橡胶的研究应用与发展的论文

分析橡胶制品的环保问题及对策的解决路径论文

1 绪言

橡胶制品行业需要消耗大量的资源,并且需要使用较多的辐射性材料和有毒材料,使得对人的身体有很大的损害,而且还会造成严重的环境污染。长此以往,将会严重影响到整个橡胶制品行业的发展,因此,我们应该研究橡胶制品行业存在的环保问题,就这些问题提出解决措施,有效避免橡胶制品行业对于环境的污染。应该加强对于橡胶制品的监测力度,加强对于橡胶制品的控制,减少橡胶制品对于人体和环境的损害,保证橡胶制品行业的产业链能够有序的发展。若想达到有效的减少制品原材料对于环境的影响,这样才能从根本上控制橡胶制品对环境的污染。

特性

橡胶制品是指将天然或合成橡胶作为原材料,然后生产出各种橡胶制品的流程,除此之外还包括利用废橡胶再生产的橡胶制品。因此,这些橡胶制品具有以下几个特性。

(1)橡胶制品在成型的时,需要经过较大的压力进行压制,但由于橡胶本身的弹性体具有内聚力,在成型离模的时这些内聚力无法消除,便导致橡胶制品出现不稳定的收缩。不过也正因为橡胶本身的弹性体,使得橡胶制品经过一定的时间后收缩便会缓和,渐渐的趋于稳定。例如:橡胶制品在开始设计时,没有经过谨慎地计算配合,使得成型的制品尺寸不稳定,造成质量问题。

(2)橡胶属于热溶热固性的弹性体,而塑料是属于热溶冷固性。因此,橡胶因为硫化物种类主体的不同,成型固化的温度也不相同,有时甚至会受到气候、室温和湿度的影响。所以,在生产橡胶制品时需要对温度进行调整,保证制品的质量。

(3)橡胶制品一般是原料经过炼胶后制成混炼胶,然后以混炼胶作为原材料,因此,在进行炼胶时,需要根据橡胶制品的特性设计出配方,然后制定产品的生产工艺。

分类

橡胶的基本类一般有天然橡胶、丁苯橡胶、三元乙丙橡胶、丁晴橡胶、硅橡胶海绵、橡胶并用海绵和橡塑并用海绵等,这几类橡胶各有优缺点,在使用时要根据他们的特性设计配方。

生产工艺

橡胶制品的种类繁多,但是生产工艺却基本相同,一般以固体橡胶和生胶作为原料进行生产,生产工艺过程包括塑炼、混炼、压延、压出、成型和硫化等基本工序。原材料准备、成品整理和检验包装等基本工序也是必不可少的。橡胶的加工工艺过程主要是解决橡胶的塑性和弹性性能的矛盾,各种的工艺手段使弹性橡胶变为具有塑性的塑炼胶,然后加入各种配合剂支撑半成品,然后经过硫化,增加成品的弹性和物理机械性。无论是何种橡胶,都需要经过以上几道工序,这样才能制成好品质的橡胶制品。

2 橡胶制品材料对环境的影响分析

重金属材料对环境的影响

在设计橡胶制品的配方时,需要充分考虑橡胶制品中重金属的含量,如果橡胶制品中铬和镍的含量过高,就会对环境造成严重的污染。橡胶制品废弃后,一般企业会将橡胶制品直接丢弃,橡胶制品进行分解,分解出的铬和镍金属会对地下水资源造成污染,因此,在设计配方时,要尽量减少使用含铬和镍的材料,要严格的控制橡胶制品材料的配比。所以,应该加强对橡胶制品的系统性分析,严格控制所有原料中重金属的含量。

多环芳烃材料对环境的影响

橡胶制品中有一部分的原料含有多环芳烃,主要包含在炭黑和加工油中。炭黑的原料主要由煤焦油和乙烯焦油组成,这两种焦油的成分都极其的复杂,因此,这两种焦油是混合物,在橡胶制品加工时加入少量的成分,也极其容易对环境造成污染。加工油的原料主要由芳烃油、石蜡油和环烷油组成,其中大量的多环芳烃被包含在芳烃油中,会对环境造成严重的污染。部分企业使用完橡胶制品时会将橡胶制品进行焚化,焚化后的烟雾中会还有大量的多环芳烃颗粒,对大气造成严重的污染。

