白炭黑濕法混煉共沉膠制備關鍵技術包含:天然膠乳預處理;白炭黑表面處理及水分散體制備、白炭黑填充量控制;天然膠乳與白炭黑水分散體液態混合、分散、絮凝和干燥等工藝過程全自動化貫通。濕法混煉橡膠新材料新技術優勢關鍵有:橡膠工業綠色制造、節能減排關鍵方法;滿足綠色輪胎大量添加白炭黑需求;提升白炭黑在橡膠中分散度,改善膠料物理機械性能。濕法混煉概述記者:現在,在中國橡膠業加工混煉過程中,大多采取密煉機干法混煉方法,對于濕法混煉少有提及,您可否先給我們簡單介紹下濕法混煉技術概況？許春華:在橡膠膠料加工過程中,混煉是最關鍵工序,經過混煉將天然橡膠、合成橡膠、補強材料、硫化材料、防老化材料等十數種配合劑均勻混合,制成混煉膠料,成為生產各類橡膠產品原料,所以,混煉膠性能和混煉工藝直接影響橡膠產品加工性能和產品各項使用性能。混煉工藝也是橡膠加工中能耗最高工序,占輪胎生產過程全部能耗40%。但現在中國橡膠工業仍沿用能耗高、產業鏈長、環境保護差機械干煉法,在密煉機中對橡膠/填料/配合劑進行多段混煉,制造每噸混煉膠耗電約400kW·H,年耗電平均達50億kW·H,約合人民幣近40億元。所以,混煉工藝創新改造、節能混煉工藝開發成為橡膠行業中節能方法重中之重。混煉工藝創新關鍵是將現在間歇法混煉向連續法混煉工藝發展,其中低溫一次法混煉和濕法混煉技術是發展前景最好、節能效果最顯著工藝技術。其她還有串聯式密煉機、螺桿擠出等混煉技術,這里關鍵討論白炭黑濕法混煉技術;簡單說,濕法混煉技術是指將經過預先加工炭黑、白炭黑等填料制成水分散體,在液態下與橡膠膠乳充足混合,再經凝聚、脫水、干燥等過程生產橡膠混煉膠方法。與傳統將干膠與炭黑、白炭黑等配合劑在密煉機中進行多段干法混煉完全不一樣。天然膠乳是橡膠膠束粒子在水中懸浮體,橡膠膠束粒子最外部是一層由蛋白質和類脂化合物組成保護層。保護層中物質都含有表面活性劑功效。而白炭黑、炭黑等活性補強劑在液態中吸附了這類表面活性劑會失活,妨礙其與橡膠之間補強機構形成,補強劑因為其極性、比重不一樣,往往與膠乳沉降速度不能匹配,導至補強劑在膠乳體系中分散不易均勻,往往對橡膠性能有所損害。白炭黑分散體制備是將白炭黑與水及處理劑（包含分散劑、清潤劑、防沉降劑等）均勻穩定地分散,制得懸浮液要使濕法混煉達成很好分散和補強效果必需滿足以下基礎條件:1.白炭黑經處理應含有一定親水和親橡膠烴雙親性能,同時白炭黑沉降要小,使白炭黑粒子能夠與膠乳粒子共沉,在橡膠膠料中均勻分布。2.經過生物酶制劑將膠乳中蛋白質盡可能分解為溶于水小分子物,確保白炭黑補強劑能在不失去活性情況下與橡膠烴相互作用,而且作用面積愈大愈好。3.在白炭黑分散體加入到膠乳中時,整個體系應含有一定機械和化學穩定性。即膠乳體系不能立即產生絮凝,而必需留夠充足攪拌混合時間,使白炭黑粒子與膠乳粒子能在機械攪拌作用下充足混合、分散均勻。4.共沉過程應能確保正確填充百分比,預防因所加入白炭黑流失造成共沉膠產品填充量波動。所以,白炭黑濕法混煉共沉膠制備關鍵技術包含:天然膠乳預處理;白炭黑表面處理及水分散體制備、白炭黑填充量控制;天然膠乳與白炭黑水分散體液態混合、分散、絮凝和干燥等工藝過程全自動化貫通。濕法混煉技術中國外研究現實狀況記者:對于濕法混煉這一前沿技術,中國外研究現實狀況怎樣？許春華:約前,德國PKU企業發明了粉末橡膠濕法混煉技術,卡博特企業開發了連續液相混煉工藝生產天然橡膠與炭黑填料母煉膠技術（CN1280534）。