印度孟買，birla Carbon公司正準(zhǔn)備推出生物基橡膠添加劑，有望提高輪胎的性能和對(duì)環(huán)境的影響。
在過去的四年里，該納米纖維素分散復(fù)合橡膠母粒與巴西清潔技術(shù)公司GranBio Technologies合作開發(fā)，據(jù)稱可以有效地將親水性納米纖維素分散到疏水性橡膠配方中。
這個(gè)項(xiàng)目是怎么發(fā)展起來的呢？我們先來看看項(xiàng)目概況。
項(xiàng)目概況
在本月早些時(shí)候發(fā)布的2021年可持續(xù)發(fā)展報(bào)告中，Birla表示，該伙伴關(guān)系已獲得73萬美元贈(zèng)款，用于推進(jìn)工業(yè)化規(guī)模的工廠和道路輪胎試驗(yàn)。
作為項(xiàng)目的一部分，兩家公司將在GranBio位于佐治亞州托馬斯頓的生物精煉廠擴(kuò)大NDC的生產(chǎn)。
此外，這筆資金將支持合作伙伴為第一個(gè)NDC商業(yè)工廠準(zhǔn)備一套工程方案、市場(chǎng)分析和財(cái)務(wù)模型。
Birla和GranBio最初于2020年宣布開發(fā)填充材料。
據(jù)Birla介紹，該產(chǎn)品通過將生物基納米纖維素加入到商用橡膠化合物中，提高了輪胎的滾動(dòng)阻力和汽車燃油經(jīng)濟(jì)性。
當(dāng)時(shí)，雙方聲稱該過程通過結(jié)合幾項(xiàng)“協(xié)同創(chuàng)新”克服了傳統(tǒng)的分散挑戰(zhàn)，包括GranBio專利的疏水性納米纖維素。
在增加可再生原材料使用的同時(shí)，該技術(shù)據(jù)稱具有“易于分散、方便無塵處理和集成到配方中”等優(yōu)點(diǎn)。
目前， 成熟的橡膠添加劑有哪些？我們主要來說說氧化鋅和白炭黑在橡膠中的應(yīng)用原理和領(lǐng)域。
為什么氧化鋅可以用在輪胎中？
隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，氧化鋅在生活中得到了廣泛的應(yīng)用，比如橡膠制品中都會(huì)用到氧化鋅產(chǎn)品，特別是輪胎里必須要添加，那么你知道為什么氧化鋅可以用在輪胎中嗎？
氧化鋅是天然膠乳的活性劑，有時(shí)也用作增強(qiáng)劑和著色劑。根據(jù)生產(chǎn)方法的不同，可分為間接氧化鋅、直接氧化鋅和活性氧化鋅，是橡膠中重要的無機(jī)活性劑。膠料的加入不僅可以加快硫化速度，而且可以提高交聯(lián)度，它能激活噻唑、次磺胺、胍和秋蘭姆促進(jìn)劑。廣泛應(yīng)用于各種輪胎中，如汽車輪胎、工程車輪胎、運(yùn)輸車輪胎等等。
氧化鋅是輪胎的重要添加劑，除了硫化，氧化鋅還可以大大提高橡膠的導(dǎo)熱性能，有助于加熱輪胎，保證行車安全，同時(shí)，氧化鋅添加劑還可以防止橡膠受到霉菌或紫外線的侵蝕。氧化鋅在輪胎行業(yè)（黑色和深色橡膠輪胎、子午線輪胎）中提高產(chǎn)品的導(dǎo)熱性、耐磨性、抗撕裂性、抗拉強(qiáng)度等指標(biāo)，節(jié)約氧化鋅用量約30%。
氧化鋅對(duì)輪胎和橡膠制品很重要，氧化鋅是隨著工業(yè)發(fā)展成為不可或缺的原材料之一，是到目前為止強(qiáng)烈依賴的性價(jià)比優(yōu)越硫化活劑。從綜合性能和價(jià)格而言，氧化鋅沒有完全替代品（到目前為止），但是氧化鋅技術(shù)指標(biāo)，特別是粒徑分布至關(guān)重要，耐米化受到青睞。