特定胺和N—亚硝胺对环境的影响

特定胺是指在特定的条件下,偶氮染料经过分解作用,产生具有有害物质的芳胺。这种特定胺中含有大量的致癌物质,不仅对人的身体健康造成危害,还会对环境造成严重的污染。橡胶制品在进行加工时,仲胺橡胶助剂会与亚硝物质发生化学反应,从而产生了N—亚硝胺。N—亚硝胺本身具有很强的致癌性,因此,在进行橡胶制品配方设计时,应该尽可能的减少使用N—亚硝胺,这样才能减少橡胶制品对人体和环境的损害。

3 橡胶制品的环保性控制措施

控制Cd,Pb,Hg,Cr等化合物的使用

将保护环境作为基准进行橡胶制品加工,严格的控制制作橡胶制品的原料的环保指标,以此来提高橡胶制品的环保性。制作橡胶制品的一些原料中,会含有大量的Cd、Pb、Hg、Cr等元素,这些元素能够组成很多的有害物质,使得橡胶制品中有害物质严重超标。在橡胶制品的加工工艺中,Cd、Pb、Hg、Cr等元素一般是以化合物的形式存在,因此,要加强监测化合物、粘合剂和防霉剂的使用,这样能够有效的控制Cd、Pb、Hg、Cr等元素的含量,减少橡胶制品对环境的污染。

加强进厂原材料的安全监测

在进行橡胶制品生产前,可以利用X射线荧光光谱分析法,对进厂的全部橡胶制品原材料进行安全监测,这样不仅能确保批量的原材料的安全性,而且能有效的避免原材料之间的交叉污染。橡胶助剂中,都多少会含有一定量的重金属元素,例如:铅元素、汞元素等,因此,再进行橡胶制品生产的时,可以将橡胶助剂换为纳米碳酸钙或硫酸钡等助剂,这样能有效的减少重金属物质对环境的污染。

加强特殊原料的重点监测

在众多的橡胶助剂中,氧化锌是出现问题最多的助剂,而且氧化锌的市场价格非常高,这就使得市场上总是出现假冒伪劣的氧化锌产品,因此,在进行橡胶制品生产前,要加强对氧化锌进行重点监测和控制。不只是氧化锌,在橡胶制品生产过程中还有很多的特殊材料,对于这些特殊材料也要进行重点监测和控制,这样才能有效的减少橡胶制品对于环境的污染。

加强替代品的使用

诸如特定胺和N—亚硝胺等能够致癌的芳胺,是橡胶制品生产中必不可少的原料,因此,不能总是使用这类具有致癌性的物质,应该减少这些替代品的使用,例如:使用不含特定胺的黄色着色剂来代替永固黄这类物质,这样能有效的减少有害物质对人类身体和环境的损害。既然不能避免使用这些有害物质,那便减少对这些危害品的'使用,这样也能在一定程度上提高橡胶制品的环保性。

重金属含量的控制

对于铬镍等重金属,应该要严格的控制其含量,防止橡胶制品中重金属含量超标。为了能够有效的减少橡胶制品中重金属的含量,可以采取以下三种措施。第一,采用无铅硫的生产体系,减少橡胶制品中重金属的含量,从而减少橡胶制品对环境的污染。第二,取消有毒的金属材料的加工工艺,降低橡胶制品中有毒金属材料的使用,有毒金属材料的加工过程能够对人的身体造成极大的伤害,所以,应该减少橡胶制品中有毒金属材料的使用。第三,加强使用环保粘合剂,在橡胶制品中使用环保粘合剂能够有效的减少橡胶制品对环境的污染,还能够大大提高橡胶制品的安全性。橡胶制品中的重金属对环境具有很大的危害,因此,要严格的控制橡胶制品中重金属的含量。

4 结语

橡胶制品的环保性对于环境保护非常重要,因此,提高橡胶制品的环保性已成为采取必要措施的当务之急,这样不仅能有效的保护环境,还能减少橡胶制品对人体的危害,从而推动了橡胶制品行业的快速发展。

参考文献:

[1]王巧福,唐文枣等.环保橡胶制品的监测和控制[J].橡胶工业,2008(3).

