中國橡膠行業(yè)應(yīng)用芳綸的歷史和現(xiàn)狀

    摘要：簡(jiǎn)要介紹了中國橡膠行業(yè)自芳綸出現(xiàn)后30余年來在輪胎等橡膠制品中應(yīng)用芳綸骨架材料的歷程和實(shí)例，包括芳綸骨架材料與橡膠粘合處理問題等基礎(chǔ)理論研究和產(chǎn)品實(shí)際應(yīng)用。
l 20世紀(jì)70年代—80年代應(yīng)用芳綸的進(jìn)程 
    自1972年美國杜邦公司開發(fā)成功芳綸紡絲技術(shù)并以Kevlar定名投人工業(yè)化生產(chǎn)以來，中國的合成樹脂、合成纖維科研機(jī)構(gòu)和生產(chǎn)企業(yè)密切注視其發(fā)展動(dòng)向并開始了芳族聚酰胺樹脂的合成技術(shù)和芳綸的紡絲技術(shù)的開發(fā)工作，橡膠行業(yè)積極開展芳綸骨架材料在輪胎和管帶類橡膠制品中應(yīng)用的研究工作并取得了一定的成果。 20世紀(jì)70年代，原化工部晨光化工研究院、南通合成材料廠陸續(xù)開始進(jìn)行芳族聚酰胺樹脂的合成工藝研究和小規(guī)模生產(chǎn)技術(shù)的開發(fā)工作，上海合成纖維研究所開始進(jìn)行試驗(yàn)室規(guī)模的芳綸紡絲技術(shù)開發(fā)工作，對(duì)不同品種的紡絲溶劑的溶解性、腐蝕性進(jìn)行對(duì)比，并結(jié)合病毒病理學(xué)對(duì)紡絲溶劑進(jìn)行了篩選。我院對(duì)芳綸的性能開展研究，掌握了該種纖維的特性，并在試驗(yàn)室對(duì)芳綸簾子線加捻、浸膠的工藝進(jìn)行模擬開發(fā)和浸膠液配方的選定工作，為后來的產(chǎn)品試制奠定了良好基礎(chǔ)。進(jìn)入80年代后，成立于天津的天津國際聯(lián)合橡膠輪胎有限公司(中國、澳大利亞、加拿大合資企業(yè))確定在某些工程輪胎的緩沖層中以芳綸簾子布為增強(qiáng)材料，開始了芳綸在橡膠產(chǎn)品中工業(yè)化應(yīng)用的進(jìn)程。 1986年—1990年中國發(fā)展國民經(jīng)濟(jì)第七個(gè)五年計(jì)劃期間，我院和西安交通大學(xué)及晨光化工研究院、南通合成樹脂廠、上海合成纖維研究所共同承擔(dān)了國家關(guān)于芳族聚酰胺樹脂合成、紡絲技術(shù)開發(fā)和在橡膠工業(yè)中應(yīng)用的系列科研課題。晨光化工研究院、南通合成材料廠完成了芳族聚酰胺樹脂合成技術(shù)的開發(fā)工作，上海合成纖維研究所完成了低線密度(250d以下)芳綸長(zhǎng)絲的試驗(yàn)室紡絲技術(shù)的開發(fā)工作；我院和西安交通大學(xué)利用荷蘭阿克蘇公司提供的T1001型芳綸束絲和上海合成纖維研究所提供的低線密度芳綸束絲進(jìn)行了芳綸骨架材料的加工工藝研究(包括簾子線、線繩結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、加捻及浸膠工藝參數(shù)、浸膠配方設(shè)計(jì))和產(chǎn)品試制工作。我院試制了兩批芳綸帶束層6．50R16(6PR、8PR)輕卡子午胎和一批芳綸胎體175／80SRl3轎車子午胎，在寧波同步帶廠和原北京橡膠二廠分別試制了3×186xH、58Mxl6．4、96Mxl6．4、130xM37和2×70×25．4五種規(guī)格的同步膠帶和17x10．5(B x H)汽車風(fēng)扇V帶。汽車風(fēng)扇V帶臺(tái)架試驗(yàn)壽命比聚酪線繩風(fēng)扇帶提高一倍以上，最高提高了150％，五種芳綸線繩的同步帶中，2x 70x 25．4的使用壽命比玻璃纖維線繩帶提高了30％—70％，其余四種規(guī)格的同步帶的使用壽命比玻璃纖維線繩帶提高了25％左右。之后我院采用自行開發(fā)的生產(chǎn)技術(shù)在吳江工業(yè)用布廠生產(chǎn)同步帶用芳綸浸膠線繩供江蘇、浙江的一些同步帶廠使用達(dá)三年之久。此外，我院還進(jìn)行了芳綸／錦綸、芳綸／滌綸復(fù)合簾線的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、加捻工藝研究等基礎(chǔ)性研究工作，西安交通大學(xué)試制了芳綸增強(qiáng)橡膠高壓膠管。
