當(dāng)冰箱內(nèi)膽用上高端橡膠

抗沖擊 耐低溫 防開裂 

來源：中國(guó)石化報(bào)

閱讀提示

隨著人們生活水平的提升，大容量的冰箱和冷柜日益成為主流選擇。冰箱內(nèi)膽容積的擴(kuò)大對(duì)內(nèi)膽材料的強(qiáng)度提出更高要求。目前，冰箱內(nèi)膽大粒徑材料主要為ABS（丙烯腈-丁二烯-苯乙烯塑料）和HIPS（高抗沖聚苯乙烯）。其中，HIPS相比ABS具有成本優(yōu)勢(shì)，市場(chǎng)前景廣闊。

低順式聚丁二烯橡膠（LCBR）可作為添加組分用于冰箱內(nèi)膽用HIPS的改性，提升產(chǎn)品韌性和耐溶劑性能，使其在低溫條件下不易開裂，滿足冰箱內(nèi)膽材料工作環(huán)境的使用需求。國(guó)內(nèi)由于缺少大粒徑HIPS改性用聚丁二烯橡膠的工業(yè)化生產(chǎn)技術(shù)，該產(chǎn)品一直被國(guó)外壟斷，冰箱內(nèi)膽用HIPS產(chǎn)品生產(chǎn)成本居高不下。中國(guó)石化北化院開發(fā)出具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的大粒徑HIPS改性用聚丁二烯橡膠工業(yè)生產(chǎn)技術(shù)，并在高橋石化實(shí)現(xiàn)一次生產(chǎn)成功，保證高性能的同時(shí)實(shí)現(xiàn)了低成本，增強(qiáng)了我國(guó)高端橡膠產(chǎn)品的自主可控能力。本版推出專題，為您揭開冰箱內(nèi)膽用HIPS產(chǎn)品的神秘面紗。

本版文圖由 潘亞男 祁彥平 姜少華 徐崢輝 馬志康 張 思 提供

什么是HIPS樹脂？

HIPS是聚苯乙烯（PS）在橡膠分子鏈上接枝改性得到的樹脂材料，具有抗沖強(qiáng)度高、力學(xué)性能好、尺寸穩(wěn)定性好、易加工（廢品率低）、易成型（成型收縮率小）等優(yōu)點(diǎn)，可代替ABS樹脂，廣泛應(yīng)用于家電、汽車和玩具等領(lǐng)域。

聚苯乙烯樹脂如何“變身”HIPS樹脂？

普通的聚苯乙烯樹脂為無毒、無臭、無色的透明固體，具有不易變形、耐化學(xué)腐蝕性好等特點(diǎn)，還具有極高的透明度，透光率逾90%，且價(jià)格低廉，可廣泛應(yīng)用于包裝材料、建筑材料、電器、家具和玩具等領(lǐng)域。但它是一種具有類似玻璃狀的脆性材料，受外力沖擊時(shí)易碎，且在低溫環(huán)境下易開裂。

低順式聚丁二烯橡膠（LCBR）是指順式1,4-結(jié)構(gòu)含量為30%~40%的聚丁二烯橡膠，按照用途可分為樹脂級(jí)和橡膠級(jí)。其中，樹脂級(jí)LCBR主要用于高檔樹脂改性，具有色澤好、彈性好、耐磨性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，在低溫下也能保持良好的力學(xué)性能。將LCBR“摻”進(jìn)聚苯乙烯樹脂后制成的HIPS樹脂，既能保留聚苯乙烯樹脂的原有特性，也可以很好地彌補(bǔ)聚苯乙烯樹脂易碎、低溫易開裂等不足，顯著提升制品的韌性和低溫耐開裂性能。

低順式聚丁二烯橡膠（LCBR）

如何使聚苯乙烯樹脂實(shí)現(xiàn)質(zhì)的飛躍？

在HIPS樹脂中，聚苯乙烯為連續(xù)相，橡膠相為分散相，在分散相中又包含著大量的聚苯乙烯，它們將橡膠相分割成許多小區(qū)，俗稱“海島結(jié)構(gòu)”，猶如以低順式聚丁二烯橡膠為“骨骼”搭建出立體網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，無數(shù)的聚苯乙烯微粒填充在低順式聚丁二烯橡膠搭建的網(wǎng)格周圍，使改性后的材料兼具兩種材料優(yōu)點(diǎn)。當(dāng)HIPS材料受到外力沖擊時(shí)，橡膠相可以吸收大量能量，從而提高HIPS材料的抗沖擊性。而低順式聚丁二烯橡膠的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，能夠很好地將聚苯乙烯微粒“包裹”起來，從而改善聚苯乙烯樹脂的低溫開裂性能，使改性后的HIPS材料韌性大大提高。

冰箱內(nèi)膽大粒徑HIPS

對(duì)低順式聚丁二烯橡膠的性能有哪些需求？

冰箱內(nèi)膽大粒徑HIPS用低順式聚丁二烯橡膠需要具有高黏度、低色度、低凝膠含量等特點(diǎn)，這樣才能使制品滿足消費(fèi)者對(duì)冰箱內(nèi)膽外觀、抗沖擊性、耐低溫開裂性等的需求。

研發(fā)歷程

● 20世紀(jì)90年代，北化院燕山分院（原燕山石化研究院）開始從事LCBR生產(chǎn)技術(shù)開發(fā)工作，主要開發(fā)橡膠級(jí)和塑料級(jí)兩類產(chǎn)品。前者主要用于汽車輪胎胎面用膠；后者主要用于塑料改性，如HIPS/ABS樹脂改性等。