[2]谢忠辟.应对环保的橡胶制品材料[J].中国橡胶,2006,22(16).

[3]谢忠蓐.关于我国橡胶工业环保和节能问题的思考(一)[J].世界橡胶工业,(2).

丁腈胶因耐油、耐热性能和物理机械性能优异，已经成为耐油橡胶制品的标准弹性体，广泛用于汽车、航空航天、石油开采、石化、纺织、电线电缆、印刷和食品包装等领域，目前国内产不足需，年进口量约4万吨。2001年全球丁腈胶总年产能力约65万吨，分布在17个国家和地区。其中，中国周边地区年产能力约27万吨，占世界总年产能力的40%，除印度外均是中国主要进口来源地。中国目前有3套装置：一是中石油兰化公司早期从前苏联引进采用高温间歇乳液聚合技术的硬胶装置，年产能力约万吨，可生产3个牌号；二是中石油吉化公司从日本引进丁苯胶装置的1条生产线改造而成的丁腈胶装置，采用多釜串联、低温乳液聚合工艺，年产能力为1万吨，可生产5个牌号；三是兰化公司从日本引进的年产万吨低温乳液聚合装置，可生产高、中、低含腈量的9个牌号软胶。2002年，中国丁腈胶生产能力为万吨，产量为万吨，开工率约85%。 丁腈胶最大的用途是生产耐油胶管及阻燃输送带，其消耗量约占总消费量的50%；其次是密封制品，其中约半数为汽车密封制品；在电线电缆、胶粘剂、印刷和箱包制品等方面也有应用。另外，丁腈胶与其他材料共混改性成为研究热点。利用动态硫化技术等技术，可以制备丁腈胶/聚氯乙烯、丁腈胶/聚丙烯、丁腈胶/乙丙胶、丁腈胶/聚苯乙烯、丁腈胶/氯磺化聚乙烯、丁腈胶/聚酰胺、丁腈胶/丁基胶等共混产品，其中丁腈胶/聚氯乙烯共混胶用途最广泛，主要应用于电线电缆行业。随着通讯业快速发展，在海底电缆领域对乙丙胶/聚丙烯有较强竞争力。目前国内有近万家电线电缆企业，每年丁腈胶/聚氯乙烯消耗量很大。另外，该共混胶还可以用于油管和燃油管外层胶、汽车防水密封件和模压零件、发泡绝热层、胶圈、防护涂层等方面。 随着2000年兰化公司新装置建成投产，中国丁腈胶年产量逐年增加，市场占有率也在不断提高。而国内需求量也在快速增加，产量增加仍不能满足快速增长的需求，每年仍需要进口相当数量。2000年国内产量为万吨，进口万吨，消费量为万吨，国产品市场占有率约；2001年国内产量万吨，进口万吨，消费量为万吨，国产品市场占有率为；2002年国内产量为万吨，进口万吨，消费量为万吨，国产品市场占有率为40%。中国进口产品主要来源于日本、韩国、俄罗斯及中国台湾省，进口牌号达数10个品种。据中国石油和化工协会统计数据表明，从1995年～2002年，中国丁腈胶年均消费增长率约12%，预计2003年～2005年国内需求仍将保持年均8%左右的增长速度，2005年国内丁腈胶需求量将达到7万吨。国内不仅从数量还是品种看都不能满足需求，即使3套装置全部满负荷运转，也仅占总消费量的40%左右，而差距更大表现在品种与牌号上面。目前国内仅能生产10余个品种，而需求达到几十个品种，因此国内丁腈胶工业发展任重道远。 首先，中国加入WTO后，给丁腈胶工业发展带来了机遇和挑战。通过对3套装置调查的情况看，在受到外国产品严重冲击和原料价格上升的同时，产品仍存在一定利润空间。而且中国橡胶加工业快速发展，橡胶制品出口量有所增加，预计国内未来丁腈胶需求量将远超过预测量，因此国内有必要引进技术再建设规模化丁腈胶装置。 第二，由于国内丁腈胶装置全部是引进的，在装置建设和运行中存在的一些问题仍没有得到完全解决。面对国际原料价格起伏不定和国外产品冲击，加快对引进技术消化吸收，提高装置竞争力非常关键，如国内产品胶湿斑多，产品水分含量超标，装置物耗和能耗偏高，导致生产成本升高。另外，用于浸渍产品的丁腈胶乳自给率太低，主要依赖进口，而且进口量快速上升，如2001年、2002年国内进口量分别为万吨和万吨。只有在消化引进技术基础上加以创新，才能保证我国3套装置稳定运行，并为今后引进装置快速达标生产积累宝贵经验。第三，随着兰化1套引进装置投产，国内丁腈胶品种牌号有很大增加，为国内用户选用合适的国产牌号提供了很大方便。但国内牌号仍不能覆盖市场上的畅销牌号，要想与国外产品竞争，应该努力使现有品种性能达到国外同类产品水平的同时，针对需求，积极开发其他牌号以及性能独特、附加值高的特种产品。目前国内已经开发成功的氢化丁腈胶和粉末丁腈胶，应进一步提升生产技术，尽快实现产业化。尤其是要加快发展需求增长迅速的汽车用丁腈胶制品。随着车辆发动机温度提高及耐油制品使用环境的苛刻，要研制开发出多个适合现代汽车工业发展的品种。第四，应对中国丁腈胶产品进行全面的性能评价，包括加工性能分析测试与评价，从而为下游加工企业提供技术服务，并提供丁腈胶加工应用、市场推广服务；研究开发中国专用丁腈胶的混炼胶配方和工艺；根据中国国情和区域消费需求不同，建立灵活多变的销售模式和网络。最终使中国丁腈胶生产、开发与市场需求相结合，促进其生产与应用技术全面提高。生产工艺特点：①单体丙烯腈极性较强，致使在聚合过程中胶乳不太稳定，丙烯腈用量越大，胶乳的稳定性就越差。②介质的碱性或酸性太强或聚合温度过高都会引起氰基的水解，即：生成的酸会破坏乳化剂，这也是导致乳胶不稳定的原因之一。③上述水解反应的中间产物酰胺基和聚合物链中的氰基在较高温度下，都可能进行交联反应，使产品质量变坏。④丁二烯与丙烯腈的竞聚率相差颇远（在40℃时分别为和）,因此，共聚物中单体的组成及分布，对转化率的依赖性较大。采用分批加入丙烯腈的办法可以改善氰基分布。

