为橡胶轮胎业减锌——记新型微纳态、超分散、低锌橡胶硫化活性剂生产的基本工艺

  减锌一直是困扰橡胶轮胎行业的难题。科迈特新材料有限公司研发的新型微纳态、超分散、低锌橡胶硫化活性剂生产工艺，为橡胶轮胎行业提供了一种解决方案，解决了上述难题，入选了《石化绿色工艺名录(2021年版)》。

  氧化锌是橡胶硫化最重要的硫化活化剂，自1912年人们发现氧化锌有硫化活性以来一直沿用至今。但因橡胶轮胎所消耗的锌具有不可回收性，以及作为重金属的锌对环境有害问题。同时，橡胶轮胎胎面行驶过程中会产生碎屑，对水、土壤等造成的环境污染问题也正日益凸显，欧美已出台相关限锌的法规。降低轮胎中锌的含量乃至开发新型活性剂，已成为全世界橡胶轮胎相关行业很重要的研发课题，寻求更绿色环保的高水平发展之路更是成为橡胶轮胎行业的当务之急。

  在一百多年的发展历史中，橡胶轮胎行业所使用的橡胶硫化活性剂一直是间接法氧化锌。尽管该工艺占据主流地位，但早在数十年前，就已经被行业关注到其带来的危害，并开始关注“减锌”课题。如今的橡胶轮胎行业，拥有种类非常之多且需求多样的客户。即便是同一客户，其本身产品类别更是众多。这就要求行业出现全新的“减锌”解决方案，应对当前需求众多的橡胶轮胎行业。

  为了不增加成本，达到等量替代或微调配方等效取代的效果，科迈特研究团队通过深入应用一线，常态化的深度应用技术交流和学习，一直在改进产品设计和升级优化自身产品工艺。最终，他们研发出了新型微纳态、超分散、低锌橡胶硫化活性剂生产的基本工艺，能满足多种种类橡胶的硫化活性需要，解决了行业亟待解决的“减锌”方案难题。

  “该氧化锌生产的基本工艺属于‘液态连续相’，不仅解决了传统的固相研磨工艺中氧化锌分散不均匀的问题，打破了以往固相工艺在万吨级上规模装置的可操作限制。”科迈特研发负责的人介绍，该工艺成功实现了将现有轮胎配方中各部位的使用锌的含量几乎减半，即全钢轮胎胎面含锌可低达1.8PHR(橡胶中添加剂百分含量)，乘用车轮胎胎面含锌量可低达1.1PHR，远远优于欧美现行低锌轮胎的2PHR~3.5PHR。

  据悉，该工艺以基于独创的种子沉积法和原位反应专利技术、创造性地使用超声波和浆料喷射组合实用新型专利技术，制备了新型微纳态、超分散、低锌橡胶硫化活性剂。与传统活性剂“间接法氧化锌”相比，该产品由于特殊的配位聚合体大分子插层包覆结构能显著改善与橡胶相容性，更加有助于其在胶料中的分散，解决纳米氧化锌易团聚等问题。此外，该工艺在等量取代传统氧化锌时，锌含量明显降低，同时降低了橡胶综合加工成本。

  与市场中的混配类、无机钙锌的低锌活性氧化锌相比，该款产品自身分散性高，活性成分氧化锌纳米粒子无团聚，以及其有机配位载体本身就是橡胶的润滑剂优势，与橡胶的相容性极高，以此来实现了在橡胶混炼胶中高效分散。

  该生产工艺经中国石油和化学工业联合会鉴定为国内外首创，工艺路线达国际领先水平。目前，该公司已建成6万吨/年微纳米低锌橡胶硫化活性剂工业生产装置，其成品中的锌含量远优于欧美标准。

  该产品经过数年来的更新优化，获得诸多国内知名轮胎品牌客户的认证。同时，该生产的基本工艺整套生产工艺达到了绿色环保、可持续发展的要求，符合“双碳”目标。

  在原料方面，该工艺通过回收工业固体废弃物，将减少由于固体废弃物堆放导致的碳泄漏，同时减少废弃物处理产生的碳排放。该活性剂不仅使装置经济效益发挥了最大化，而且实现了工业废水废固的再生利用。

  此外，该产品生产的全部过程中将工艺中含氯化钙的盐水，经过技术处理后，作为副产品融雪剂进行销售。该工艺还将少量打浆循环回用废水经过膜处理后，与生活废水、工厂初期雨水等一起，接管园区污水处理厂。整个生产的基本工艺全程无挥发性有机物(VOCs)污染、无气味污染，产品烘干的尾气经过喷淋、水沫除尘等装置排放，无任何粉尘。

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