淺談21世紀(jì)世界橡膠工業(yè)發(fā)展趨勢

世界橡膠工業(yè)的生產(chǎn)技術(shù)是向著兩極的方向發(fā)展。一方面是追求低成本化（包括提高生產(chǎn)效率，使用廉價原材料），使產(chǎn)品結(jié)構(gòu)簡易化、工藝直流化；另一方面是進(jìn)一步走向高性能化（包括提高特性，增加功能），減少不均一性差異，使質(zhì)量得到徹底保證。歸納起來即：提質(zhì)降耗，高性能低成本。

 
1、新原材料的開發(fā)。目前在橡膠工業(yè)中，輪胎對天然橡膠的依賴性依然很大，使用比例在不斷回升；而工業(yè)制品則是天然橡膠不斷減少，樹脂用量明顯增加，因而急需開發(fā)新一代能滿足上述要求的合成橡膠。

    1) 開發(fā)一種能完全取代天然橡膠的合成橡膠。由于高分子設(shè)計技術(shù)取得了突破性進(jìn)展，現(xiàn)已出現(xiàn)了可調(diào)分 子量的溶聚丁苯橡膠，并成功地用在了輪胎上，實現(xiàn)了輪胎材料的又一次革命。這種橡膠的產(chǎn)量正不斷擴(kuò) 大，將來有可能超過傳統(tǒng)的丁苯橡膠。有的科學(xué)家又在重新致力于新的合成天然橡膠研究，以打破天然橡膠 的壟斷地位。

    2) 熱塑彈性體（TPE）。熱塑彈性體（TPE）同時兼具橡膠的物理機(jī)械性能和塑料工藝加工的雙重性格，是 完全改性的新一代合成橡膠，已開始取代一部分傳統(tǒng)合成橡膠，發(fā)展前景看好。目前，全球熱塑彈性體的產(chǎn)銷量已超過1.2×106t，占橡膠產(chǎn)銷量的8％以上，現(xiàn)在，許多工業(yè)制品以及膠鞋等都開始大量使用TPE材料， 每年以7％～8％速度飛快發(fā)展，2010年可達(dá)2.5×106t以上。

    TPE使橡膠制品生產(chǎn)工藝大為簡化，廢料可以回收利用，又能減少混煉電能，已成為取代傳統(tǒng)橡膠的理想材料。缺點(diǎn)是耐熱性低，一般不超過80℃～100℃，滯后損失也大，因而擴(kuò)大發(fā)展受到較大限制。

    3) 液體橡膠。液體橡膠是革新橡膠工業(yè)工藝根本的途徑。它使復(fù)雜耗能的固相加工改為簡短的液相加工，省去了笨重龐大的工藝加工設(shè)備，大大簡化了成型工序，使材料混合與成型硫化實現(xiàn)一體化。

    液體橡膠中引人注目的是聚氨酯彈性體，產(chǎn)量已達(dá)100多萬噸，其中鞋類和微孔彈性泡沫材料分別耗用30多 萬噸，彈力纖維1×105t。現(xiàn)已成功地用在膠帶、膠管、膠輥等不少橡膠制品上。近年來，人們用其大量生產(chǎn) 自行車胎、實心胎、工業(yè)輪胎及農(nóng)用輪胎等慢速輪胎。它們經(jīng)久耐用，并可著成各種顏色，改變傳統(tǒng)橡膠制 品多年黑色一貫制局面。缺點(diǎn)是成本價格始終降不下來，作為骨架用時的機(jī)械強(qiáng)度還無法同纖維材料相比。

    4) 利用高強(qiáng)度橡膠加入新的剛性大的補(bǔ)強(qiáng)填料，以達(dá)不用纖維骨架的目的。這也是當(dāng)今橡膠工業(yè)研究開發(fā)的又一方向。它的好處是，可以充分利用現(xiàn)有生產(chǎn)設(shè)備，使產(chǎn)品結(jié)構(gòu)簡化，降低成本，提高競爭能力。類似的研究還有：保持有規(guī)律構(gòu)性、采用交互聚合、光聚合等高新技術(shù)的延伸結(jié)晶性橡膠等等。