在濕混步驟中,將粒狀炭黑填料水漿在高壓形成射流下加入到與膠乳混合凝聚反應器中,目是將彈性體膠乳流與炭黑填料水漿足夠強有力地混合,在出料端之前使炭黑粒狀填料與彈性體基礎上完全凝聚,脫水、干燥后制得稱為CEC材料,采取這種方法能夠大大提升炭黑分散等級。與干法混煉膠相比,此種材料可顯著提升硫化膠性能,包含減小滯后損失、改善耐切割性能和耐屈撓疲憊性能以及提升高填充劑用量時硫化膠耐磨性能。該專利形成了產業化,并由米其林企業買斷。以后,全球相繼出現炭黑、白炭黑濕法混煉橡膠數十項專利,包含法國、美國、日本、韓國等,但均未見產業化生產和應用。卡博特企業和米其林企業又分別在中國申請了原專利產品制造技術和在輪胎中應用專利。伴隨中國節能減排和綠色輪胎事業需求和發展,多年來,“橡膠與白炭黑、炭黑濕法混煉共沉膠新材料”技術開發成為熱點,尤其是5月由國家橡膠與輪胎工程技術研究中心組織中國研究院校、相關企業建立了專題研究組,進行了大量研究和開發,已取得授權和申報發明專利十余項;6月中國化工報分別對株洲安寶麟鋒新材料有限企業和杭州中策橡膠企業開發濕法混煉技術進行了報道。其中由株洲安寶麟鋒新材料有限企業開發《濕法混煉天然橡膠料制備方法》已率先取得國家發明專利（專利號:ZL0064299.3）。產品分別在廣州華南輪胎企業和青島賽輪企業試制了輪胎,于經過中國石油和化學工業聯合會組織技術結果判定,并聯合北京萬向新元科技開發企業和云南西雙版納勐臘曼莊橡膠有限企業建成了含有較高自動化水平中國第一條濕法混煉橡膠產業化裝置。該項目建設成功不僅是濕法混煉生產技術重大突破,也對中國天然橡膠自動化生產水平提升含相關鍵意義。杭州中策橡膠企業在海南天然橡膠生產基地試制了添加白炭黑和炭黑濕法混煉膠,并用于本企業輪胎生產,混煉膠日產量依據需求生產1~5t,可生產全鋼子午線輪胎100~300條,產品性能與傳統工藝相比有顯著提升。軟控股份怡維怡研究院也開展了大量研究開發工作,在材料、工藝設備和建立本身產業鏈方面進行了全方面計劃,申請數項專利正在審查或公開階段,可望在年內實現產業化。東北助劑有限企業是新中國成立后最早生產橡膠促進劑企業,多年來在開展濕法混煉技術方面十分關注,并與云南天然橡膠生產企業合作,試產濕法混煉共沉橡膠已在不少企業進行實際應用試驗,逐步實現產業化。華南理工大學王煉石教授是中國濕法混煉技術開發帶頭人之一,王教授率領她團體在濕法混煉基礎原理、炭黑和白炭黑表面處理、配合技術及生產工藝方面進行了大量研究,發表了很多論文,對以后人研究開提議了關鍵推進作用。北京化工大學、青島科技大學、相關院所及相關企業從事該項研究開發結果都在不停涌現,上海雙錢輪胎企業等輪胎企業也已積累了相當應用技術經驗;5月,由中國化工學會化工新材料委員會和國家橡膠與輪胎工程技術研究中心聯合在云南西雙版納召開“濕法混煉共沉橡膠新材料技術與推廣論壇”經過廣泛交流和自動化生產線現場示范必將深入推進濕法混煉新技術、新材料發展和應用,為中國橡膠工業節能降耗和綠色輪胎產業發展提供有力支撐。8月國家科技部相關濕法混煉橡膠新技術國家科技支撐計劃已經過立項,項目目標是分別建成合成橡膠和天然橡膠萬噸級示范性生產線,項目實施和推廣將加速滿足中國輪胎工業需求。濕法混煉橡膠新材料新技術優勢記者:相對于干法混煉,濕法混煉有哪些優勢？許春華:濕法混煉是一套新興生產工藝技術,與干法混煉相比,關鍵有以下三個優勢:1.