中國橡膠工業(yè)原材料和工藝技術(shù)的綠色化進(jìn)展
發(fā)布時間：2012/05/17 作者: 中國橡膠工業(yè)協(xié)會 許春華 來源: 中國橡膠網(wǎng)
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1 中國橡膠工業(yè)的現(xiàn)狀
1.1 各類橡膠產(chǎn)品持續(xù)穩(wěn)定發(fā)展
進(jìn)入21世紀(jì)以來，我國橡膠工業(yè)始終保持健康快速的發(fā)展，已經(jīng)成為世界橡膠工業(yè)的大國，并正向世界橡膠工業(yè)的強(qiáng)國邁進(jìn)。表1是我國近十年來的橡膠消耗量，它是橡膠工業(yè)發(fā)展的重要標(biāo)志。自2002年以來，我國生膠消耗量連續(xù)9年保持世界第一，平均遞增為9.7%，根據(jù)世界橡膠組織報道2010年全球橡膠消耗量為2416萬噸，而我國為645萬噸，約占全世界的1/4。表2是十年來我國橡膠工業(yè)總產(chǎn)值數(shù)據(jù)（國家統(tǒng)計局發(fā)布），平均遞增率達(dá)22.5%。2005年我國輪胎產(chǎn)量躍為世界第一，連續(xù)七年保持世界第一，2011年子午化率已達(dá)87%，轎車輪胎的子午化率達(dá)100%，如表3示。我國管帶、膠帶、自行車胎和膠鞋等產(chǎn)品產(chǎn)量在世界上也名列前茅。
表1 2001年以來我國橡膠消耗量 （萬噸）
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年度
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2001
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2002
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2003
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2004
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2005
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2006
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2007
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2008
|
2009
|
2010
|
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消耗量
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279
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306
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310
|
340
|
400
|
450
|
505
|
550
|
588
|
645
|
|
遞增率(%)
|
7.2
|
9.7
|
1.3
|
9.7
|
17.6
|
12.5
|
12.6
|
12.2
|
6.9
|
9.7
|
表2 2001年以來我國橡膠工業(yè)總產(chǎn)值 (億元)
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年度
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2001
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2002
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2003
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2004
|
2005
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2006
|
2007
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2008
|
2009
|
2010
|
|
工業(yè)總產(chǎn)值
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894
|
1065
|
1313
|
1624
|
2189
|
2735
|
3400
|
4107
|
4775
|
5059
|
|
遞增率(%)
|
10
|
20
|
23
|
24
|
34
|
25
|
26
|
20
|
15
|
27
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表3 2001年以來輪胎產(chǎn)量及增長率
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2001
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2002
|
2003
|
2004
|
2005
|
2006
|
2007
|
2008
|
2009
|
2010
|
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輪胎總產(chǎn)量（萬條）
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12300
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14000
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16500
|
21000
|
25000
|
28000
|
33000
|
35000
|
38000
|
44300
|
|
增長率（%）
|
9.5
|
13.8
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17.9
|
27.3
|
19.1
|
12.0
|
17.9
|
6.1
|
8.6
|
16.6