    2、新工藝的開發(fā)。當(dāng)前橡膠工業(yè)新工藝的開發(fā)研究，主要集中在成型和硫化上面。在成型方面，著重解決減 少工序和精密加工問題。研究實施壓延、壓出精密化、材料復(fù)合化，進(jìn)而做到成型簡易化和一體化。例如轎 車輪胎、編織膠管、鋼繩運(yùn)輸帶的成型自動生產(chǎn)線。硫化方面的研究方向是，設(shè)法與成型聯(lián)動結(jié)合，實施成 型、硫化上下工序一體化、連續(xù)化?，F(xiàn)已實現(xiàn)的有膠管、膠帶、避孕套、手套自動生產(chǎn)線。新工藝開發(fā)的主要措施方向為：
（a）用PLC、CPU控制全過程，實現(xiàn)橡膠加工計算機(jī)化、設(shè)備自動化、產(chǎn)品高精度化、生產(chǎn)調(diào)控自由化。（b）用射線硫化、微波硫化、油載體硫化以及超聲預(yù)加熱硫化等方式，縮短硫化時間，改進(jìn)產(chǎn)品質(zhì)量性能。（c）通過電機(jī)高性能化、傳動機(jī)構(gòu)高效化，使橡膠加工機(jī)械進(jìn)一步自動化、小型化和功能化，逐步達(dá)到省資源、省場地的目的。（d）使用小型傳感技術(shù)、激光技術(shù)、IT技術(shù)等檢查膠料、半成品和制成品的質(zhì)量規(guī)格、外觀缺陷，檢測現(xiàn)場生產(chǎn)環(huán)境，監(jiān)測生產(chǎn)線安全和事故報警。

    具體到橡膠產(chǎn)品來說：（a）輪胎生產(chǎn)技術(shù)的要點(diǎn)是以成型為中心，實現(xiàn)部分自動化和精密化，并在進(jìn)一步降 低成本的基礎(chǔ)上，使輪胎更趨高性能化、結(jié)構(gòu)簡單化和輕量化。（b）運(yùn)輸帶和傳動帶以工藝機(jī)械化為方向， 達(dá)到省力、省人的目的，力爭壓延、成型、硫化聯(lián)動化，并通過使用高性能、多功能材料簡化產(chǎn)品結(jié)構(gòu)， 降低成本，達(dá)到環(huán)保節(jié)能的要求。（c）對膠管來說，小口徑膠管（5～50mm）主要是實現(xiàn)從膠料混煉到成型乃至硫化全過程的生產(chǎn)一條龍，大口徑膠管（200～900mm）是設(shè)法擺脫手工作業(yè)，減輕勞動強(qiáng)度和提高生產(chǎn)效 率。（d）膠布和其它大型工業(yè)制品（如膠輥、護(hù)舷、抗震器件等）是通過機(jī)械化流水、機(jī)械手操作，以節(jié)省人力和提高效率；通過推行系統(tǒng)控制和仿真技術(shù)，使質(zhì)量的均一可靠性和使用壽命得到保證。

展望混煉的新工藝，出路在于橡膠新材料的出現(xiàn)和現(xiàn)有材料形態(tài)的改變。例如：（a）開發(fā)新的液體橡膠，采 用液體混合方法；（b）研究新的粉末橡膠，改用粉體混合方法；（c）預(yù)先在天然橡膠園、合成橡膠生產(chǎn)廠內(nèi)，在乳膠狀態(tài)濕法制成煉膠，再進(jìn)行混煉；（d）配合劑事先造粒，使之易于均勻分散，縮短混煉時間，提高膠料質(zhì)量；（e）使用相溶化劑，改善橡膠、塑料混合的相溶性，改進(jìn)炭黑與聚合物的結(jié)合性，使混煉質(zhì)量均勻；（f）使乳膠混合方法（膠體磨、球磨機(jī)）擴(kuò)大利用在橡膠工業(yè)上，擴(kuò)展納米材料的應(yīng)用。

