂基复合材料、金属基复合材料、陶瓷基复合材料及碳及复合材料等。

纳米材料一般是指粒径在1－100nm间的粒子，既非典型的微观系统亦非典型的宏观系统，是一种典型的介观系统。研究表明，当材料尺寸小于100纳米时，由于产生表面效应，量子尺寸效应、体积效应和量子隧道效应等，使材料表现出传统固体不具有的化学性能、机械性能、电学性能、磁学性能和光学性能等特异性能，从而引起国内外的高度重视，据称，纳米技术将在21世纪引发一场技术革命

橡胶工业的原材料分三大类，即主体材料、骨架材料和助剂材料，可以说这三大材料决定了橡胶产品的特性和功能。橡胶工业的发展基本上取决于这三大材料的发展，据预测，今后橡胶工业用主体材料和骨架材料将向高性能结构材料发展，橡胶助剂将向纳米材料发展。

1、主体材料

橡胶产品是以天然橡胶为主体材料开始发展起来的有土地使用证建房算是违建吗，时至今日，所谓的橡胶产品的主体材料已经发生了重大变化，目前橡胶工业使用的主体材料除了天然橡胶、合成橡胶外，还有热塑性弹性体和液体橡胶。近几十年来，主体材料最大的变化，莫过于热塑性弹性体得到了很大发展。

热塑性弹性体（TpE）是一类介于橡胶和塑料之间的高分子材料，其兼具橡胶的物理机械性能和塑料的工艺加工性能，同时返回料和废旧制品还可以重复利用，是一种不同于橡胶和塑料的全新的高分子材料。由于热塑性弹性体具有以上优越性，自20世纪50年代投放市场以来，得到了迅速发展，其产量60年代的年均增长率层高达16％，进入90年代稳定在7％，1998年产销量达到114万吨，2000年达到170万吨，预计2010年将达250万吨以上。可以说现在起热塑性弹性体进入了稳定发展时期。与热塑性弹性体迅速发展成鲜明对比的是，橡胶和塑料的发展停滞不前，目前橡胶和塑料的年增长率仅1％和2.4％，这充分说明了热塑性弹性体发展潜力。目前热塑性弹性体已发展到10几个品种，已取代一部分天然橡胶和合成橡胶，广泛应用在除轮胎以外的各种橡胶制品上，如汽车配件（管、带、垫、板等）、建筑业、制鞋、医疗制品、密封制品、包装制品、电线电缆、日常生活制品、粘合剂及高分子材料改性等。其中汽车用热塑性弹性体是大头，占到三分之一，其次是建筑业、医用和日用生活制品。但是热塑性弹性体最大的缺点是耐热性和动态疲劳性等较差，从而影响了其应用范围的扩大，特别是迄今为止尚不能成功应用于轮胎是一大遗憾。尽管如此，热塑性弹性体以其接近橡胶的性能和方便的加工特点以及回收的优越性，使其已在材料领域获得极大成功，其市场将稳步发展。与此同时，于来遇到的橡胶界专家针对其耐温性、耐动态疲劳性等比较差展开了大量开发工作，并有了可喜的进展，例如：动态硫化和茂金属催化技术的应用，使热塑性弹性体向高性能方向前进了一大步。相信不久的将来，一种完全能取代橡胶的高性能的热塑性弹性体一定出现，届时，橡胶工业用主体材料、生产工艺等将发生根本性变化，同时也将能彻底解决废旧橡胶的回收利用，保护环境的一大难题。

液体橡胶也是取代橡胶的一种非常有发展前途的主体材料，应该说，液体橡胶是革新橡胶工业的最根本的途径，它使复杂的固相加工改为简单的液相加工，砍去了笨重庞大工艺加工设备，大大简化了加工工艺，使材料混合、成型、硫化实现一体化。液体橡胶中引人注目的是聚氨酯橡胶，产量已达100多万吨，最初主要用于制鞋和微孔弹性材料，后逐渐用于胶带、胶管、胶辊等产品，近年来大量用于生产自行车胎、实心胎、工业轮胎及农用轮胎等慢速轮胎。这些产品经久耐用、颜色鲜艳，深受用户欢迎。但是用于高速轮胎尚处于开发之中。