|
|
子午胎產(chǎn)量（萬條）
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4250
|
5400
|
7600
|
10960
|
14850
|
18100
|
23000
|
26365
|
30000
|
37500
|
|
增長率（%）
|
17.8
|
27.1
|
40.7
|
44.2
|
35.5
|
22.0
|
27.8
|
14.6
|
13.8
|
25.0
|
|
輪胎子午化率（%）
|
35
|
39
|
46
|
52
|
59
|
64
|
70
|
75
|
79
|
84.7
|
1.2 建立創(chuàng)新機(jī)制、堅持科學(xué)發(fā)展
“十五”、“十一五”期間，國家科技部在橡膠行業(yè)分別組建了“國家橡膠助劑工程技術(shù)研究中心”、“國家輪胎工藝和控制工程技術(shù)研究中心”、國家炭黑材料工程技術(shù)研究中心”。國家發(fā)改委在2011年分別組建了輪胎工業(yè)原材料、裝備和輪胎工藝技術(shù)兩個國家重點實驗室，為企業(yè)搭起了科技創(chuàng)新的平臺。
國家發(fā)改委批準(zhǔn)組建的“國家認(rèn)定的技術(shù)中心”已發(fā)展至18個，分別是三角集團(tuán)、華南輪胎、軟控股份、風(fēng)神輪胎、貴州輪胎、成山集團(tuán)、雙星集團(tuán)、雙錢輪胎、天津賽象、益陽橡機(jī)、桂林橡機(jī)、神馬集團(tuán)、興達(dá)鋼簾線、安徽中鼎、株洲時代、廣東巨輪模具、黃海輪胎、玲瓏輪胎等。
2008年始，國家重新認(rèn)定了一大批高新技術(shù)企業(yè)，在國家的大力支持下，橡膠企業(yè)不斷完善自身的技術(shù)創(chuàng)新體系，建立上下游結(jié)合，產(chǎn)學(xué)研結(jié)合的創(chuàng)新機(jī)制，建立技術(shù)中心，加強(qiáng)人才建設(shè)，不斷優(yōu)化產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，提高效益、降低能耗、加大科研投入，以科學(xué)發(fā)展觀統(tǒng)領(lǐng)企業(yè)發(fā)展，企業(yè)已逐步成為科技進(jìn)步的主戰(zhàn)場。
“十一五”期間，國家科技部先后投入2億余元資金支持橡膠行業(yè)的重大科技項目，分別是芳綸材料的開發(fā)應(yīng)用、跑氣保用安全子午線輪胎、高速動車減振橡膠配件、鐵路橋梁橡膠支座、36.00R51為代表的超巨型工程子午線輪胎、數(shù)字化成套橡膠裝備和檢測設(shè)備、溴化丁基膠、異戊橡膠、稀土順丁膠、高熱穩(wěn)定性不溶性硫黃、橡膠均勻劑、橡膠助劑的清潔生產(chǎn)工藝和三廢治理、翻新輪胎技術(shù)等，這些項目已形成大批科技成果，培養(yǎng)了一大批科技創(chuàng)新帶頭人，大大促進(jìn)了行業(yè)的科技進(jìn)步和產(chǎn)業(yè)化水平。
國家科技部中小型企業(yè)的創(chuàng)新基金項目自1999年創(chuàng)建以來，，橡膠行業(yè)每年均有幾十個項目獲得國家支持，主要集中在各類橡膠制品企業(yè)和橡膠助劑企業(yè)，僅橡膠助劑行業(yè)就有五十余項，創(chuàng)新基金項目對支持中小型企業(yè)的成長和發(fā)展起了重要的推動作用，企業(yè)也在實施過程中做大、做強(qiáng)。
十年來橡膠行業(yè)獲得的國家級科技獎勵項目如表4所示。
表4 2001-2010國家級科技獎勵項目
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成果名稱
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完成單位
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獎勵等級
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獲獎時間
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同步轉(zhuǎn)子密煉機(jī)
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青島化工學(xué)院
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國家科技進(jìn)步二等獎
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2001年
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6000噸/年子午胎專用硅烷偶聯(lián)劑
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南京曙光化工總廠
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國家科技進(jìn)步二等獎
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2002年
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萬噸級/油、油/氣新工藝炭黑生產(chǎn)技術(shù)
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炭黑工業(yè)研究設(shè)計院
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國家科技進(jìn)步二等獎
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2002年
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子午胎專用新結(jié)構(gòu)鋼簾線生產(chǎn)技術(shù)
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江蘇興達(dá)鋼簾線公司
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國家科技進(jìn)步二等獎
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2004年