Hancock  汉考克1826年发明了用机械使天然橡胶获得塑性的方法。

天然橡胶的工业研究和应用始于19世纪初。

1819年苏格兰化学家马金托希发现橡胶能被煤焦油溶解，此后人们开始把橡胶用煤焦油、松节油等溶解，制造防水布。从此，世界上第一个橡胶工厂于1820年在英国哥拉斯格（GLASGOW）建立。

为使橡胶便于加工，1826年汉考克（Hancock）发明了用机械使天然橡胶获得塑性的方法。

1839年美国人固特异（Charles Goodyear）发明了橡胶的硫化法，解决了生胶变粘发脆问题，使橡胶具有较高的弹性和韧性，橡胶才真正进入工业实用阶段。因此，天然橡胶才成为重要的工业原料，橡胶的需要量亦随之急剧上升。

在19世纪80年代西方国家的第二次产业革命过程中，1888年英国医生邓录普（Dunlop）发明了充气轮胎。

随着橡胶用途的开发，英国政府考虑到巴西野生橡胶树生产的橡胶终究不能满足工业的需要，决定在远东建立人工栽培橡胶树的基地。

1876年英国人魏克汉（H. A. Wickham）把橡胶树的种子和幼苗从巴西运回伦敦皇家植物园邱园（Kew Garden）繁殖，然后将培育的橡胶苗运往锡兰（即现在的斯里兰卡）、马来亚、印度尼西亚等地种植均获成功，至此完成了将野生的橡胶树变成人工栽培种植的十分艰难的工作。