橡膠工業綠色制造、節能減排關鍵方法中國GDP占全世界9.5%,能源消耗卻占全世界17.5%。在大力提倡節能減排、實現低碳經濟大環境下,開發、應用、推廣節能方法,降低在橡膠制品生產過程中能量消耗,充足實現水資源和廢舊資源綜合利用,發展循環經濟,給企業帶來重大社會經濟效益,是十分必需。濕法煉膠實現了連續混煉過程,簡化了混煉程序、降低了混煉設備、能源和勞動力投入,所以大大降低了混煉成本,降低設備投入達50%以上,因為關鍵填料炭黑、白炭黑是在液態下與膠乳混合進行濕法煉膠與傳統煉膠相比節能效果顯著。依據中橡協材料研究檢測中心對不一樣企業提供濕法膠產品采取1.0L小密煉機混煉能耗檢測,濕法與干法（白炭黑含量50～60份）相比能耗平均下降30%左右。華南輪胎企業在全鋼子午線輪胎試驗中白炭黑含量30份,其濕法膠采取工廠F370和GK270混煉其濕法膠能耗下降20%。如前述,通常工廠通常1噸混煉橡膠耗電400度,輪胎企業用膠約560萬t,節能、節電效益將十分可觀。2.滿足綠色輪胎大量添加白炭黑需求1992年法國米其林率先開發了綠色輪胎（Silicagreemtyre）,是全球輪胎工業又一次重大革命,綠色輪胎是填充大量白炭黑輪胎,它最關鍵技術指標是降低輪胎滾動阻力15%~20%。節省燃油0.5L/100km約5%~7%,百公里降低二氧化碳排放1.2kg。歐盟數據表明;全球18%CO2排放與道路交通相關,24%道路車輛CO2排放與輪胎相關,同時汽車20%~30%燃油油耗與輪胎相關。據測算假如全球汽車都將使用綠色輪胎,每年可節省200億升汽油,降低5000萬tCO2排放。而中國現在行駛輪胎如全部采取綠色輪胎每年可節油41萬噸,帶來近30余億元經濟效益。降低CO2排放300萬t以上,十分可觀。另外,輪胎行駛過程磨損占因磨損產生顆粒物質10%左右。可見發展和應用綠色輪胎提升輪胎使用性能含相關鍵戰略意義,切不可等閑視之。綠色輪胎與白炭黑（SiO2）使用是密不可分,只有添加大量白炭黑才能達成綠色輪胎標準,而因為白炭黑粒子極細、易飛揚、易團聚,采取一般混煉方法極難將30份以上白炭黑添加和分散到橡膠中去,而生產高分散白炭黑在技術和成本上都有較大難度。所以,怎樣在橡膠中添加大量白炭黑成為制造綠色輪胎瓶頸。濕法混煉實現了在液態條件下大量添加白炭黑可能;現在,中國開發該技術企業,已經實現了100份天然橡膠添加50份或60份白炭黑效果,為制造綠色輪胎提供了基礎條件。廣州華南輪胎和杭州中策輪胎在全鋼子午線輪胎研究數據表明:輪胎滾動阻力有顯著下降、節油效果顯著。以杭州中策輪胎12R22.516PR全鋼子午線輪胎為例:輪胎滾動阻力下降15%（提升一個等級）,可節油3%~4%。輪胎生熱下降了約10%,耐久和高速性能也上了一個檔次。同時上述輪胎經五個月裝車里程對比試驗,單耗完全和N234炭黑胎面膠相當,可達12000km/mm以上。與一般干法混煉相比,濕法混煉白炭黑配方輪胎試驗統計節油2.56%,若正常配方按油耗28L/100km,油價按7元/L,行駛里程25萬km計,可節油1792L,單胎可節省2090.6元油費,相當可觀,達成綠色輪胎指標。同時,濕法混煉從根本上處理了白炭黑飛揚帶來環境污染,含相關鍵環境保護意義,且白炭黑作為取之不盡非化石原料起源對社會貢獻,行業可連續發展含相關鍵價值。伴隨技術不停推進和社會發展,綠色輪胎與綠色制造不停聯絡起來,大家現在眼中綠色輪胎已不僅是“硅輪胎”,而是將輪胎全生產過程綠色化作為戰略目標;包含綠色材料、綠色產品、綠色工藝,也包含產品終端綠色服務,以及資源綜合利用等。