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高精密度自動物料輸送稱重配料系統(tǒng)及產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用
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青島高校軟控股份公司
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國家科技進(jìn)步二等獎
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2004年
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親核芳環(huán)取代氫新途徑及液相催化氫化新方法制備RT-培司
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山東圣奧化工有限公司
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國家科技進(jìn)步二等獎
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2004年
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3萬噸/年丁基橡膠生產(chǎn)技術(shù)
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北京化工大學(xué)
燕山石化公司橡膠廠
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國家發(fā)明技術(shù)二等獎
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2006年
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巨型工程子午胎成套生產(chǎn)技術(shù)和裝備開發(fā)
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三角集團(tuán)有限公司
天津賽象科技公司
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國家科技進(jìn)步一等獎
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2007年
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高性能新型彈性體（TPV）的動態(tài)硫化制備技術(shù)
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北京化工大學(xué)
山東道恩公司
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國家技術(shù)發(fā)明二等獎
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2008年
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超低斷面抗?jié)窕驮肼暢擞米游缇€輪胎
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山東玲瓏有限公司
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國家科技進(jìn)步二等獎
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2010年
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上述成果包含了各類橡膠原材料及清潔生產(chǎn)工藝、配套裝備和子午線輪胎成套技術(shù)。涉及了橡膠工業(yè)的主要領(lǐng)域，且成果均形成了產(chǎn)業(yè)化規(guī)模，取得重大社會效益和經(jīng)濟(jì)效益，形成了自主知識產(chǎn)權(quán)。其中RT-培司的清潔工藝技術(shù)極大地促進(jìn)了我國橡膠助劑清潔工藝的開發(fā)，并取得了美國337調(diào)查案的全勝，影響重大。“巨型工程子午胎成套生產(chǎn)技術(shù)和裝備的開發(fā)”是橡膠行業(yè)唯一的國家科技進(jìn)步一等獎項目。
目前，中國橡膠助劑工業(yè)、再生膠循環(huán)利用產(chǎn)業(yè)和橡膠裝備產(chǎn)業(yè)在產(chǎn)品數(shù)量、質(zhì)量、綠色化工等方面已經(jīng)進(jìn)入世界強(qiáng)國的行列；“十二五”是我國橡膠工業(yè)由大國向強(qiáng)國發(fā)展的關(guān)鍵時期，在科學(xué)發(fā)展觀的指導(dǎo)下，中國橡膠人的共同努力下，中國橡膠工業(yè)將有更多的產(chǎn)業(yè)進(jìn)入世界前列，實現(xiàn)我國民族橡膠工業(yè)的高起點的跨越。
2 掀起綠色浪潮 發(fā)展低碳經(jīng)濟(jì)
2.1 降低能耗就是增加財富
低碳經(jīng)濟(jì)主要指低能耗、低排放和低污染。隨著全球氣候的變化，關(guān)注環(huán)保、發(fā)展低碳經(jīng)濟(jì)已經(jīng)成為國際社會主流的發(fā)展戰(zhàn)略，低碳產(chǎn)業(yè)、低碳技術(shù)、低碳產(chǎn)品已成為全球經(jīng)濟(jì)發(fā)展的新增長點。我國政府實施了鼓勵發(fā)展低碳經(jīng)濟(jì)的一系列政策，明確提出把發(fā)展低碳經(jīng)濟(jì)作為實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的長期任務(wù)，并承諾至2020年，中國單位國內(nèi)生產(chǎn)總值二氧化碳排放比2005年下降40%-45%；其中非化石能源占一次能源消費(fèi)的比重達(dá)到15%左右，森林面積比2005年增加4000萬公頃、森林蓄積量比2005年增加13億立方米。