    3、新產(chǎn)品的開發(fā)。21世紀(jì)橡膠工業(yè)新產(chǎn)品的開發(fā)，大體上朝著以下幾個方面發(fā)展：一是換代范圍迅速擴(kuò)大； 二是更新速度日趨加快；三是技術(shù)含量不斷提高；四是功能特性日臻齊全。產(chǎn)品結(jié)構(gòu)呈現(xiàn)出調(diào)整改革的局面。

    1）環(huán)保型產(chǎn)品。開發(fā)環(huán)保型橡膠產(chǎn)品已成為21世紀(jì)橡膠工業(yè)技術(shù)發(fā)展的重中之重。例如，減少廢氣排放的 低燃料輪胎，乘座舒適的低噪聲輪胎，保持生態(tài)環(huán)境的綠色輪胎，防止物料飛揚(yáng)的封閉式輸送帶，阻止石油 海上污染擴(kuò)散的攔油柵，以及高速公路、建筑構(gòu)筑物減少噪音擴(kuò)散的隔音板等。

    2）安全型產(chǎn)品?，F(xiàn)已成為橡膠工業(yè)技術(shù)開發(fā)的新方向。如保護(hù)司機(jī)的汽車安全氣囊，輪胎出現(xiàn)爆破后仍可 繼續(xù)行駛的安全輪胎，控制井下火災(zāi)的自動停機(jī)阻燃輸送帶、阻燃膠管和導(dǎo)風(fēng)筒及電工用的各類絕緣用品。

    3）節(jié)能型產(chǎn)品。重點(diǎn)發(fā)展的有節(jié)油輪胎、節(jié)能帶、農(nóng)田灌溉節(jié)水膠管、保水地膜膠片，以及其它節(jié)油、節(jié) 電、節(jié)水用的制品等。

    4）高性能產(chǎn)品。高性能化是橡膠工業(yè)產(chǎn)品升級換代的重要標(biāo)志。輪胎方面受推崇的為高速抗?jié)窕?、行?低滾動阻力和無噪聲振動三位一體的高性能輪胎、智能輪胎。膠帶方面有無聲高速帶、無級變速帶；膠管方 面有高脈沖膠管、超高壓膠管，以及其它高性能橡膠產(chǎn)品等。

    5）多功能型產(chǎn)品。除了前已提到的功能性材料之外，作為制品還有膠鞋、避孕套等一系列生活用橡膠制 品。已開發(fā)的有：除膠鞋外現(xiàn)已從日常生活必用品、勞保用品、體育用品正迅速向旅游休閑品、時裝藝術(shù) 品、醫(yī)療保健品、運(yùn)動競技品方向發(fā)展。新近開發(fā)的品種如磁熱保健鞋、加藥醫(yī)療鞋、靜電避雷鞋、紅外保 溫鞋、充流體運(yùn)動鞋、氣墊鞋、計算機(jī)跑鞋、夜光鞋、行水鞋、音樂鞋、飛行鞋等等，品種樣式達(dá)千種之 多。避孕套方面，隨著全世界性病、愛滋病的泛濫，控制世界人口和計劃生育的深入，各種新品種避孕套不 斷涌現(xiàn)，并出現(xiàn)了女用避孕套。

    6）高附加值產(chǎn)品。主要是技術(shù)含量很高的一些高新技術(shù)橡膠材料，主要有：感光橡膠、導(dǎo)電橡膠、磁性橡 膠、親水橡膠、形狀記憶橡膠、生體橡膠，其種類可達(dá)20多種以上，并且還在繼續(xù)開發(fā)新的多功能性橡膠。

    7）新領(lǐng)域橡膠產(chǎn)品。橡膠工業(yè)產(chǎn)品在建筑、海洋、沙漠開發(fā)中的發(fā)展?jié)摿艽?，今后將會不斷擴(kuò)大。

    建筑領(lǐng)域發(fā)展抗震橡膠。已從原來國家要害部門、指揮系統(tǒng)迅速擴(kuò)大到高層民用建筑、公用建筑， 產(chǎn)品日漸大型化。還有在鋪路瀝青中摻入SBS橡膠或硫化膠粉，在混凝土水泥中混入乳膠、微細(xì)膠粉等。

