硅烷伴侣破解绿色轮胎制备难题

由华南理工大学、北京化工大学、嘉兴北化高分子助剂有限公司和北京彤程创展科技有限公司共同完成的硅烷伴侣制备及其在轮胎中应用的关键技术，2018年2月9日在北京通过了由中国石油和化学工业联合会组织的科技成果鉴定。

多名行业专家组成的鉴定委员会认为， 该项目解决了白炭黑表面硅烷化反应效率低和VOCs排放的两大难题，技术整体达到国际领先水平，为轮胎行业进一步实现绿色制造提供了技术支撑。

鉴定意见显示，该技术实现了两个首次，解决了两大难题。一是首次开发成功长链烷基羟胺类离子液体，并以其为主要活性物质，制备了与橡胶相容性好的功能助剂硅烷伴侣，解决了白炭黑表面硅烷化反应效率低的难题；二是首次将硅烷伴侣应用于轿车子午线轮胎和工程轮胎， 能有效促进白炭黑表面硅烷化反应，可减少硅烷用量并提高轮胎的综合性能，降低成本和VOCs排放。

据介绍，乘用车轮胎的发展趋势是以节油、抗湿滑和耐磨为特征的髙性能轿车轮胎，而白炭黑在高性能轮胎制备中受到广泛关注。然而，目前白炭黑的应用仍然存在以下三方面问题：首先是硅烷使用效率低，通常占白炭黑用量的8%～10% ，如果单纯加大硅烷用量，不仅增加成本，而且因为同时加入的活性硫会导致橡胶加工变得困难；其次是含硫硅烷在原位硅烷化的同时产生乙醇，形成VOCs排放；三是在绿色轮胎制造中通常需要使用二苯胍促进剂，但胍类促进剂的应用因为毒性问题而存在诸多争议。针对上述行业难题，华南理工大学团队与北京化工大学团队从2014年开始技术攻关，提出了离子液体原位催化硅烷化反应的新思路，可使硅烷化反应明显加速。随后，科研团队与彤程集团和嘉兴北化展开合作，开发了以离子液体为主要活性物质、与橡胶相容性好的功能助剂硅烷伴侣。

中策橡胶和山东玲珑轮胎企业的试用效果显示，添加少量硅烷伴侣即可使乘用车轮胎硅烷用量大幅降低，且综合性能提高，既改善了工程轮胎抗刺扎及耐磨性，也有望大大降低轮胎企业的VOCs排放。

可以算这样一笔账：添加0.5份硅烷伴侣可使乘用车轮胎硅烷用量减少10%～20%。以我国绿色轮胎制造产业需要白炭黑100万吨/年和硅烷10万吨/年计算，如果使用硅烷伴侣， 按减少硅烷用量20%估算，每年可降低VOCs排放达3 000 t。

鉴定会上，石化联合会科技成果处表示，我国已经有多种橡胶助剂开发技术荣获国家科技奖，但现在很难出现橡胶助剂新品种，而硅烷伴侣是全新概念的橡胶助剂，是对助剂行业的新贡献。