世界各國也提出了減低CO2排放的目標(biāo)，2005-2020年，美國為17%，日本為25%，印度為20%-25%，韓國為30%，歐盟1990-2020年降低溫室氣體排放20%。歐盟還明確提出了提高能源效率的目標(biāo)，與1990年相比，2020年能耗減少20%，每年減少7.4億噸溫室氣體排放，每年減少1000億歐元的能源成本。可見，降低能耗就是增加財富！
中國GDP占全世界的9.5%，而能源消耗卻占全球的19.5%，中國是能源消耗大國，在當(dāng)前復(fù)雜的國際經(jīng)濟(jì)形勢面前，加上國內(nèi)部分資源的短缺，掀起綠色浪潮，加強(qiáng)精細(xì)化管理，向節(jié)能挖潛、向節(jié)能要效益，實現(xiàn)低碳、綠色、環(huán)保、高效是行業(yè)實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的重要措施之一。
2.2 實施輪胎標(biāo)簽法 推動綠色制造
歐盟有關(guān)數(shù)據(jù)表明，全球18%的二氧化碳排放與道路交通有關(guān)，而汽車20%-30%的燃油消耗與輪胎相關(guān)，24%的道路車輛二氧化碳排放量與輪胎相關(guān)。有數(shù)據(jù)表明，降低子午線輪胎滾動阻力20-30%，節(jié)油可達(dá)5-7%，每百公里二氧化碳排放量減少400g，如果全國轎車全部使用低滾動阻力輪胎，每年能降低油耗41萬噸以上，減少二氧化碳排放300萬噸以上，按全世界計算則每年可節(jié)省200億升汽油，減少二氧化碳排放5000萬噸。因此提高輪胎在道路交通中的能源效率，對發(fā)展低碳經(jīng)濟(jì)是十分有效的。這也是自1992年米其林開發(fā)綠色輪胎以來的巨大意義;據(jù)米其林統(tǒng)計，從1992年推出第一款綠色輪胎到2011年10月10日，米其林輪胎在全球共節(jié)省燃油146億升，減少二氧化碳排放367億千克。米其林要做的就是繼續(xù)發(fā)揮優(yōu)勢，不斷研發(fā)適應(yīng)市場需求的節(jié)油綠色輪胎產(chǎn)品。
歐盟于2009年11月25日正式通過了779號《歐洲議會和歐盟理事會關(guān)于燃料效率及其他必要參數(shù)的輪胎標(biāo)簽指令》即1222/2009/EG法規(guī)。并于2012年11月1日起正式實施。
該標(biāo)簽將輪胎效率即滾動阻力、濕滑性能和輪胎噪音三個指標(biāo)劃分為A.B.C.D.E.F.G共7個等級，按最佳到最差以綠“A”到紅“G”標(biāo)志標(biāo)示，如圖1所示。我國出口歐盟輪胎約占出口量的15%。因此，標(biāo)簽法直接涉及我國輪胎的質(zhì)量。有統(tǒng)計數(shù)據(jù)表明我國目前有36%輪胎達(dá)不到標(biāo)簽法第一階段要求，50%達(dá)不到第二階段要求。
圖1 歐盟輪胎標(biāo)簽圖
應(yīng)對標(biāo)簽法，我國輪胎制造業(yè)首先應(yīng)加大對綠色輪胎的技術(shù)開發(fā)力度，只有符合環(huán)保要求的輪胎產(chǎn)品才能得到綠色通行證。據(jù)了解，在今年10月17日，歐盟輪胎與橡膠制造商(ETRMA)公布了對9個品牌輪胎的多環(huán)芳烴含量的檢測結(jié)果，10條輪胎超出限值，其中9條是中國輪胎。此前在3月1日公布的結(jié)果中12條不合格輪胎均為中國產(chǎn)品。
綠色輪胎、節(jié)能輪胎旨在節(jié)能、安全、環(huán)保，其經(jīng)濟(jì)效益和社會效益十分顯著。僅據(jù)上海雙錢輪胎幾種產(chǎn)品的統(tǒng)計，節(jié)能環(huán)保輪胎比普通輪胎平均減重3.5KG，按100萬條輪胎計，可節(jié)省原材料3500噸，以平均原材料價格2.5萬元/噸計，可節(jié)省8750萬元，采用氮?dú)饬蚧裙に嚧胧?，可?jié)能385萬元，年經(jīng)濟(jì)效益達(dá)到9135萬元。在社會效益方面，節(jié)油和降低二氧化碳排放效果明顯；以雙錢輪胎用戶反饋數(shù)據(jù)為例，按平均油耗下降4%計，每條輪胎可節(jié)省270升柴油，同樣以生產(chǎn)100萬條節(jié)能環(huán)保輪胎計算，共計可節(jié)省2.7億升柴油，以柴油價7.5元/升計，可節(jié)省約20.25億元，按每升柴油二氧化碳排放2.6765kg，100萬條輪胎二氧化碳排放量可減少72.27萬噸，十分可觀。三角集團(tuán)為通用公司開發(fā)的專用OE輪胎，采用特殊的配方、結(jié)構(gòu)設(shè)計，可有效降低滾動阻力20%以上。風(fēng)神輪胎開發(fā)的全鋼載重子午線輪胎，全部采用通過歐盟REACH法規(guī)的綠色材料和自主開發(fā)的相關(guān)工藝，產(chǎn)品的節(jié)油提高5%，華南輪胎公司開發(fā)的高速安全、節(jié)能環(huán)保輪胎，玲瓏公司的低斷面、低噪音輪胎也取得顯著的綠色、節(jié)能效果。
當(dāng)然應(yīng)對標(biāo)簽法，我國的檢測技術(shù)、認(rèn)證制度是亟待提高的，特別是我國還沒有建成輪胎試驗場，無法對輪胎產(chǎn)品進(jìn)行全方位、深層次的檢測和提供準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)，成了我們實現(xiàn)標(biāo)簽法的一大障礙。
實現(xiàn)綠色制造的基礎(chǔ)是原材料和工藝技術(shù)。
3 我國橡膠工業(yè)主要原材料的綠色化進(jìn)展
加大產(chǎn)品結(jié)構(gòu)調(diào)整，大力發(fā)展安全、節(jié)能、環(huán)保的原材料是綠色制造的基礎(chǔ)之一。原材料的綠色化應(yīng)包括材料的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、生產(chǎn)工藝和使用的全過程，并逐步減少石油原料的比例。表5是我國各類原材料的生產(chǎn)情況，其中橡膠助劑、炭黑和鋼絲骨架材料均是世界生產(chǎn)和消耗最大的國家。
表5 2001年以來主要橡膠原材料增長 （萬噸）
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產(chǎn)品名稱
|
2001
|
2002
|
2003
|
2004
|
2005
|
2006
|
2007
|
2008
|
2009
|
2010
|
|
合成橡膠
|
105.2
|
113.3
|
127.2
|
138.0
|
163
|
184
|
222
|
238.3
|
275.5
|
310
|
|
天然橡膠
|
47.8
|
52.7
|
56.5
|