依據歐盟《1222/200G/EG》法規,1月開始實施輪胎標簽法,如圖2所表示;即對輪胎最關鍵三項性能如燃油消耗（以輪胎滾動阻力數據表征）、輪胎濕滑性能和輪胎噪音,經過權威檢測,分別依據測試結果以不一樣等級來表示,如滾動阻力和濕滑性能從好到差分為A、B、C、D、E、F、G七個等級,噪音小于72分貝。美國、日本、韓國、巴西等均已實施或提出了實施標簽法動議,中國出口到歐盟輪胎占全部出口輪胎15%,實施輪胎標簽法勢在必行,中國已制訂了中國綠色輪胎產業化法規;所以,“綠色輪胎”越來越多地擔當起帶動中國輪胎產業新一輪革命性發展關鍵使命,濕法混煉技術必將在其中擔當關鍵角色。綠色輪胎發展必將帶動相關產業綠色化,實現綠色制造。推進中國輪胎工業技術進步。3.提升白炭黑在橡膠中分散度,改善膠料物理機械性能依據中橡協材料研究檢測中心分別對該企業提供濕法膠產品進行檢測。試驗部分結果以下:試驗配方包含基礎性能判定配方、半鋼和全鋼子午胎胎面膠配方,其中半鋼胎面中因為并用BR、SBR,故濕法NR白炭黑含量約30份,而全鋼胎面均為NR,采取白炭黑含量60份濕法膠,部分配方為提升磨耗性能添加少許炭黑。通常,濕法橡膠炭黑分散度較一般干法提升1～2個等級（用炭黑分散度測定儀檢測,對純白炭黑膠料可加入0.8份防老劑4020作用染色）。因為分散效果提升,加上濕法橡膠未經塑煉分子量高,膠料物理機械性能有顯著提升.拉伸強度:基礎性能判定配方可達25MPa,比干法提升20%;全鋼胎面膠通常可達25MPa,有達成29MPa甚至更高,基礎滿足輪胎需求,半鋼胎面膠通常在18MPa左右,均可滿足輪胎需求。彈性顯著提升;提升幅度在15%~20%。生熱顯著下降;下降幅度在20%~30%。耐撕裂和耐切割性能有一定提升。純白炭黑濕法橡膠磨耗性能略有下降;阿克隆磨耗值偏高約20%,但據杭州中策報道,實際里程磨耗性好,單耗有所提升,另在配方中添加少許炭黑可改善其磨耗性能。混煉膠門尼粘度大幅下降,通常比干法下降約10個門尼值,有效地改善膠料加工性能。4.提升中國天然橡膠生產自動化水平溫法混煉自動化裝備記者:針對濕法混煉工藝,中國是否有與其相對應自主研制自動化裝備？使用效果怎樣？許春華:天然膠是橡膠工業關鍵原材料,依據國際橡膠研究組織公布,全球橡膠消耗量2370萬t,天然橡膠關鍵生長在赤道周圍南、北回歸線之間南北緯18°以內,中國由19開始建立橡膠園,不過1949年產量僅為200t,1952年黨中央號召大面積種植天然橡膠以來,中國天然橡膠產業才取得真正發展,發明了北緯18~24°大面積種植天然橡膠奇跡,這項技術取得國家技術發明一等獎。同時,橡膠樹優良引種選育與大面積推廣應用技術取得國家科技進步一等獎,但畢竟受到自然條件限制,中國天然膠產量不太可能超出100萬t,達成歷年最高水平為86萬t,而總需求為420萬t,80%以上需要進口。而且,中國天然橡膠生產一直屬勞動密集型、勞動強度大、工作環境差、自動化水平很低、產品質量不穩定;為滿足下游橡膠工業需求,改善勞動條件,提升勞動生產率,穩定產品質量,實現天然橡膠生產連續化、自動化是有十分重大意義。由北京萬向新元科技有限企業、株洲安寶麟鋒新材料企業和云南西雙版納勐臘曼莊橡膠廠共同開發研制多功效自動化濕法共沉膠連續生產線也是一條非常含有示范意義天然橡膠自動化生產裝置。根本改變天然橡膠初加工產品傳統生產工藝步驟,