2 20世紀(jì)90年代應(yīng)用芳綸的進(jìn)程 
     20世紀(jì)90年代，我院配合國家重大引進(jìn)項(xiàng)目的國產(chǎn)化工作，在河南輪胎廠(現(xiàn)風(fēng)神輪胎股份有限公司)試制了芳綸緩沖層的大型工程輪胎，提高了輪胎的胎面耐磨性和耐刺扎性從而大幅度提高了輪胎的工作壽命，使其接近或達(dá)到了進(jìn)口同種輪胎的壽命水平。1999年末，神馬實(shí)業(yè)股份有限公司與荷蘭阿克蘇·諾貝爾公司開始合作，使用阿克蘇·諾貝爾公司的TwaNnlo01型芳綸束絲，利用神馬公司先進(jìn)的捻線、織造、浸膠設(shè)備在國內(nèi)生產(chǎn)芳綸浸膠簾子布，供天津國際聯(lián)合橡膠輪胎有限公司使用，同時(shí)在東風(fēng)輪胎廠(現(xiàn)湖北金獅輪胎有限公司)等企業(yè)試制芳綸胎體的子午胎。現(xiàn)在，神馬實(shí)業(yè)股份有限公司的浸膠芳綸簾子布已形成年產(chǎn)15—20t的規(guī)模，穩(wěn)定客戶為天津國際聯(lián)合橡膠輪胎有限公司；其余幾家企業(yè)則把試制成果作為技術(shù)儲(chǔ)備，持有了成本消化能力后再組織規(guī)模生產(chǎn)。與此同時(shí)，阿克蘇·諾貝爾公司自身也開展了開發(fā)中國橡膠市場(chǎng)的努力，以低于成本的價(jià)格向山東榮成橡膠廠每年供應(yīng)芳綸浸膠簾子布生產(chǎn)6．50N6輕卡子午胎，以一層1680dtex／3芳綸簾子布代替三層1680dtex／2滌綸簾子布作為6．50N6輕卡子午胎的胎體。由于胎體層數(shù)減少，簾子布和膠料的質(zhì)量均有減輕，使得每條輪胎的質(zhì)量減輕了2．416kg。該公司測(cè)算如果每千克芳綸浸膠簾子布的價(jià)格能降到18美元，則單條輪胎的成本可降低6．6元。此項(xiàng)工作進(jìn)行了兩年后因阿克蘇·諾貝爾公司將芳綸部分全盤出售給日本帝人公司而告停。這期間阿克蘇·諾貝爾公司還與我院開展了市場(chǎng)開發(fā)合作，向與我院有技術(shù)合作關(guān)系的四川橡膠廠、銀川中策橡膠股份有限公司等企業(yè)提供了浸膠芳綸簾子布，這兩家企業(yè)按計(jì)劃分別以一層芳綸簾子布代替三層滌綸簾子布作胎體試制了輕卡子午胎，四川橡膠廠還試制了聚酯胎體、芳紐帶克層的全纖維轎車子午胎。這一時(shí)期國內(nèi)的其他輪胎生產(chǎn)企業(yè)也進(jìn)行了芳綸應(yīng)用于輪胎的開發(fā)工作。上海輪胎橡膠集團(tuán)股份有限公司用芳綸簾子布分別作為帶束層和胎體增強(qiáng)材料生產(chǎn)了7．50N6、距15／60N4載重子午胎，他們的結(jié)論是：①以保本價(jià)得到阿克蘇·諾貝爾公司的Twaron芳綸，則芳綸在輕型載重輪胎和轎車輪胎的胎體中取代滌綸是可行的；②在輕型載重子午胎的帶束層中用芳綸替代鋼絲簾線可使成本降低；③在載重子午胎的帶束層中用芳綸取代鋼絲簾線可以減輕輪胎重量。 管帶類產(chǎn)品應(yīng)用芳綸骨架材料在90年代亦有進(jìn)展。宜昌中南橡膠集團(tuán)有限公司曾試制了以芳綸帆布為骨架材料的輸送帶。在油田、谷物收割等大功率傳動(dòng)膠帶中，已有用芳綸線繩為增強(qiáng)材料生產(chǎn)的V帶商品。江蘇省太倉市凌峰實(shí)業(yè)有限公司與無錫太湖同步帶廠技術(shù)人員合作開發(fā)出同步帶用芳綸浸膠線繩。 