57.4
|
51.1
|
53.8
|
58.8
|
54.8
|
63.0
|
68.7
|
|
炭 黑
|
76.3
|
82.6
|
101.9
|
138.1
|
161
|
185
|
230
|
243
|
283.0
|
337.5
|
|
橡膠助劑
|
13.8
|
18.0
|
20.6
|
24.6
|
29.8
|
38.9
|
47.0
|
51.7
|
59.5
|
70.1
|
|
鋼簾線
|
5.0
|
8.9
|
16.0
|
30.9
|
46.0
|
56.2
|
72.5
|
69.5
|
91.6
|
120.4
|
|
聚酯簾線
|
1.2
|
1.8
|
1.7
|
2.4
|
2.3
|
4.6
|
7.6
|
7.1
|
8.6
|
11.7
|
|
錦綸簾線
|
22.8
|
23.6
|
25.6
|
31.6
|
32.5
|
26.6
|
27.0
|
24.3
|
24.7
|
26.8
|
3.1 推動新型橡膠產(chǎn)業(yè)發(fā)展
天然橡膠和合成橡膠是橡膠工業(yè)主要原材料，2010年全球橡膠消耗量2416萬噸，我國2010年耗膠645萬噸，其中天然膠消耗289萬噸，合成橡膠256萬噸。我國由于受自然條件的影響，天然橡膠的產(chǎn)量僅68.7萬噸，75%以上需要進(jìn)口。
3.1.1 天然橡膠
杜仲橡膠是目前世界上除三葉天然橡膠以外的最具有開發(fā)前景的天然橡膠資源，我國杜仲的種植面積已有35萬公頃；根據(jù)我國的地理位置，適宜種植的面積約有1000萬公頃以上，發(fā)展?jié)摿艽蟆?/span>
杜仲膠的化學(xué)結(jié)構(gòu)是反式聚異戊二烯，與順式結(jié)構(gòu)的天然橡膠有所不同，是補(bǔ)充天然橡膠的重要綠色途徑。
經(jīng)過幾十年的科研開發(fā)，杜仲橡膠的提取技術(shù)有了重要進(jìn)展，目前實現(xiàn)杜仲橡膠產(chǎn)業(yè)化的瓶頸仍然是提取成本高和加工性能較差等原因。中國橡膠工業(yè)協(xié)會已在2011年組建了“杜仲產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟“，大力推動杜仲產(chǎn)業(yè)鏈的發(fā)展和杜仲的綜合利用，促進(jìn)其形成橡膠新興產(chǎn)業(yè)。
德國和美國科學(xué)家發(fā)現(xiàn)蒲公英可望成為生產(chǎn)橡膠的植物，他們解決了蒲公英膠乳的采集技術(shù)，預(yù)計1公頃種植面積可獲得500-1000公斤乳膠。
3.1.2 新型合成橡膠
3.1.2.1 異戊橡膠
異戊橡膠是與天然橡膠化學(xué)結(jié)構(gòu)完全相同的合成橡膠，隨著C5資源綜合利用技術(shù)的開發(fā)，異戊橡膠的合成有了可靠的基礎(chǔ)。全世界異戊橡膠生產(chǎn)主要集中在俄羅斯、美國、日本和荷蘭。2010年產(chǎn)量分別是51.2萬噸、9萬噸、8.6萬噸和1.5萬噸。
我國自2010年廣東茂名魯華化工1.5萬噸/年和青島伊科斯3萬噸/年裝置建成后，還有吉林石化6萬噸、遼寧盤錦振奧化工5萬噸、山東淄博魯華5萬噸、青島伊科斯4萬噸等擴(kuò)建項目紛紛在建，中國將成為未來幾年世界上異戊橡膠生產(chǎn)能力的主要增長區(qū)，由于異戊橡膠基本可等量替代天然橡膠，其市場前景十分廣闊。
與杜仲橡膠結(jié)構(gòu)相同的合成反式異戊橡膠（TPI），2006年已在青島科技大學(xué)方泰材料公司建成500噸/年中試裝置。計劃在2012年建成3萬噸/年裝置。
3.1.2.2 集成橡膠
被稱為輪胎膠料“黑三角”的耐磨耗、低滾動阻力、抗?jié)窕阅艿木C合是十分困難的。近年來，通過分子設(shè)計以苯乙烯、丁二烯和異戊二烯為原料。以烷基鋰為催化劑一次合成制得的集成橡膠，簡稱SIBR。該膠具有良好的綜合性能，可以很好地替代多膠共混的材料，大大降低能耗。通過調(diào)整三種材料的不同比例，制造滿足輪胎不同部位需求的橡膠，如美國固特異Cyber的集成膠三種單體的比例St/Ip/Ba為29/50/25,可廣泛用于綠色輪胎。
我國燕山石化公司開發(fā)的SIBR中試產(chǎn)品已順利通過輪胎試制，其加工性能和物理機(jī)械性能完全符合子午線輪胎的需求。
集成橡膠的開發(fā)成功和產(chǎn)業(yè)化是對橡膠加工產(chǎn)業(yè)節(jié)能、降耗、綠色發(fā)展的重大貢獻(xiàn)。
3.1.2.3 聚氨酯輪胎胎面膠
聚氨酯橡膠具有極好的耐磨性、抗刺扎性和低的滾動阻力，滾動阻力比普通胎面膠低50%，且加工簡易，可采用澆注方法，大大節(jié)省能耗。因此，聚氨酯橡膠是制造綠色輪胎胎面膠的優(yōu)良材料。但由于它的生熱、濕滑和與橡膠的粘合性能差等缺點，在輪胎中的應(yīng)用受到制約。
近幾年，華南理工大學(xué)華工百川的工程技術(shù)人員進(jìn)行了大量的研究開發(fā)工作，開發(fā)了互穿網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和表面處理技術(shù)，使上述關(guān)鍵技術(shù)獲得突破，已建成40萬條/年聚氨酯作為胎面膠的子午線輪胎生產(chǎn)線，輪胎產(chǎn)品供不應(yīng)求，實踐證明了低滾動阻力、節(jié)油的明顯效果，這一技術(shù)是開發(fā)綠色輪胎的創(chuàng)新成果，必將取得良好的發(fā)展前景。
此外，非常適合于綠色輪胎的溶聚丁苯橡膠和釹系順丁橡膠在世界著名合成膠生產(chǎn)企業(yè)取得快速發(fā)展，溶聚丁苯橡膠在我國已形成一定產(chǎn)業(yè)化規(guī)模，而釹系順丁尚在開發(fā)之中，該膠的分子量分布窄，有優(yōu)良的物理機(jī)械性能和低的滾動阻力。
3.2 橡膠助劑工業(yè)的綠色發(fā)展
2011年是中國橡膠工業(yè)協(xié)會橡膠助劑專業(yè)委員會十年華誕；十年一路走來，中國橡膠助劑工業(yè)始終堅持科學(xué)發(fā)展，堅持綠色制造，開創(chuàng)了中國橡膠助劑工業(yè)的新紀(jì)元，躋身于世界橡膠助劑強(qiáng)國的行列。
