中国橡胶行业应用芳纶的历史和现状

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中国橡胶行业应用芳纶的历史和现状
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高称意(1946—2004）

5 h6 A, r5 {" c+ N摘 要：简要介绍了中国橡胶行业自芳纶出现后30余年来在轮胎等橡胶制品中应用芳纶骨架材料的历程和实例，包括芳纶骨架材料与橡胶粘合处理问题等基础理论研究和产品实际应用。

' r, ]9 A' n; G# s+ r3 `& k$ O& El 20世纪70年代—80年代应用芳纶的进程

8 \3 G- i, h' |# A! ~; ^' R    自1972年美国杜邦公司开发成功芳纶纺丝技术并以Kevlar定名投人工业化生产以来，中国的合成树脂、合成纤维科研机构和生产企业密切注视其发展动向并开始了芳族聚酰胺树脂的合成技术和芳纶的纺丝技术的开发工作，橡胶行业积极开展芳纶骨架材料在轮胎和管带类橡胶制品中应用的研究工作并取得了一定的成果。 20世纪70年代，原化工部晨光化工研究院、南通合成材料厂陆续开始进行芳族聚酰胺树脂的合成工艺研究和小规模生产技术的开发工作，上海合成纤维研究所开始进行试验室规模的芳纶纺丝技术开发工作，对不同品种的纺丝溶剂的溶解性、腐蚀性进行对比，并结合病毒病理学对纺丝溶剂进行了筛选。我院对芳纶的性能开展研究，掌握了该种纤维的特性，并在试验室对芳纶帘子线加捻、浸胶的工艺进行模拟开发和浸胶液配方的选定工作，为后来的产品试制奠定了良好基础。进入80年代后，成立于天津的天津国际联合橡胶轮胎有限公司(中国、澳大利亚、加拿大合资企业)确定在某些工程轮胎的缓冲层中以芳纶帘子布为增强材料，开始了芳纶在橡胶产品中工业化应用的进程。 1986年—1990年中国发展国民经济第七个五年计划期间，我院和西安交通大学及晨光化工研究院、南通合成树脂厂、上海合成纤维研究所共同承担了国家关于芳族聚酰胺树脂合成、纺丝技术开发和在橡胶工业中应用的系列科研课题。晨光化工研究院、南通合成材料厂完成了芳族聚酰胺树脂合成技术的开发工作，上海合成纤维研究所完成了低线密度(250d以下)芳纶长丝的试验室纺丝技术的开发工作；我院和西安交通大学利用荷兰阿克苏公司提供的T1001型芳纶束丝和上海合成纤维研究所提供的低线密度芳纶束丝进行了芳纶骨架材料的加工工艺研究(包括帘子线、线绳结构设计、加捻及浸胶工艺参数、浸胶配方设计)和产品试制工作。我院试制了两批芳纶带束层6．50R16(6PR、8PR)轻卡子午胎和一批芳纶胎体175／80SRl3轿车子午胎，在宁波同步带厂和原北京橡胶二厂分别试制了3×186xH、58Mxl6．4、96Mxl6．4、130xM37和2×70×25．4五种规格的同步胶带和17x10．5(B x H)汽车风扇V带。汽车风扇V带台架试验寿命比聚酪线绳风扇带提高一倍以上，最高提高了150％，五种芳纶线绳的同步带中，2x 70x 25．4的使用寿命比玻璃纤维线绳带提高了30％—70％，其余四种规格的同步带的使用寿命比玻璃纤维线绳带提高了25％左右。之后我院采用自行开发的生产技术在吴江工业用布厂生产同步带用芳纶浸胶线绳供江苏、浙江的一些同步带厂使用达三年之久。此外，我院还进行了芳纶／锦纶、芳纶／涤纶复合帘线的结构设计、加捻工艺研究等基础性研究工作，西安交通大学试制了芳纶增强橡胶高压胶管。
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, a! [/ Q: I7 }7 ^2 20世纪90年代应用芳纶的进程
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    20世纪90年代，我院配合国家重大引进项目的国产化工作，在河南轮胎厂(现风神轮胎股份有限公司)试制了芳纶缓冲层的大型工程轮胎，提高了轮胎的胎面耐磨性和耐刺扎性从而大幅度提高了轮胎的工作寿命，使其接近或达到了进口同种轮胎的寿命水平。1999年末，神马实业股份有限公司与荷兰阿克苏·诺贝尔公司开始合作，使用阿克苏·诺贝尔公司的TwaNnlo01型芳纶束丝，利用神马公司先进的捻线、织造、浸胶设备在国内生产芳纶浸胶帘子布，供天津国际联合橡胶轮胎有限公司使用，同时在东风轮胎厂(现湖北金狮轮胎有限公司)等企业试制芳纶胎体的子午胎。现在，神马实业股份有限公司的浸胶芳纶帘子布已形成年产15—20t的规模，稳定客户为天津国际联合橡胶轮胎有限公司；其余几家企业则把试制成果作为技术储备，持有了成本消化能力后再组织规模生产。与此同时，阿克苏·诺贝尔公司自身也开展了开发中国橡胶市场的努力，以低于成本的价格向山东荣成橡胶厂每年供应芳纶浸胶帘子布生产6．50N6轻卡子午胎，以一层1680dtex／3芳纶帘子布代替三层1680dtex／2涤纶帘子布作为6．50N6轻卡子午胎的胎体。由于胎体层数减少，帘子布和胶料的质量均有减轻，使得每条轮胎的质量减轻了2．416kg。该公司测算如果每千克芳纶浸胶帘子布的价格能降到18美元，则单条轮胎的成本可降低6．6元。此项工作进行了两年后因阿克苏·诺贝尔公司将芳纶部分全盘出售给日本帝人公司而告停。这期间阿克苏·诺贝尔公司还与我院开展了市场开发合作，向与我院有技术合作关系的四川橡胶厂、银川中策橡胶股份有限公司等企业提供了浸胶芳纶帘子布，这两家企业按计划分别以一层芳纶帘子布代替三层涤纶帘子布作胎体试制了轻卡子午胎，四川橡胶厂还试制了聚酯胎体、芳纽带克层的全纤维轿车子午胎。这一时期国内的其他轮胎生产企业也进行了芳纶应用于轮胎的开发工作。上海轮胎橡胶集团股份有限公司用芳纶帘子布分别作为带束层和胎体增强材料生产了7．50N6、距15／60N4载重子午胎，他们的结论是：①以保本价得到阿克苏·诺贝尔公司的Twaron芳纶，则芳纶在轻型载重轮胎和轿车轮胎的胎体中取代涤纶是可行的；②在轻型载重子午胎的带束层中用芳纶替代钢丝帘线可使成本降低；③在载重子午胎的带束层中用芳纶取代钢丝帘线可以减轻轮胎重量。 管带类产品应用芳纶骨架材料在90年代亦有进展。宜昌中南橡胶集团有限公司曾试制了以芳纶帆布为骨架材料的输送带。在油田、谷物收割等大功率传动胶带中，已有用芳纶线绳为增强材料生产的V带商品。江苏省太仓市凌峰实业有限公司与无锡太湖同步带厂技术人员合作开发出同步带用芳纶浸胶线绳。 西安交通大学在芳纶应用于橡胶产品方面做了大量工作并取得喜人成果。他们进行了两方面的工作：①在“七五”计划攻关工作的基础上，进行芳纶增强热塑性树脂软管的开发。这一产品的研制成功使软管基质材料的选择从橡胶扩展至热塑性弹性体，既扩大了基质材料的选择面，又可省略橡胶加工的某些环节，简化了生产工艺，降低了能耗；同时还进一步发挥了芳纶高强高模的特性，使软管的耐压能力比胶管提高20％—30％，而重量却减轻了一半；②开展了用芳纶短纤维增强橡胶制造耐烧蚀柔性绝热层材料替代石棉填充弹性体的研究开发工作。他们对不同含量芳纶短纤维—EPDM—树脂分散剂复合材料体系的烧蚀性能做了研究，并得到了低烧蚀速率、低密度、不同硬度的烧蚀材料。此外，他们还进行了导电芳纶的开发工作。 国外的芳纶制造商还在管带类橡胶制品市场的开发上做了一些工作。杜邦公司在山东青岛新飞橡胶厂(现青岛正元工业线绳制造有限公司)加工芳纶胶管纱线和同步带用线绳。阿克苏·诺贝尔公司在江苏吴江富达工业线绳有限公司生产胶管纱线。 国内的一些大学还进行了有关芳纶骨架材料的基础性研究工作，如东华大学、西安交通大学都进行了芳纶粘合处理技术或浸胶配方的研究工作。

