異戊二烯應(yīng)用狀況及發(fā)展趨勢(shì)

王賽賽 唐登芳

摘 要：異戊二烯又叫做2-甲基-1.3-丁二烯，是一種無(wú)色、刺激性的油狀液體，這種物質(zhì)易溶于乙醚、乙醇和丙酮，但不溶于水，其在常溫條件下很容易揮發(fā)。在工業(yè)生產(chǎn)之中，異戊二烯的生產(chǎn)方法主要是化學(xué)合成法和提取法等。本文是主要異戊二烯的應(yīng)用情況和發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行分析。

關(guān)鍵詞：異戊二烯;應(yīng)用情況;發(fā)展趨勢(shì)

在當(dāng)今，異戊二烯主要在異戊二烯橡膠、SIS、丁基橡膠以及SEPS之中十分適用，同時(shí)，異戊二烯也可以被應(yīng)用到醫(yī)藥、維生素、環(huán)氧固化劑以及香料等專用化學(xué)品的生產(chǎn)之中。由此可見，異戊二烯在當(dāng)今社會(huì)之中有著很大的應(yīng)用范圍和發(fā)展空間。

1 在異戊橡膠生產(chǎn)之中的應(yīng)用與發(fā)展

異戊橡膠誕生于1960年，并在1962年被應(yīng)用到工業(yè)化的生產(chǎn)之中。在當(dāng)今的工業(yè)生產(chǎn)之中，異戊橡膠的種類主要有三種，其一是順-1.4-聚異戊二烯，它的性能和天然橡膠十分接近，主要應(yīng)用在海綿乳膠、輪胎、手套、墊圈和軟管等的制造之中。其二是反-1.4-聚異戊二烯，它的性能與古塔波膠、巴拉塔橡膠十分相似，主要應(yīng)用在醫(yī)療材料、熱熔膠、以及高爾夫球套等的制造之中。其三是3.4-聚異戊二烯，這種材料主要應(yīng)用在輪胎行業(yè)之中，可以加強(qiáng)輪胎的濕抓地能力。但是在實(shí)際的橡膠生產(chǎn)之中，后兩者的產(chǎn)量較小，因此，就當(dāng)今的工業(yè)生產(chǎn)而言，主要的異戊橡膠材料是順-1.4-聚異戊二烯[1]。

異戊橡膠的主要生產(chǎn)與出口都來(lái)源于俄羅斯，自20世紀(jì)的七八十年代以來(lái)，為了擺脫工業(yè)生產(chǎn)之中對(duì)于進(jìn)口天然橡膠的依賴，蘇聯(lián)就曾經(jīng)在異戊橡膠的生產(chǎn)之中投入了大量的資金，在當(dāng)時(shí)，蘇聯(lián)的異戊橡膠總產(chǎn)能就可以達(dá)到50萬(wàn)t/a，且有大約90%被應(yīng)用到輪胎行業(yè)之中，余下的10%被應(yīng)用到各種機(jī)械部件的生產(chǎn)之中[2]。在北美，有大約60%的異戊橡膠被應(yīng)用到輪胎行業(yè)之中，主要用來(lái)進(jìn)行重型卡車、旅行車以及公共汽車等的輪胎生產(chǎn)。剩余的異戊橡膠通常被應(yīng)用到各種機(jī)械部件的生產(chǎn)之中，比如醫(yī)療用品、汽車零部件的生產(chǎn)之中，且異戊橡膠在北美機(jī)械零部件生產(chǎn)之中的消費(fèi)市場(chǎng)增長(zhǎng)速度很快[3]。在日本，異戊橡膠消費(fèi)大約占據(jù)著天然橡膠的8%，其年消費(fèi)量可以達(dá)到5萬(wàn)t到6萬(wàn)t，在這些異戊橡膠之中，有大約80%-85倍應(yīng)用到了膠管以及輪胎的生產(chǎn)之中，有大約2%被應(yīng)用到了制鞋行業(yè)之中，有大約3%被應(yīng)用到了機(jī)械零部件的生產(chǎn)之中。在日本的輪胎行業(yè)之中，異戊橡膠主要被應(yīng)用到了農(nóng)用機(jī)械輪胎以及旅行車輪胎之中，在重型卡車輪胎制造之中的應(yīng)用比較少[4]。

2 異戊二烯在SIS和SEPS生產(chǎn)之中的應(yīng)用與發(fā)展趨勢(shì)