氧化鋅還用于生產(chǎn)子午線輪胎、斜交輪胎、輸送帶、膠管、膠帶、膠鞋、乳膠手套等橡膠制品，產(chǎn)品性能完全符合國家、化學(xué)工業(yè)部和美國ASTM標(biāo)準(zhǔn)的要求。
白炭黑在橡膠輪胎中的作用是啥？
白炭黑是具有一定補(bǔ)強(qiáng)性的白色無機(jī)添加劑，在橡膠制品生產(chǎn)中可以代替炭黑對(duì)膠料進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)，尤其是白色、淺色或彩色橡膠制品。在越野胎、工程輪胎、子午胎等生產(chǎn)中使用白炭黑具有改善汽車輪胎綜合性能、提高輪胎行駛里程等作用。那么白炭黑在橡膠輪胎中有哪些具體作用，輪胎生產(chǎn)中使用白炭黑又該注意哪些問題？
1.白炭黑在輪胎中的作用
輪胎生產(chǎn)中添加白炭黑后可以降低輪胎滾動(dòng)阻力、減少燃料消耗，顯著提高輪胎的防滑性能與安全性能。研究表明：使用白炭黑取代炭黑，可以有效降低膠料的潘恩效應(yīng)2YLYY329WFM以及高溫下?lián)p耗角正切tanδ，進(jìn)而改善輪胎的滾動(dòng)阻力。使用全白炭黑的胎面膠料，可降低20%的滾動(dòng)阻力及50%左右的胎面滯后性能，從而節(jié)約3%以上的燃油。
在輪胎胎面膠配方中添加白炭黑后，輪胎的各項(xiàng)性能都有顯著的提高；特別是在輪胎耐磨耗性、濕牽引力和滾動(dòng)阻力的平衡性方面。
2.輪胎使用白炭黑的不足
白炭黑用于橡膠輪胎補(bǔ)強(qiáng)時(shí)，由于界面面積小，與橡膠親和性差；易結(jié)團(tuán)，不利于混煉中的分散；硫化過程中有延遲硫化的作用，易與其他組分發(fā)生反應(yīng)。白炭黑易吸附其他配合劑，不利于分散；易脫水形成硅氧基，不利于粘合；結(jié)構(gòu)硬化，貯藏過程中粘度增加。因此輪胎生產(chǎn)企業(yè)使用白炭黑時(shí)應(yīng)采取一定的措施改善白炭黑的應(yīng)用效果。
3.改善白炭黑在輪胎中添加效果的方法
在實(shí)際生產(chǎn)中，采取改性劑可以調(diào)節(jié)白炭黑在輪胎中的添加效果，以偶聯(lián)劑為主，偶聯(lián)劑中的硅烷偶聯(lián)劑更為常用。硅烷偶聯(lián)劑中的硅烷氧基對(duì)無機(jī)物具有反應(yīng)性，有機(jī)官能基對(duì)有機(jī)物具有反應(yīng)性或相容性。當(dāng)硅烷偶聯(lián)劑介于無機(jī)與有機(jī)界面時(shí)，可形成有機(jī)基體-硅烷偶聯(lián)劑-無機(jī)基體的結(jié)合層。
使用白炭黑補(bǔ)強(qiáng)的輪胎配方中添加適量的硅烷偶聯(lián)劑后，可以使彈性體和白炭黑分子間真正形成牢固的結(jié)合，進(jìn)一步提高扯斷伸長率和抗撕裂性，并獲得較低的滯后性能。
在實(shí)際生產(chǎn)中，橡膠輪胎生產(chǎn)企業(yè)還可以使用高分散性白炭黑。高分散性白炭黑不僅可以更好地保證輪胎抗?jié)窕院偷蜐L動(dòng)阻力，還能夠改善膠料的磨耗和加工性能。
古馬隆樹脂
別稱：古馬隆-茚樹脂、苯并呋喃-茚樹脂、香豆酮樹脂、氧茚樹脂、煤焦油樹脂。
軟化點(diǎn)：75~135℃
性狀：粘稠液體或是固體。
特點(diǎn)：古馬隆樹脂為外觀像松香，古馬隆樹脂，液體古馬隆或者橡膠單獨(dú)使用都無粘結(jié)性，復(fù)配后可使橡膠具有良好的粘結(jié)性，包括壓敏性或熱熔性。