3 w5 q: g: {. D# H3 近年来我国加紧芳纶生产的步伐

   近年来我国的芳纶需求量急剧增加，导致进口量大幅上升，2咖年进口的芳纶已超过200to由于资源和产品品质等方面的原因，目前我国每年还需进口一定数量的同步带用芳纶浸胶线绳，生产商为德国英特(Inter)公司，经销商为江苏吴江海角工业用布有限公司。进入21世纪以来，我国加紧了芳纶的生产步伐。早在20世纪90年代，晨光化工研究院就建成了年产50t对位芳纶长丝的小试装置并掌握了该规模芳纶纺丝技术。2001年，该院借助金路集团的民间资本，组建了晨光金路科技有限公司，分三期累计投资近4亿元在四川兴建年产1咖t芳纶长丝的生产线并最终完成芳纶尖端系列产品的开发，目前工程进展顺利；上海合成纤维研究所、东华大学化学纤维研究所、沈阳市红星密封材料厂等单位研制和生产的对位芳纶性能已接近国际水平。在间位芳纶方面，广东新会新艳股份有限公司年产200t间位芳纶的生产线已建成投产；山东烟台氨纶股份有限公司年产500t间位芳纶的生产线正在建设中。此外，上海市科委资助兴建芳纶浆粕中试生产线。所有这些预示着中国不能生产芳纶的状况将成为历史。在应用方面，芳纶在工程轮胎、同步带中应用技术开发已列为我国“十五”计划橡胶工业重大研究和产业化课题。
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) [( C3 k& J: M4 结语
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  随着芳纶生产技术和产能的提高，随着橡胶行业应用芳纶技术的逐步完善，芳纶增强的橡胶制品一定会越来越多，且性能越来越好、寿命越来越长。
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! b( g: F! \$ }& {作者简介：高称意(1946—2004），男，河北省任邱县人，高级工程师。主要从事橡胶制品用骨架材料产品性能研究、粘合技术研究开发、新产品开发和专业情报及标准化工作，为我国橡胶制品用骨架材料做出卓越的贡献。2004年3月突然因病去世，谨用此文表示深切悼念。

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gaofenzi12

高称意很熟，原北院的高工，此人业务很钻研，为人直爽，可惜英年早逝。

LSRUNQI

纪念橡胶行业的人士。