2、骨架材料

橡胶骨架材料主要有钢丝、锦纶、涤纶、高强力人造丝和各种短纤维，根据轮胎等橡胶制品性能的要求，对骨架材料的性能要求也越来越高。向高强力、高模量发展是今后橡胶骨架材料的方向。已经应用于轮胎的芳纶纤维是一种很有发展前途的骨架材料，它既有钢丝的强度，又有纤维的柔性。近年来西欧出售用全芳轮作骨架材料的子午线轮胎，轮胎重量减少约30％，使轮胎的行驶性能，特别是滚动阻力有了大幅度下降，在工程胎中使用可大大提高轮胎的耐刺扎耐切割性能，同时芳纶在齿形带和运输带中也开始了应用，提高了带体强度和使用寿命。芳纶将是一种极有发展前途的骨架材料。

美国联信公司开发成功一种pEN（聚对萘二甲酸已二酯纤维，属聚酯类纤维）与普通聚酯纤维相比，强度提高20－25％，模量高130％，屈挠疲劳后帘线强力保持率提高5－10％，玻璃化温度及熔化温度高，耐热性好。

英国SHEII公司开发的pOK纤维（聚甲酮纤维）是一种超高强度、超高模量纤维，其强度指数为200（人造丝100、聚酯60、pEN100、芳纶300），模量指数为250（人造丝00、聚酯60、pEN100、芳纶300），而且有极好的耐热性、收缩率低以及不需浸渍处理。据报道，pOK纤维将可能成为21世纪最有希望的轮胎帘线。

另外，意大利的倍耐力公司、比利时的贝卡尔特公司正在开发一种钢丝/纤维复合帘线。

3、橡胶助剂

橡胶助剂包括硫化助剂、防护助剂、补强填充剂、粘合助剂、工艺操作助剂和特殊助剂六大类，是橡胶产品的三大原材料之一，其在橡胶产品中的消耗约占橡胶的50％左右，2000年我国约消耗橡胶助剂100万吨。橡胶助剂中大部分成粉体状，例如炭黑、白炭黑、等补强填充剂、促进剂、防老剂等。作为粉体状物质，当今一个重要的发展趋势是向纳米材料发展。

实际上，纳米材料和橡胶工业关系相当密切，大部分粉状橡胶助剂粒径都在纳米材料范围或接近纳米材料范围，例如炭黑11－500nm、白炭黑11－110nm。在橡胶产品生产中使用纳米材料，从20世纪初使用炭黑补强就开始了，40年代开发成功纳米白炭黑补强橡胶上海王志伟律师事务所，制造轮胎，目前世界上著名的轮胎厂逐渐用白炭黑代替炭黑制造绿色轮胎和节能轮胎，据说已取代5－10％的炭黑。

纳米碳酸钙是20世纪80年代开始发展起来的，是少数几种实现工业化的纳米材料之一。其粒子细（1－100nm）、比表面积大、白度高，表面经活化处理，易于胶料结合，将其填充在橡胶产品中，能使产品表面光滑，抗张强度高，抗撕裂、耐弯曲、抗龟裂，不仅产品性能比普通碳酸钙大幅度提高，还可以增容降低成本。粒径小于20nm的碳酸钙，其补强作用与白炭黑相当。日本早在20使劲50年代就在橡胶工业中应用纳米碳酸钙品种白艳华等，根据不通的橡胶制品，可以部分和大部分代替炭黑和白炭黑。

纳米氧化锌不仅提高橡胶制品机械性能，其用量比普通氧化锌节约30－50％。

另外，纳米粘土、纳米三氧化二铝、纳米二氧化钛等在橡胶工业中的应用也有所进展。由于纳米材料的一系列特异性能对于种类繁多橡胶产品大有用武之地，因此，大力推动纳米材料在传统橡胶工业中的应用意义重大。