橡膠助劑工業(yè)綠色發(fā)展主要表現(xiàn)在調(diào)整產(chǎn)品結(jié)構(gòu)和開發(fā)清潔生產(chǎn)工藝兩個方面。到目前為止，會產(chǎn)生亞硝胺導(dǎo)致癌癥的有毒有害品種產(chǎn)品大部分已被新品代替，橡膠助劑產(chǎn)品的綠色化率超過90%。多項清潔生產(chǎn)技術(shù)獲得國家科技支撐計劃的支持，數(shù)項成果獲得國家和省部級科技進(jìn)步獎。如對苯二胺類防老劑中間體RT-培司的清潔工藝技術(shù)、硅烷偶聯(lián)劑的全封閉生產(chǎn)技術(shù)、萬噸級NS的生產(chǎn)技術(shù)和水資源綜合利用技術(shù)、一步法高熱穩(wěn)定性不溶性硫黃的生產(chǎn)技術(shù)和次磺酰胺類氧氣、H2O2氧化技術(shù)等均對我國橡膠助劑工業(yè)的發(fā)展起了重要的推動作用，全面實現(xiàn)零排放是橡膠助劑未來的重要目標(biāo)。
2011年我國橡膠助劑的產(chǎn)量為70.1萬噸，為2001年的5倍以上，十年平均遞增為20.8%，總產(chǎn)量占全世界的50%以上，產(chǎn)品30%出口，在全球具有舉足輕重的地位。
2009年和2011年正式出版的“中國橡膠助劑工業(yè)科技發(fā)展報告”和“中國橡膠助劑工業(yè)的清潔生產(chǎn)”作為“姐妹篇”闡述了中國橡膠助劑工業(yè)近10年來在“堅持科技進(jìn)步，以環(huán)保、安全、節(jié)能為中心發(fā)展綠色化工”方針指導(dǎo)下取得的綠色進(jìn)展。
這里要指出的是關(guān)于含多環(huán)芳烴（PAHs）芳烴油的替代問題，芳烴油是指芳香烴的碳原子占油分子中總碳原子的20%-30%以上的油品，它雖不屬橡膠助劑統(tǒng)計范疇，但確是一種重要的橡膠軟化劑，僅橡膠加工行業(yè)年需求量超過20萬噸。
歐盟2005/69/EC法規(guī)對苯并芘（BaP）為代表的8種多環(huán)芳烴予以限制，其產(chǎn)品中的總含量不得超過10mg/Kg，其中BaP小于1mg/Kg。而我國目前基本依靠進(jìn)口，如前述，已有多批輪胎產(chǎn)品因這個指標(biāo)不合格而受到制裁，因此，環(huán)保芳烴油的替代問題迫在眉急。
3.3 低滾動阻力炭黑和高分散白炭黑
低滾動阻力炭黑是世界炭黑生產(chǎn)技術(shù)的一大突破，采用低滾動阻力炭黑可降低輪胎滾動阻力10%左右，節(jié)油2-3%，并可降低輪胎生熱，改善輪胎的使用性能，延長使用壽命。
我國炭黑研究院開發(fā)的DZ系列產(chǎn)品和黑貓公司開發(fā)的HM1107低滯后性能的炭黑，已在子午線輪胎中獲得應(yīng)用，具有良好的綠色效應(yīng)。
1974年德國人首先將白炭黑用于輪胎胎面膠中，1992年法國米其林將大量白炭黑用于轎車輪胎胎面，制造了第一代節(jié)能環(huán)保輪胎，稱為“綠色輪胎”。“綠色輪胎”的滾動阻力比普通子午胎下降20%左右，節(jié)油4-6%。從此，“綠色輪胎”成了子午線輪胎的追求方向，白炭黑在綠色輪胎中的應(yīng)用取得重要進(jìn)展，可以說白炭黑與“綠色輪胎”是不可分割的概念。但由于白炭黑粒子細(xì)、易飛揚(yáng)、易聚集及特殊的表面特性，在橡膠中難以分散，限制了它的應(yīng)用。因此，高分散、易分散白炭黑成為白炭黑發(fā)展的重要目標(biāo)，高分散白炭黑的比表面積大，氮吸附值可達(dá)165±10㎡/g、粒徑小，平均粒徑D50為2.5μm 。高分散白炭黑由于分散性能好，在100份橡膠中可填充50份甚至80份，對實現(xiàn)綠色輪胎制造做出了貢獻(xiàn)。
綠色輪胎又拉動了白炭黑的發(fā)展，預(yù)計2015年，全球白炭黑的消耗量將達(dá)到210萬噸，屆時我國白炭黑將達(dá)到120萬噸，成為全世界生產(chǎn)和消耗最大的國家，對高分散白炭黑需求將隨之增加。
3.4 橡膠骨架材料
新世紀(jì)，橡膠骨架材料產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的調(diào)整取得顯著成效，隨著我國子午線輪胎的發(fā)展，2005年鋼簾線成為我國第一大骨架材料，聚酯簾布也快速增長。在20世紀(jì)50-80年代，尼龍和聚酯代表了合成纖維的先進(jìn)技術(shù)，進(jìn)入新世紀(jì)，芳綸材料成為高性能纖維材料的代表，也是最具綠色效果的纖維材料。
由于芳綸材料與其他各類橡膠骨架材料相比，具有強(qiáng)度高、比重小、熱收縮低、高耐熱和蠕變極小的優(yōu)點，是優(yōu)良的輪胎和管帶的骨架材料。據(jù)廣州市華南輪胎等企業(yè)的試制結(jié)果，在轎車胎中使用，使輪胎重量有明顯下降，滾動阻力平均下降12.8%，節(jié)油3%左右，輪胎的高速性能和耐久性均有較大幅度提高，經(jīng)濟(jì)效益、社會效益十分顯著。
國家對芳綸材料的開發(fā)十分重視，自“六五”規(guī)劃就在軍工口立項，“十五”、“十二五”又多次列入國家支撐計劃和國家“863”計劃。至目前為止，我國已形成了芳綸規(guī)?；a(chǎn)的能力，特別是在輪胎工業(yè)中應(yīng)用對位芳綸已顯示出超群的重要意義。目前，全球?qū)ξ环季]的產(chǎn)能約8.6萬噸，國內(nèi)產(chǎn)能已接近1萬噸。芳綸材料的開發(fā)應(yīng)用將出現(xiàn)新的增長點。
此外，超高分子量聚乙烯材料在橡膠工業(yè)中的應(yīng)用已經(jīng)引起人們的關(guān)注，它的開發(fā)成功將成為橡膠骨架材料的一個重大突破。
4 堅持節(jié)能降耗，開發(fā)綠色工藝技術(shù)
綠色工藝技術(shù)是橡膠工業(yè)節(jié)能降耗的重要保證，如新型混煉工藝、高溫充氮硫化工藝、數(shù)字化、自動化生產(chǎn)技術(shù)及高效節(jié)能生產(chǎn)設(shè)備的開發(fā)應(yīng)用均帶來節(jié)能降耗的顯著效果。
4.1 混煉工藝技術(shù)創(chuàng)新
橡膠混煉是橡膠加工技術(shù)的瓶頸，是產(chǎn)品性能的關(guān)鍵。混煉過程也是橡膠加工中能量消耗最大的部分，其能耗幾乎占輪胎生產(chǎn)的40%，通常1噸混煉膠成品通過密煉機(jī)2-3段的混煉過程，消耗電力達(dá)400千瓦時左右。因此，近年來混煉工藝技術(shù)的創(chuàng)新引起了人們極大的注視；低溫一次法連續(xù)混煉技術(shù)、濕法混煉技術(shù)及螺桿一次連續(xù)混煉等技術(shù)均取得較好的開發(fā)和應(yīng)用效果。
4.1.1 低溫一次法連續(xù)混煉工藝
傳統(tǒng)的煉膠工藝基本都采用密煉機(jī)連續(xù)多段高溫混煉，每一段都經(jīng)過多次反復(fù)高溫加熱冷卻，其中40%的能耗都消耗在加溫降溫的過程中，能耗大、混煉周期長、效率低，大大增加了企業(yè)成本。
