硅烷伴侶破解綠色輪胎制備難題

由華南理工大學、北京化工大學、嘉興北化高分子助劑有限公司和北京彤程創展科技有限公司共同完成的硅烷伴侶制備及其在輪胎中應用的關鍵技術，2018年2月9日在北京通過了由中國石油和化學工業聯合會組織的科技成果鑒定。

多名行業專家組成的鑒定委員會認為， 該項目解決了白炭黑表面硅烷化反應效率低和VOCs排放的兩大難題，技術整體達到國際領先水平，為輪胎行業進一步實現綠色制造提供了技術支撐。

鑒定意見顯示，該技術實現了兩個首次，解決了兩大難題。一是首次開發成功長鏈烷基羥胺類離子液體，并以其為主要活性物質，制備了與橡膠相容性好的功能助劑硅烷伴侶，解決了白炭黑表面硅烷化反應效率低的難題；二是首次將硅烷伴侶應用于轎車子午線輪胎和工程輪胎， 能有效促進白炭黑表面硅烷化反應，可減少硅烷用量并提高輪胎的綜合性能，降低成本和VOCs排放。

據介紹，乘用車輪胎的發展趨勢是以節油、抗濕滑和耐磨為特征的髙性能轎車輪胎，而白炭黑在高性能輪胎制備中受到廣泛關注。然而，目前白炭黑的應用仍然存在以下三方面問題：首先是硅烷使用效率低，通常占白炭黑用量的8%～10% ，如果單純加大硅烷用量，不僅增加成本，而且因為同時加入的活性硫會導致橡膠加工變得困難；其次是含硫硅烷在原位硅烷化的同時產生乙醇，形成VOCs排放；三是在綠色輪胎制造中通常需要使用二苯胍促進劑，但胍類促進劑的應用因為毒性問題而存在諸多爭議。針對上述行業難題，華南理工大學團隊與北京化工大學團隊從2014年開始技術攻關，提出了離子液體原位催化硅烷化反應的新思路，可使硅烷化反應明顯加速。隨后，科研團隊與彤程集團和嘉興北化展開合作，開發了以離子液體為主要活性物質、與橡膠相容性好的功能助劑硅烷伴侶。

中策橡膠和山東玲瓏輪胎企業的試用效果顯示，添加少量硅烷伴侶即可使乘用車輪胎硅烷用量大幅降低，且綜合性能提高，既改善了工程輪胎抗刺扎及耐磨性，也有望大大降低輪胎企業的VOCs排放。

可以算這樣一筆賬：添加0.5份硅烷伴侶可使乘用車輪胎硅烷用量減少10%～20%。以我國綠色輪胎制造產業需要白炭黑100萬噸/年和硅烷10萬噸/年計算，如果使用硅烷伴侶， 按減少硅烷用量20%估算，每年可降低VOCs排放達3 000 t。

鑒定會上，石化聯合會科技成果處表示，我國已經有多種橡膠助劑開發技術榮獲國家科技獎，但現在很難出現橡膠助劑新品種，而硅烷伴侶是全新概念的橡膠助劑，是對助劑行業的新貢獻。