橡膠制造用途：古馬隆樹脂與橡膠的相容性能好，是溶劑型增粘劑、增塑劑和軟化劑。液體產(chǎn)品是良好的增粘劑，增強(qiáng)性略低；固體產(chǎn)品，特別是高軟化點(diǎn)產(chǎn)品是較好的補(bǔ)強(qiáng)劑，能提高膠料的機(jī)械物理性能和耐老化性能，但是增粘性不如液體古馬隆樹脂。用量3-6份，能溶解硫磺，有助于硫磺和炭黑的分散，防止焦燒。古馬隆可以使橡膠具備增粘、補(bǔ)強(qiáng)、耐切割、耐拉伸、耐磨、增加韌性、提高硬度等性能從而滿足輪胎制造的需要。在我們常見的道路標(biāo)志線漆料中就含有古馬隆成分。
促進(jìn)劑
英文名稱：accelerator’promoter
性狀：白色粉末
特點(diǎn)：常溫時(shí)能用明火點(diǎn)燃，難溶于乙醚、芳香烴等。
橡膠制造用途：主要用于子午線輪胎中，一是作為補(bǔ)強(qiáng)樹脂的固化劑，提高橡膠制品的硬度；二是與間苯二酚等助劑一起構(gòu)成粘合體系，對(duì)橡膠與纖維的粘合起著重要作用。其中硫化促進(jìn)劑能促進(jìn)硫化作用的物質(zhì)?？煽s短橡膠的硫化時(shí)間或降低硫化溫度，減少硫化劑用量及提高橡膠的物理機(jī)械性能等。
炭黑
英文名：black carbon
早在1912年人們便已發(fā)現(xiàn)炭黑對(duì)橡膠具有補(bǔ)強(qiáng)作用，此后炭黑逐漸成為橡膠工業(yè)不可缺少的原材料。炭黑的耗用量一般占橡膠耗用量的40%～50%，簡(jiǎn)單說,在橡膠配方中,通常每使用2份橡膠就會(huì)搭配使用1份炭黑。
在輪胎制造中應(yīng)用的炭黑粒徑越細(xì)，其補(bǔ)強(qiáng)性能越優(yōu)越；炭黑結(jié)構(gòu)度越高，其定伸應(yīng)力及模量越高。細(xì)粒徑的補(bǔ)強(qiáng)性品種主要用于輪胎胎面，賦予輪胎優(yōu)良的耐磨性能。輪胎的其他部位，如胎側(cè)、簾布層、帶束緩沖層和內(nèi)襯層，要求膠料耐曲撓龜裂、耐臭氧氧化、具有良好的回彈性和較低的生熱性能，一般選用較粗粒徑的半補(bǔ)強(qiáng)型（比表面積低于40m2/g）爐黑。
芳烴油
芳烴油亦稱芳香烴或芳烴，是指分子中含有苯環(huán)結(jié)構(gòu)的碳?xì)浠衔?，它是石油化工的基本產(chǎn)品和基礎(chǔ)原料之一主要包括苯、甲苯和二甲苯、乙苯等。
歷史上早期發(fā)現(xiàn)的這類化合物多有芳香味道，所以稱這些烴類物質(zhì)為芳香烴，后來發(fā)現(xiàn)的不具有芳香味道的烴類也都統(tǒng)一沿用這種叫法。
芳烴油與黑色橡膠相溶性好，還可以改善橡膠彈性和韌性，特別是和天然橡膠和順丁橡膠的親和性好，配合劑的分散性好，對(duì)膠料的壓延及壓出加工有良好的作用。在輪胎制造中添加的有一種名為多環(huán)芳香烴（Polycyclic Aromatic Hydrocarbons，縮寫PAH）又稱多環(huán)性芳香化合物或多環(huán)芳香族碳?xì)浠衔铩５驯唤缍橹掳┪?。臨床實(shí)驗(yàn)報(bào)告指出：若長期接觸高濃度多環(huán)性芳香化合物的混合物，會(huì)引起皮膚癌、肺癌、胃癌及肝癌等疾病，多環(huán)性芳香化合物可破壞體內(nèi)的遺傳物質(zhì)，引發(fā)癌細(xì)胞增長，增加癌癥的發(fā)病率。