SIS屬于一種塑料段，它的中間是聚異戊二烯，兩端是聚苯乙烯，這種高分子合成材料發(fā)展于20世紀(jì)的六十年代，屬于一種新型的熱塑性彈塑體材料，主要應(yīng)用在瀝青改性、黏合劑、制鞋以及聚合物改性等的生產(chǎn)工作之中。其中，有25.5%的SIS被應(yīng)用到瀝青改性劑的生產(chǎn)之中，有14.4%的SIS被應(yīng)用到黏合劑的生產(chǎn)之中，有41.5%的SIS被應(yīng)用到制鞋行業(yè)之中，有10.1%的SIS被應(yīng)用到聚合物改性之中，有8.5%的SIS被應(yīng)用到其他的行業(yè)之中[5]。

在我國(guó)，最大的SEPS應(yīng)用領(lǐng)域是潤(rùn)滑油脂領(lǐng)域以及潤(rùn)滑劑領(lǐng)域，大約占據(jù)SEPS總量的50.5%，其次就是光纜密封油膏的生產(chǎn)領(lǐng)域，其用量可以達(dá)到總量的23.5%，再次是膜制品以及透明彈性體的生產(chǎn)之中，其用量可以達(dá)到總量的13.5%，在涂復(fù)革之中的用量可以達(dá)到10.1%，剩余的0.7%被應(yīng)用到了化妝品級(jí)的凡士林生產(chǎn)之中[6]。

根據(jù)2017年5月的相關(guān)調(diào)查與分析，SEPS這種熱塑性的彈性體在全球范圍內(nèi)的年市場(chǎng)增長(zhǎng)率將會(huì)在5%以上，其主要的應(yīng)用領(lǐng)域是汽車行業(yè)，僅2012年到2017年之間，SEPS在汽車領(lǐng)域之中的年增長(zhǎng)率就已經(jīng)達(dá)到了5.9%，較該材料的年平均增長(zhǎng)速率高出了0.9個(gè)百分點(diǎn)，在2017年，SEPS在汽車制造領(lǐng)域之中的市場(chǎng)規(guī)模達(dá)到了184萬(wàn)t，

大約占據(jù)了該物質(zhì)市場(chǎng)總額的43.4%。根據(jù)相關(guān)的研究和預(yù)測(cè)顯示，截止2022年，SEPS在汽車制造領(lǐng)域之中的應(yīng)用總量將會(huì)達(dá)到246萬(wàn)t，大約占據(jù)該物質(zhì)市場(chǎng)總額的44.4%，其復(fù)合年增長(zhǎng)率將會(huì)突破6.0%[7]。同時(shí)，SEPS在醫(yī)療器械之中的應(yīng)用增長(zhǎng)率也會(huì)呈現(xiàn)出平均遞增的狀態(tài)，且在包裝領(lǐng)域之中的應(yīng)用市場(chǎng)也將呈現(xiàn)出這樣的發(fā)展態(tài)勢(shì)。但是SEPS在電器、建筑施工、家居用品、玩具、運(yùn)動(dòng)休閑、電線電纜等領(lǐng)域之中的增長(zhǎng)速率將會(huì)較平均水平低一些。

3 異戊二烯在丁基橡膠生產(chǎn)之中的應(yīng)用和發(fā)展趨勢(shì)

丁基橡膠主要是由少量的異戊二烯和異丁烯所合成的一種材料，這種材料在1943年就開始正式投入到工業(yè)生產(chǎn)之中，其制成品不容易漏氣，主要應(yīng)用在飛機(jī)輪子內(nèi)胎以及汽車內(nèi)胎的制造之中。截止2015年，丁基橡膠在世界范圍內(nèi)的生產(chǎn)總量就已經(jīng)達(dá)到了168萬(wàn)t/a，其生產(chǎn)的企業(yè)主要集中于東亞、北美、西歐，這些地區(qū)的丁基橡膠產(chǎn)量可以達(dá)到全球總產(chǎn)量的72.2%[8]。在全世界范圍之內(nèi)，丁基橡膠產(chǎn)品和技術(shù)的主要生產(chǎn)與供應(yīng)企業(yè)有兩個(gè)，其一是埃克森美孚企業(yè)，其二是朗盛企業(yè)，這兩個(gè)企業(yè)旗下的丁基橡膠產(chǎn)能在全球丁基橡膠總產(chǎn)能之中可以達(dá)到59.4%。