西安交通大學(xué)在芳綸應(yīng)用于橡膠產(chǎn)品方面做了大量工作并取得喜人成果。他們進(jìn)行了兩方面的工作：①在“七五”計(jì)劃攻關(guān)工作的基礎(chǔ)上，進(jìn)行芳綸增強(qiáng)熱塑性樹脂軟管的開發(fā)。這一產(chǎn)品的研制成功使軟管基質(zhì)材料的選擇從橡膠擴(kuò)展至熱塑性彈性體，既擴(kuò)大了基質(zhì)材料的選擇面，又可省略橡膠加工的某些環(huán)節(jié)，簡(jiǎn)化了生產(chǎn)工藝，降低了能耗；同時(shí)還進(jìn)一步發(fā)揮了芳綸高強(qiáng)高模的特性，使軟管的耐壓能力比膠管提高20％—30％，而重量卻減輕了一半；②開展了用芳綸短纖維增強(qiáng)橡膠制造耐燒蝕柔性絕熱層材料替代石棉填充彈性體的研究開發(fā)工作。他們對(duì)不同含量芳綸短纖維—EPDM—樹脂分散劑復(fù)合材料體系的燒蝕性能做了研究，并得到了低燒蝕速率、低密度、不同硬度的燒蝕材料。此外，他們還進(jìn)行了導(dǎo)電芳綸的開發(fā)工作。 國外的芳綸制造商還在管帶類橡膠制品市場(chǎng)的開發(fā)上做了一些工作。杜邦公司在山東青島新飛橡膠廠(現(xiàn)青島正元工業(yè)線繩制造有限公司)加工芳綸膠管紗線和同步帶用線繩。阿克蘇·諾貝爾公司在江蘇吳江富達(dá)工業(yè)線繩有限公司生產(chǎn)膠管紗線。 國內(nèi)的一些大學(xué)還進(jìn)行了有關(guān)芳綸骨架材料的基礎(chǔ)性研究工作，如東華大學(xué)、西安交通大學(xué)都進(jìn)行了芳綸粘合處理技術(shù)或浸膠配方的研究工作。
3 近年來我國加緊芳綸生產(chǎn)的步伐 
    近年來我國的芳綸需求量急劇增加，導(dǎo)致進(jìn)口量大幅上升，2咖年進(jìn)口的芳綸已超過200to由于資源和產(chǎn)品品質(zhì)等方面的原因，目前我國每年還需進(jìn)口一定數(shù)量的同步帶用芳綸浸膠線繩，生產(chǎn)商為德國英特(Inter)公司，經(jīng)銷商為江蘇吳江海角工業(yè)用布有限公司。進(jìn)入21世紀(jì)以來，我國加緊了芳綸的生產(chǎn)步伐。早在20世紀(jì)90年代，晨光化工研究院就建成了年產(chǎn)50t對(duì)位芳綸長(zhǎng)絲的小試裝置并掌握了該規(guī)模芳綸紡絲技術(shù)。2001年，該院借助金路集團(tuán)的民間資本，組建了晨光金路科技有限公司，分三期累計(jì)投資近4億元在四川興建年產(chǎn)1咖t芳綸長(zhǎng)絲的生產(chǎn)線并最終完成芳綸尖端系列產(chǎn)品的開發(fā)，目前工程進(jìn)展順利；上海合成纖維研究所、東華大學(xué)化學(xué)纖維研究所、沈陽市紅星密封材料廠等單位研制和生產(chǎn)的對(duì)位芳綸性能已接近國際水平。在間位芳綸方面，廣東新會(huì)新艷股份有限公司年產(chǎn)200t間位芳綸的生產(chǎn)線已建成投產(chǎn)；山東煙臺(tái)氨綸股份有限公司年產(chǎn)500t間位芳綸的生產(chǎn)線正在建設(shè)中。此外，上海市科委資助興建芳綸漿粕中試生產(chǎn)線。所有這些預(yù)示著中國不能生產(chǎn)芳綸的狀況將成為歷史。在應(yīng)用方面，芳綸在工程輪胎、同步帶中應(yīng)用技術(shù)開發(fā)已列為我國“十五”計(jì)劃橡膠工業(yè)重大研究和產(chǎn)業(yè)化課題。
4 結(jié)語 
    隨著芳綸生產(chǎn)技術(shù)和產(chǎn)能的提高，隨著橡膠行業(yè)應(yīng)用芳綸技術(shù)的逐步完善，芳綸增強(qiáng)的橡膠制品一定會(huì)越來越多，且性能越來越好、壽命越來越長(zhǎng)。