文章來源： 膠友通，輪胎報(bào)，江蘇澤輝鎂基新材料，鴻運(yùn)再生膠
在過去的四年里，該納米纖維素分散復(fù)合橡膠母粒與巴西清潔技術(shù)公司GranBio Technologies合作開發(fā)，據(jù)稱可以有效地將親水性納米纖維素分散到疏水性橡膠配方中。
這個(gè)項(xiàng)目是怎么發(fā)展起來的呢？我們先來看看項(xiàng)目概況。
項(xiàng)目概況
在本月早些時(shí)候發(fā)布的2021年可持續(xù)發(fā)展報(bào)告中，Birla表示，該伙伴關(guān)系已獲得73萬美元贈(zèng)款，用于推進(jìn)工業(yè)化規(guī)模的工廠和道路輪胎試驗(yàn)。
作為項(xiàng)目的一部分，兩家公司將在GranBio位于佐治亞州托馬斯頓的生物精煉廠擴(kuò)大NDC的生產(chǎn)。
此外，這筆資金將支持合作伙伴為第一個(gè)NDC商業(yè)工廠準(zhǔn)備一套工程方案、市場(chǎng)分析和財(cái)務(wù)模型。
Birla和GranBio最初于2020年宣布開發(fā)填充材料。
據(jù)Birla介紹，該產(chǎn)品通過將生物基納米纖維素加入到商用橡膠化合物中，提高了輪胎的滾動(dòng)阻力和汽車燃油經(jīng)濟(jì)性。
當(dāng)時(shí)，雙方聲稱該過程通過結(jié)合幾項(xiàng)“協(xié)同創(chuàng)新”克服了傳統(tǒng)的分散挑戰(zhàn)，包括GranBio專利的疏水性納米纖維素。
在增加可再生原材料使用的同時(shí)，該技術(shù)據(jù)稱具有“易于分散、方便無塵處理和集成到配方中”等優(yōu)點(diǎn)。
目前， 成熟的橡膠添加劑有哪些？我們主要來說說氧化鋅和白炭黑在橡膠中的應(yīng)用原理和領(lǐng)域。
為什么氧化鋅可以用在輪胎中？
隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，氧化鋅在生活中得到了廣泛的應(yīng)用，比如橡膠制品中都會(huì)用到氧化鋅產(chǎn)品，特別是輪胎里必須要添加，那么你知道為什么氧化鋅可以用在輪胎中嗎？
氧化鋅是天然膠乳的活性劑，有時(shí)也用作增強(qiáng)劑和著色劑。根據(jù)生產(chǎn)方法的不同，可分為間接氧化鋅、直接氧化鋅和活性氧化鋅，是橡膠中重要的無機(jī)活性劑。膠料的加入不僅可以加快硫化速度，而且可以提高交聯(lián)度，它能激活噻唑、次磺胺、胍和秋蘭姆促進(jìn)劑。廣泛應(yīng)用于各種輪胎中，如汽車輪胎、工程車輪胎、運(yùn)輸車輪胎等等。
氧化鋅是輪胎的重要添加劑，除了硫化，氧化鋅還可以大大提高橡膠的導(dǎo)熱性能，有助于加熱輪胎，保證行車安全，同時(shí)，氧化鋅添加劑還可以防止橡膠受到霉菌或紫外線的侵蝕。氧化鋅在輪胎行業(yè)（黑色和深色橡膠輪胎、子午線輪胎）中提高產(chǎn)品的導(dǎo)熱性、耐磨性、抗撕裂性、抗拉強(qiáng)度等指標(biāo)，節(jié)約氧化鋅用量約30%。
氧化鋅對(duì)輪胎和橡膠制品很重要，氧化鋅是隨著工業(yè)發(fā)展成為不可或缺的原材料之一，是到目前為止強(qiáng)烈依賴的性價(jià)比優(yōu)越硫化活劑。從綜合性能和價(jià)格而言，氧化鋅沒有完全替代品（到目前為止），但是氧化鋅技術(shù)指標(biāo)，特別是粒徑分布至關(guān)重要，耐米化受到青睞。