在我國(guó)，有大約90%的丁基橡膠都被應(yīng)用在了輪胎產(chǎn)業(yè)之中，剩余的10%左右被應(yīng)用在了藥用膠塞的生產(chǎn)之中。隨著當(dāng)今輪胎行業(yè)的扁平化、子午化以及無(wú)內(nèi)胎化的發(fā)展，丁基橡膠以及鹵化丁基橡膠等的這些材料將會(huì)在高性能輪胎的制造領(lǐng)域之中得到更好的發(fā)展。

4 異戊二烯在其他領(lǐng)域之中的應(yīng)用與發(fā)展趨勢(shì)

應(yīng)用異戊二烯，可以合成很多精細(xì)的化工產(chǎn)品，這些產(chǎn)品的用途也十分廣泛。比如，通過(guò)加成法，可以將異戊二烯和偏氯乙烯制作成擬除蟲菊酯類的殺蟲劑，在我國(guó)，這種殺蟲劑的裝置已經(jīng)有很多套，且總產(chǎn)量大約可以達(dá)到4000t/a;同時(shí)，異戊二烯也可以合成甲基庚烯酮，由此可以實(shí)現(xiàn)芳樟醇的生產(chǎn)，這一技術(shù)在當(dāng)今已經(jīng)得到了突破，其工業(yè)生產(chǎn)的裝置也已經(jīng)被建成[9]。另外，在集成電路光刻膠的生產(chǎn)之中，異戊二烯也可以發(fā)揮出關(guān)鍵性的作用，且由異戊二烯所生產(chǎn)的光刻膠也已經(jīng)投入到了批量生產(chǎn)之中。除此之外，還有很多異戊二烯的精細(xì)化工產(chǎn)品也正處于不斷的開發(fā)階段之中。

因?yàn)楫愇於┯兄鴺O強(qiáng)的易燃性，所以在全球的化學(xué)品統(tǒng)一分類以及標(biāo)簽制度之中，都將這種物質(zhì)列為危險(xiǎn)品。同時(shí)，因?yàn)楫愇於┑恼羝麜?huì)對(duì)人類和動(dòng)物產(chǎn)生極大的危害，如果人或動(dòng)物通過(guò)口鼻、皮膚等吸入了這種蒸汽，其呼吸道、皮膚、眼睛等都會(huì)受到嚴(yán)重的刺激，甚至?xí)T發(fā)癌癥，因此在應(yīng)用時(shí)一定要做好防護(hù)。

無(wú)論是異戊二烯的液體還是蒸汽都有著極強(qiáng)的易燃性，且反應(yīng)活性極高，形成的氧化物具有爆炸性，這種物質(zhì)的密度比水小，可以漂浮在水面，且在水面上就可以被點(diǎn)燃，同時(shí)，其蒸汽也可以分散在空氣之中[10]。該物質(zhì)對(duì)于水生物的毒害很大，如果進(jìn)入到水體環(huán)境之中，可產(chǎn)生長(zhǎng)期的毒性作用，且不能夠快速實(shí)現(xiàn)生物降解。但是因?yàn)楫愇於﹥H僅被應(yīng)用到工業(yè)生產(chǎn)之中，所以普通人接觸到這種物質(zhì)的可能性很小，但是在工業(yè)生產(chǎn)以及實(shí)驗(yàn)室之中，相關(guān)的工作人員一定要做好防護(hù)措施，避免該物質(zhì)被吸入或擴(kuò)散。

5 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，異戊二烯在當(dāng)今的工業(yè)生產(chǎn)之中是一種十分重要的材料，為替代天然橡膠，這種材料在各個(gè)國(guó)家都得到了越來(lái)越高的關(guān)注，同時(shí)也有越來(lái)越多的研究人員投入到該物質(zhì)的研究之中。隨著生產(chǎn)工藝和市場(chǎng)需求的不斷加大，異戊二烯在當(dāng)今社會(huì)之中的產(chǎn)量和應(yīng)用市場(chǎng)都在不斷增加。由此可見，異戊二烯有著良好的應(yīng)用和發(fā)展前景。但是由于異戊二烯屬于易燃易爆有毒的危險(xiǎn)品，所以在應(yīng)用這種物質(zhì)進(jìn)行工業(yè)生產(chǎn)的過(guò)程中，相關(guān)人員一定要做好防護(hù)措施，避免其危害。

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作者簡(jiǎn)介：

王賽賽（1993- ），男，漢族，河南平頂山人，研究生，浙江省浙江師范大學(xué)杭州高等研究院研究生，研究方向：精細(xì)化工，工業(yè)催化。

唐登芳（1995- ），女，漢族，重慶市人，碩士，工作單位：浙江師范大學(xué)，研究方向：表面化學(xué)。