低溫一次連續(xù)混煉工藝是將傳統(tǒng)的多段混煉改為一次連續(xù)混煉，即膠料通過密煉機(jī)高溫密煉后，先經(jīng)過第一臺開煉機(jī)冷卻，再通過中央輸送系統(tǒng)對稱地分配到周圍多個開煉機(jī)上進(jìn)行連續(xù)低溫混煉，制得終煉膠，全過程實現(xiàn)自動控制。
低溫一次連續(xù)混煉工藝減少了膠料中間傳遞環(huán)帶，大大節(jié)省了混煉時間，使原材料轉(zhuǎn)化為混煉膠的時間由原來的12小時縮短到30分鐘，降低企業(yè)原材料的占用成本，由于只有一次密煉機(jī)升溫過程，膠料混煉大多在開煉機(jī)上低溫混煉，大大降低了能耗。據(jù)三角輪胎、賽輪公司和貴州輪胎等實際使用介紹，每噸膠耗電可降低10-20%，以三角輪胎為例，由目前行業(yè)平均每噸膠需1100千克標(biāo)煤，降至870千克標(biāo)煤。且由于低溫混煉過程有利于改善炭黑的分散，大大提高膠料的物理機(jī)械性能。
低溫混煉一次混煉工藝技術(shù)已在數(shù)家輪胎企業(yè)采用，并不斷推廣應(yīng)用，軟控股份公司、華工百川公司具備了提供成套設(shè)備能力。
4.1.2 濕法混煉工藝技術(shù)
濕法混煉工藝技術(shù)是將天然橡膠或合成橡膠在乳膠狀態(tài)時直接充入炭黑或白炭黑漿料，制得橡膠-炭黑（白炭黑）共沉橡膠。這是近代橡膠混煉技術(shù)的重大創(chuàng)新，國際上美國卡博特公司首先開發(fā)成功，在米其林應(yīng)用。與傳統(tǒng)的干法混煉工藝相比有如下的優(yōu)越性；
（1） 從根本上解決炭黑或白炭黑在加工過程中粉塵飛揚(yáng)的污染問題。
（2） 優(yōu)化混煉工藝，可減少混煉段數(shù)，縮短混煉時間，提高混煉效率。大大降低混煉能耗，可實現(xiàn)降耗30-40%。
（3） 可大大減少混煉設(shè)備的投資，節(jié)約資金約30%。
（4） 可有效地改善聚合物與填料之間的相互作用，改善分散效果。
?。?span>5） 提高膠料的物理機(jī)械性能和加工性能，實踐表明可降低硫化膠的滾動阻力15-20%。并降低生熱，提高使用壽命。
目前國家輪胎工藝和控制工程技術(shù)中心已組織國內(nèi)產(chǎn)學(xué)研相關(guān)企業(yè)合作，立項進(jìn)行技術(shù)攻關(guān)，已取得良好效果，預(yù)計在2012年可實現(xiàn)規(guī)?；茝V。其生產(chǎn)工藝流程如圖2所示。
圖2 濕法混煉工藝流程
4.1.3 雙螺桿連續(xù)混煉工藝
傳統(tǒng)的密煉機(jī)混煉工藝是將膠料進(jìn)入混煉室、在冷狀態(tài)下起動，需用較大的功率，耗電高；而在混煉過程中，膠料快速剪切所產(chǎn)生的熱量無法排除，一般均控制較短的時間，然后將膠料壓片并迅速冷卻，根據(jù)工藝要求可進(jìn)行二段和三段混煉。
采用雙螺桿連續(xù)混煉工藝，可實現(xiàn)連續(xù)生產(chǎn)、節(jié)能顯著，同時可將膠料剪切過程產(chǎn)生的熱能加以利用，使其提高進(jìn)入雙螺桿混煉段膠料的溫度，這種狀況可顯著節(jié)能能耗，與密煉生產(chǎn)工藝相比，可節(jié)省電能消耗50%以上；同時可實現(xiàn)連續(xù)混煉過程的溫度控制，實現(xiàn)混煉的連續(xù)生產(chǎn)。福建華橡自控技術(shù)公司，青島科技大學(xué)等均在此方面取得重要成果。
4.2 數(shù)字化、信息化、自動化裝備技術(shù)
經(jīng)過幾十年的發(fā)展，我國已成為世界橡膠機(jī)械制造大國，并逐步進(jìn)入世界強(qiáng)國的行列，具備了生產(chǎn)子午線輪胎成套設(shè)備和成品檢測的能力。并在西方市場和世界知名輪胎企業(yè)中占據(jù)穩(wěn)定的市場地位。2010年在世界橡機(jī)排名前三十名中，中國占據(jù)12名。
我國橡機(jī)裝備的新進(jìn)展體現(xiàn)在數(shù)字化、信息化和自動化水平的不斷提高，先進(jìn)設(shè)備技術(shù)充分考慮節(jié)能降耗的原則，提高制造技術(shù)和制造精度，提高產(chǎn)品質(zhì)量，促進(jìn)橡膠加工行業(yè)的科技進(jìn)步，并產(chǎn)生明顯的經(jīng)濟(jì)效益和社會效應(yīng)。這里僅舉幾例
4.2.1 芯片技術(shù)
在輪胎加工成型過程中植入小小的芯片，就可以監(jiān)測輪胎生產(chǎn)全過程的信息和技術(shù)狀況，大大提高了工藝執(zhí)行率，對輪胎產(chǎn)品的質(zhì)量改進(jìn)提供依據(jù)，并有利于對輪胎使用過程中出現(xiàn)的問題進(jìn)行有效的技術(shù)和責(zé)任分析。國家輪胎工藝和控制中心、軟控公司開發(fā)的這一技術(shù)已在賽輪公司的輪胎制造過程中采用，并將在行業(yè)中獲得推廣應(yīng)用，將對橡膠工業(yè)的發(fā)展具有重要的推動作用。
4.2.2 再生膠成型自動化生產(chǎn)線
我國是再生橡膠的生產(chǎn)大國，2010年產(chǎn)量達(dá)270萬噸，成為橡膠資源的重要補(bǔ)充。傳統(tǒng)的廢橡膠再生成型成套設(shè)備采用“四機(jī)一線”的生產(chǎn)線，整條生產(chǎn)線功率220kW，需4人操作，班生產(chǎn)能力為1.5-1.8噸（0.2mm精細(xì)再生膠），耗電約630kWh/t。2010年由常州三橡機(jī)開發(fā)的“再生橡膠翻新機(jī)器人”，實現(xiàn)了“三機(jī)一線”的聯(lián)動裝置，每條生產(chǎn)線只需2人操作，由于從兩機(jī)改造為三機(jī)，減少了1/4設(shè)備投資，并大大提高了生產(chǎn)效率，節(jié)約能源，有效降低了制造成本。班生產(chǎn)可達(dá)2.5-2.8噸產(chǎn)品，裝機(jī)功率下降至165kW，電耗下降至400-420kWh/t，均下降30%左右。
隨著我國再生膠行業(yè)的快速發(fā)展，“翻膠機(jī)器人”將越來越顯示出它的優(yōu)越性，在節(jié)能、降耗、環(huán)保降低成本方面發(fā)揮越來越大的作用。
4.2.3 廢舊子午胎分解有了安全節(jié)能新設(shè)備