氧化鋅還用于生產(chǎn)子午線輪胎、斜交輪胎、輸送帶、膠管、膠帶、膠鞋、乳膠手套等橡膠制品，產(chǎn)品性能完全符合國家、化學(xué)工業(yè)部和美國ASTM標(biāo)準(zhǔn)的要求。
白炭黑在橡膠輪胎中的作用是啥？
白炭黑是具有一定補(bǔ)強(qiáng)性的白色無機(jī)添加劑，在橡膠制品生產(chǎn)中可以代替炭黑對(duì)膠料進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)，尤其是白色、淺色或彩色橡膠制品。在越野胎、工程輪胎、子午胎等生產(chǎn)中使用白炭黑具有改善汽車輪胎綜合性能、提高輪胎行駛里程等作用。那么白炭黑在橡膠輪胎中有哪些具體作用，輪胎生產(chǎn)中使用白炭黑又該注意哪些問題？
1.白炭黑在輪胎中的作用
輪胎生產(chǎn)中添加白炭黑后可以降低輪胎滾動(dòng)阻力、減少燃料消耗，顯著提高輪胎的防滑性能與安全性能。研究表明：使用白炭黑取代炭黑，可以有效降低膠料的潘恩效應(yīng)2YLYY329WFM以及高溫下?lián)p耗角正切tanδ，進(jìn)而改善輪胎的滾動(dòng)阻力。使用全白炭黑的胎面膠料，可降低20%的滾動(dòng)阻力及50%左右的胎面滯后性能，從而節(jié)約3%以上的燃油。
在輪胎胎面膠配方中添加白炭黑后，輪胎的各項(xiàng)性能都有顯著的提高；特別是在輪胎耐磨耗性、濕牽引力和滾動(dòng)阻力的平衡性方面。
2.輪胎使用白炭黑的不足
白炭黑用于橡膠輪胎補(bǔ)強(qiáng)時(shí)，由于界面面積小，與橡膠親和性差；易結(jié)團(tuán)，不利于混煉中的分散；硫化過程中有延遲硫化的作用，易與其他組分發(fā)生反應(yīng)。白炭黑易吸附其他配合劑，不利于分散；易脫水形成硅氧基，不利于粘合；結(jié)構(gòu)硬化，貯藏過程中粘度增加。因此輪胎生產(chǎn)企業(yè)使用白炭黑時(shí)應(yīng)采取一定的措施改善白炭黑的應(yīng)用效果。
3.改善白炭黑在輪胎中添加效果的方法
在實(shí)際生產(chǎn)中，采取改性劑可以調(diào)節(jié)白炭黑在輪胎中的添加效果，以偶聯(lián)劑為主，偶聯(lián)劑中的硅烷偶聯(lián)劑更為常用。硅烷偶聯(lián)劑中的硅烷氧基對(duì)無機(jī)物具有反應(yīng)性，有機(jī)官能基對(duì)有機(jī)物具有反應(yīng)性或相容性。當(dāng)硅烷偶聯(lián)劑介于無機(jī)與有機(jī)界面時(shí)，可形成有機(jī)基體-硅烷偶聯(lián)劑-無機(jī)基體的結(jié)合層。
使用白炭黑補(bǔ)強(qiáng)的輪胎配方中添加適量的硅烷偶聯(lián)劑后，可以使彈性體和白炭黑分子間真正形成牢固的結(jié)合，進(jìn)一步提高扯斷伸長率和抗撕裂性，并獲得較低的滯后性能。
在實(shí)際生產(chǎn)中，橡膠輪胎生產(chǎn)企業(yè)還可以使用高分散性白炭黑。高分散性白炭黑不僅可以更好地保證輪胎抗?jié)窕院偷蜐L動(dòng)阻力，還能夠改善膠料的磨耗和加工性能。
古馬隆樹脂
別稱：古馬隆-茚樹脂、苯并呋喃-茚樹脂、香豆酮樹脂、氧茚樹脂、煤焦油樹脂。
軟化點(diǎn)：75~135℃
性狀：粘稠液體或是固體。
特點(diǎn)：古馬隆樹脂為外觀像松香，古馬隆樹脂，液體古馬隆或者橡膠單獨(dú)使用都無粘結(jié)性，復(fù)配后可使橡膠具有良好的粘結(jié)性，包括壓敏性或熱熔性。