    海洋開發(fā)領(lǐng)域主要是各類探測、鉆探及采油、輸油等用的巨型膠管，直徑已超過1m。沙漠領(lǐng)域除沙漠輪胎之外，還有更多防沙、保水橡膠器材正在開發(fā)。

    4、現(xiàn)有傳統(tǒng)產(chǎn)品的低成本化開發(fā)。世界各國的橡膠工業(yè)都在努力通過不斷降低成本來維持生產(chǎn)，保持低的利潤。（a）研究使用廉價、易得、體輕的原材料；（b）優(yōu)化設(shè)計，簡化產(chǎn)品結(jié)構(gòu)；（c）減少工序，提高生 產(chǎn)效率；（d）減少工藝損耗，節(jié)約原材料；（e）加強(qiáng)科學(xué)管理，提高產(chǎn)品合格率；（f）產(chǎn)品輕巧化、小型化、長壽化。

    總之，對現(xiàn)有生產(chǎn)產(chǎn)品逐步實現(xiàn)低成本化，也是技術(shù)開發(fā)工作的一個重要方向，今后橡膠工業(yè)將加快淘汰落 后的、無利虧損以及沒有競爭力的產(chǎn)品及耗能大、污染嚴(yán)重、沒有發(fā)展前途的老產(chǎn)品。市場上多年嚴(yán)重飽和的斜交胎、平型傳動帶、夾布膠管等產(chǎn)品，將逐步退出歷史舞臺。

    對我國眾多的老橡膠企業(yè)來說，必須要不斷地改進(jìn)設(shè)計技術(shù)、制造技術(shù)，尤其是管理計劃和使用技術(shù)，產(chǎn)品 在市場上才有競爭力。

    5、生產(chǎn)廢料回收和廢舊橡膠物資再生利用的開發(fā)。為適應(yīng)21世紀(jì)的要求，解決當(dāng)前社會環(huán)境污染和現(xiàn)有資源 不足的嚴(yán)重問題，各國橡膠工業(yè)對生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的廢料回收和廢舊橡膠制品的再生利用都十分重視，展開了一系列開發(fā)研究。

    一是對橡膠工業(yè)生產(chǎn)中出現(xiàn)的各種廢料采取下列一些措施：（a）研究設(shè)計不產(chǎn)生廢料的工藝；（b）對不可避免出現(xiàn)的廢料，設(shè)法做到100%的回收利用；（c）廣泛使用焦燒防止劑，控制煉膠、壓延、壓出工藝出現(xiàn)自硫膠。對偶爾產(chǎn)生的自硫膠用新的化學(xué)塑解劑塑化，加工成返回膠使用；（d）對硫化過程中出現(xiàn)的邊角廢料 和廢品全部實現(xiàn)再生利用，制成簡易再生膠或作為熱能燃料利用。

    二是大力回收利用社會上的廢舊橡膠物資。目前，在輪胎方面主要有：

（a）原形利用。有同等使用價值的，制成翻新輪胎。有別種使用價值的供做非機(jī)動車輛、漁礁、交通標(biāo)志等 其它用途。（b）材料利用。研究用各種機(jī)械粉碎法、化學(xué)活性法、生物分解法加工制成各類厘米級的膠塊， 毫米級的膠粒以及微米級的膠粉。分別用于體育場館、田徑跑道，橡膠工業(yè)用的再生膠和活性膠粉，塑料改性，建筑用鋪裝材料、防水材料、水泥改性材料，還有農(nóng)業(yè)上的植物保水劑、土壤疏松劑等。（c）熱能利 用。將廢舊橡膠燃燒或熱裂解、除利用其熱能外，回收分解油、炭黑及金屬等多種有用物質(zhì)?？傊?，未來的 橡膠工業(yè)將向著沒有廢料、不產(chǎn)生污染、資源能循環(huán)利用的方向發(fā)展。

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