隨著我國輪胎子午化率的提高，廢舊輪胎中的子午胎比例也隨之增加，由于子午胎絕大部分均含鋼絲骨架材料，傳統(tǒng)的方法是采用切圈機(jī)、切條機(jī)和切塊機(jī)等“小三樣”進(jìn)行處理，設(shè)備總功率15千瓦左右，噸產(chǎn)品耗能17千瓦時，每小時產(chǎn)量僅0.6噸，安全系數(shù)低、勞動強(qiáng)度大、生產(chǎn)效率低。河南中贏公司開發(fā)了“廢舊輪胎自動安全切割綜合生產(chǎn)線”設(shè)備，開發(fā)了中控數(shù)顯全模塊聯(lián)動設(shè)計，達(dá)到節(jié)能、安全、大大提高生產(chǎn)效率的結(jié)果。設(shè)備總功率僅11千瓦，下降了20%。產(chǎn)品噸耗能僅4千瓦時，下降了76%以上，設(shè)備噪音低于65dB，該設(shè)備不僅在國內(nèi)廣泛使用，還出口至世界15個國家和地區(qū)，創(chuàng)造了巨大的社會經(jīng)濟(jì)效益。
3 資源綜合利用 發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì)
3.1 生產(chǎn)過程能源動力的循環(huán)和代用
在制品生產(chǎn)過程中水、壓縮空氣、蒸汽和電等能源動力消耗是除原材料之外比例最高的生產(chǎn)成本，也是人們經(jīng)常忽視的成本消耗。在節(jié)能降排的綠色化浪潮推動下，諸多企業(yè)對能源動力的循環(huán)和代用引起了廣泛的重視，建立“低碳、綠色、環(huán)保、高效”的新模式，將清潔新能源利用、生產(chǎn)過程中水資源的循環(huán)利用、熱能綜合利用、廢棄物和污染物“零排放”作為重要目標(biāo)。本文僅舉幾例予以說明；
在新能源利用上，三角集團(tuán)、賽輪股份和泰山輪胎等企業(yè)均將利用太陽能資源作為清潔能源措施，三角集團(tuán)投資1.8億元，在工業(yè)園建設(shè)一座太陽能光伏發(fā)電站，規(guī)模為3-5兆瓦，采用該清潔能源，每年可減少二氧化碳排放7647噸。賽輪股份公司擬建設(shè)3.16兆瓦的屋頂薄膜型太陽能發(fā)電系統(tǒng)，項目建成后每年可提供電力450萬度，年均降低生產(chǎn)成本180萬元。泰山輪胎的實踐表明采用太陽能加熱比普通電加熱成本可降低87%左右。
橡膠制品生產(chǎn)硫化工藝需大量蒸汽，很多企業(yè)采用PCL控制，對硫化排放的蒸汽進(jìn)行溫度、壓力、流量的分析檢測，通過物理能量置換將排放蒸汽回收冷凝，冷凝水的溫度通?？蛇_(dá)80℃，可直接進(jìn)入鍋爐循環(huán)使用，既減少煤耗又節(jié)約用水，據(jù)統(tǒng)計可節(jié)約用煤40%左右，水資源節(jié)約30%，產(chǎn)生良好的社會經(jīng)濟(jì)效益。新疆昆侖輪胎公司通過建設(shè)冷凝水閉式循環(huán)節(jié)水系統(tǒng)，將輪胎工藝過程中產(chǎn)生的大量冷凝水回收，大大減少了廢水排放，每年節(jié)約水達(dá)到57024噸，節(jié)約效率為8.81%，每年可節(jié)約標(biāo)煤1015噸，減少煙氣排放5075公斤，減少二氧化碳排放1400.7公斤。達(dá)到節(jié)能、減排和降低成本的目標(biāo)。
5.2 炭黑行業(yè)尾氣綜合利用
我國炭黑工業(yè)至2010年連續(xù)4年產(chǎn)量據(jù)世界第一，而炭黑工業(yè)節(jié)能減排和資源多元化一直是我國炭黑工業(yè)發(fā)展的亮點。尾氣治理和綜合利用，為行業(yè)發(fā)展帶來巨大的效益。據(jù)統(tǒng)計，至2010年我國炭黑工業(yè)尾氣發(fā)電能力達(dá)35.8萬kW、尾氣鍋爐362t/h。目前，新建企業(yè)的尾氣發(fā)電和尾氣鍋爐已成為炭黑生產(chǎn)線的必備裝置，尾氣排放65%獲得利用，年節(jié)約量估計在140萬噸標(biāo)煤以上。
炭黑生產(chǎn)由于反應(yīng)溫度很高，可達(dá)1400℃-1600℃，煙氣所含的能量占整個生產(chǎn)總能量的40%-50%，且尾氣生成量也大，并含部分有毒有害氣體，隨著炭黑工業(yè)的不斷發(fā)展必將進(jìn)一步促進(jìn)炭黑尾氣利用的深入發(fā)展，實現(xiàn)廢氣的資源化利用，進(jìn)一步降低碳排放量。
目前已實現(xiàn)年發(fā)電能力超過2萬kW的企業(yè)有江西黑貓、中橡公司、河北龍星化工、蘇州寶化等。隨著尾氣和各類排放的治理，更多的炭黑企業(yè)將建成優(yōu)美的現(xiàn)代化工廠。
5.3 簾帆布浸漬過程中溶劑的回收和廢氣凈化
簾帆布浸漬過程中,通常都采用大量的溶劑如汽油、甲苯等，它們的回收利用，不僅能實現(xiàn)資源回收，而且對保護(hù)環(huán)境十分重要。以汽油為例，我國開發(fā)的汽油廢氣凈化回收技術(shù)主要流程為：汽油廢氣吸附→水蒸氣脫附→汽油水合物冷凝→汽油和水分離回收。該技術(shù)采用可編程序控制的PLC控制，自動化程度高，整個系統(tǒng)控制精確、穩(wěn)定、可靠。并充分確保系統(tǒng)安全操作，該裝置實際運(yùn)行，汽油廢氣回收率達(dá)80%，排放口清潔空氣的非甲烷總烴度濃度≤1.05mg/m3，低于國家二級排放標(biāo)準(zhǔn)，達(dá)到歐盟Ⅳ級設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)，效果十分顯著。
5.3 輪胎翻新及循環(huán)利用
輪胎翻新是廢舊輪胎循環(huán)利用的一種重要形式，目前，我國輪胎翻新企業(yè)近千家，年產(chǎn)約為2000萬條。至2010年，我國翻新輪胎產(chǎn)量約15000萬條，再生膠總產(chǎn)量270萬噸，膠粉產(chǎn)量接近20萬噸。是廢舊輪胎和橡膠制品再利用的重要成果。
盡管我國翻新輪胎產(chǎn)業(yè)在循環(huán)經(jīng)濟(jì)的推動下，開始步入世界翻新輪胎的生產(chǎn)大國，但翻新輪胎的品種還不齊全，主要集中在公交和貨運(yùn)載重汽車輪胎的翻新，轎車輪胎翻新才剛起步，大型礦用輪胎的翻新率僅占20%左右，航空輪胎僅10%，整體翻新設(shè)備比較落后。因此，為促進(jìn)發(fā)展舊輪胎循環(huán)利用，翻新輪胎企業(yè)要加大技術(shù)創(chuàng)新力度，提高翻新輪胎的品質(zhì)，國家也要繼續(xù)加大對翻新輪胎生產(chǎn)的支持力度，充分實現(xiàn)廢舊輪胎的再利用和資源化。
據(jù)報導(dǎo)，近20年來美國、英國、日本和俄羅斯等國相繼對廢舊輪胎進(jìn)行熱解工藝研究，熱解處理回收的產(chǎn)物通常是氣體10%、液體45%、炭黑35%、鋼絲和纖維10%，熱解氣體仍可作為能源使用，是一項有效處理廢舊橡膠的措施，近年來，我國青島科技大學(xué)等單位研究開發(fā)了廢舊橡膠熱解新技術(shù)，成功地分離了各種產(chǎn)物，獲得國家科技進(jìn)步二等獎，對廢舊輪胎的循環(huán)利用開辟了一條新的路徑。