橡膠制造用途：古馬隆樹脂與橡膠的相容性能好，是溶劑型增粘劑、增塑劑和軟化劑。液體產(chǎn)品是良好的增粘劑，增強(qiáng)性略低；固體產(chǎn)品，特別是高軟化點(diǎn)產(chǎn)品是較好的補(bǔ)強(qiáng)劑，能提高膠料的機(jī)械物理性能和耐老化性能，但是增粘性不如液體古馬隆樹脂。用量3-6份，能溶解硫磺，有助于硫磺和炭黑的分散，防止焦燒。古馬隆可以使橡膠具備增粘、補(bǔ)強(qiáng)、耐切割、耐拉伸、耐磨、增加韌性、提高硬度等性能從而滿足輪胎制造的需要。在我們常見的道路標(biāo)志線漆料中就含有古馬隆成分。
促進(jìn)劑
英文名稱：accelerator’promoter
性狀：白色粉末
特點(diǎn)：常溫時(shí)能用明火點(diǎn)燃，難溶于乙醚、芳香烴等。
橡膠制造用途：主要用于子午線輪胎中，一是作為補(bǔ)強(qiáng)樹脂的固化劑，提高橡膠制品的硬度；二是與間苯二酚等助劑一起構(gòu)成粘合體系，對(duì)橡膠與纖維的粘合起著重要作用。其中硫化促進(jìn)劑能促進(jìn)硫化作用的物質(zhì)?？煽s短橡膠的硫化時(shí)間或降低硫化溫度，減少硫化劑用量及提高橡膠的物理機(jī)械性能等。
炭黑
英文名：black carbon
早在1912年人們便已發(fā)現(xiàn)炭黑對(duì)橡膠具有補(bǔ)強(qiáng)作用，此后炭黑逐漸成為橡膠工業(yè)不可缺少的原材料。炭黑的耗用量一般占橡膠耗用量的40%～50%，簡(jiǎn)單說,在橡膠配方中,通常每使用2份橡膠就會(huì)搭配使用1份炭黑。
在輪胎制造中應(yīng)用的炭黑粒徑越細(xì)，其補(bǔ)強(qiáng)性能越優(yōu)越；炭黑結(jié)構(gòu)度越高，其定伸應(yīng)力及模量越高。細(xì)粒徑的補(bǔ)強(qiáng)性品種主要用于輪胎胎面，賦予輪胎優(yōu)良的耐磨性能。輪胎的其他部位，如胎側(cè)、簾布層、帶束緩沖層和內(nèi)襯層，要求膠料耐曲撓龜裂、耐臭氧氧化、具有良好的回彈性和較低的生熱性能，一般選用較粗粒徑的半補(bǔ)強(qiáng)型（比表面積低于40m2/g）爐黑。
芳烴油
芳烴油亦稱芳香烴或芳烴，是指分子中含有苯環(huán)結(jié)構(gòu)的碳?xì)浠衔?，它是石油化工的基本產(chǎn)品和基礎(chǔ)原料之一主要包括苯、甲苯和二甲苯、乙苯等。
歷史上早期發(fā)現(xiàn)的這類化合物多有芳香味道，所以稱這些烴類物質(zhì)為芳香烴，后來發(fā)現(xiàn)的不具有芳香味道的烴類也都統(tǒng)一沿用這種叫法。
芳烴油與黑色橡膠相溶性好，還可以改善橡膠彈性和韌性，特別是和天然橡膠和順丁橡膠的親和性好，配合劑的分散性好，對(duì)膠料的壓延及壓出加工有良好的作用。在輪胎制造中添加的有一種名為多環(huán)芳香烴（Polycyclic Aromatic Hydrocarbons，縮寫PAH）又稱多環(huán)性芳香化合物或多環(huán)芳香族碳?xì)浠衔铩５驯唤缍橹掳┪?。臨床實(shí)驗(yàn)報(bào)告指出：若長期接觸高濃度多環(huán)性芳香化合物的混合物，會(huì)引起皮膚癌、肺癌、胃癌及肝癌等疾病，多環(huán)性芳香化合物可破壞體內(nèi)的遺傳物質(zhì)，引發(fā)癌細(xì)胞增長，增加癌癥的發(fā)病率。
文章來源： 膠友通，輪胎報(bào)，江蘇澤輝鎂基新材料，鴻運(yùn)再生膠