● 1995年10月，塑料改性用通用型LCBR生產(chǎn)技術(shù)首次在燕山石化工業(yè)試生產(chǎn)，打通全流程。

● 1998年底，在燕山石化進(jìn)行第二次工業(yè)試生產(chǎn)，進(jìn)一步提高聚合及后處理工藝的穩(wěn)定性。

● 2009年7月，在燕山石化進(jìn)行了LCBR3503批量生產(chǎn)，并成功在高橋石化連續(xù)本體ABS裝置上試應(yīng)用。

● 2013~2014年，北化院科研人員對(duì)后處理工藝進(jìn)行創(chuàng)新，并在燕山石化的支持下再次進(jìn)行LCBR工業(yè)排產(chǎn)，在降低產(chǎn)品凝膠含量上取得了關(guān)鍵性突破。

● 2015~2019年，北化院項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)獲得多個(gè)關(guān)鍵技術(shù)突破，確保產(chǎn)品各項(xiàng)指標(biāo)達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平，持續(xù)為市場(chǎng)投放了批量高品質(zhì)LCBR 1302和LCBR 1303產(chǎn)品，在高橋石化、廣州石化、英力士苯領(lǐng)、賽寶龍和星輝等多家企業(yè)ABS、HIPS/ABS裝置上使用。

● 2020年，“高品質(zhì)增韌用低順橡膠關(guān)鍵技術(shù)開發(fā)及應(yīng)用”項(xiàng)目獲得中國(guó)石化科學(xué)技術(shù)發(fā)明獎(jiǎng)一等獎(jiǎng)。

● 2022年，北化院項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)根據(jù)市場(chǎng)需求，開發(fā)出適用于ABS/HIPS改性用新牌號(hào)LCBR 1505G生產(chǎn)技術(shù)，在燕山石化實(shí)現(xiàn)首次工業(yè)生產(chǎn)，并在高橋石化和賽寶龍相關(guān)裝置實(shí)現(xiàn)規(guī)模化應(yīng)用。

● 2023年2月，適用于冰箱內(nèi)膽耐油性HIPS改性用低順橡膠A65AE新牌號(hào)產(chǎn)品在上海高橋石化試生產(chǎn)成功，產(chǎn)品全部達(dá)到優(yōu)級(jí)品標(biāo)準(zhǔn)。

北化院:豐富我國(guó)高端牌號(hào)橡膠生產(chǎn)技術(shù)

北化院科研人員進(jìn)行產(chǎn)品開發(fā)實(shí)驗(yàn)。       聚丁二烯橡膠可作為添加組分用于冰箱內(nèi)膽用HIPS的改性，能夠提升產(chǎn)品韌性和耐溶劑性能，使其在低溫條件下不易開裂，從而滿足冰箱內(nèi)膽材料工作環(huán)境的使用需求。國(guó)內(nèi)由于缺少大粒徑HIPS改性用聚丁二烯橡膠的工業(yè)化生產(chǎn)技術(shù)，使這一產(chǎn)品一直被國(guó)外壟斷，冰箱內(nèi)膽用HIPS產(chǎn)品生產(chǎn)成本居高不下。

為增強(qiáng)我國(guó)高端橡膠產(chǎn)品的自主可控能力，帶動(dòng)我國(guó)合成橡膠技術(shù)向精細(xì)化、高端化發(fā)展，北化院科研人員在聚丁二烯橡膠分子結(jié)構(gòu)與冰箱內(nèi)膽HIPS性能構(gòu)效關(guān)系、凝膠形成機(jī)理及抑制方法、橡膠致色機(jī)理及抑制方法等方面進(jìn)行研究，取得了突破性進(jìn)展。他們集成開發(fā)出具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的大粒徑HIPS改性用聚丁二烯橡膠工業(yè)生產(chǎn)技術(shù)，并在高橋石化實(shí)現(xiàn)一次生產(chǎn)成功，產(chǎn)品綜合性能達(dá)到世界先進(jìn)水平，且全部為優(yōu)級(jí)品。

該技術(shù)具有凝膠含量低、色澤淺、APHA色度低等特點(diǎn)，進(jìn)一步豐富了我國(guó)高端牌號(hào)聚丁二烯橡膠生產(chǎn)技術(shù)。該技術(shù)的成功應(yīng)用，能夠幫助聚丁二烯橡膠下游企業(yè)降本增效，也增強(qiáng)了我國(guó)高端橡膠產(chǎn)品的自主可控能力，推動(dòng)了中國(guó)石化合成橡膠業(yè)務(wù)向精細(xì)化、高端化方向發(fā)展。

高橋石化:成功生產(chǎn)低順橡膠新牌號(hào)產(chǎn)品

高橋石化員工調(diào)整裝置聚合系統(tǒng)。

高橋石化員工調(diào)整裝置運(yùn)行參數(shù)。

高橋石化LCBR生產(chǎn)裝置。

今年，高橋石化成功生產(chǎn)出低順橡膠A65AE新牌號(hào)產(chǎn)品。該產(chǎn)品具有凝膠含量低、回彈性好、動(dòng)態(tài)性能和低溫曲饒性能優(yōu)異等特點(diǎn)，其綜合性能與國(guó)際同類產(chǎn)品相當(dāng)，具有良好市場(chǎng)應(yīng)用前景。

高橋石化技術(shù)團(tuán)隊(duì)針對(duì)國(guó)內(nèi)冰箱內(nèi)膽料耐油性HIPS改性橡膠空缺的現(xiàn)狀，結(jié)合市場(chǎng)調(diào)研，與北化院燕山分院開展專項(xiàng)合作，成功開發(fā)高性能的低順橡膠新產(chǎn)品A65AE牌號(hào)。

為推進(jìn)新牌號(hào)產(chǎn)品工業(yè)性試生產(chǎn)順利開展，高橋石化技術(shù)團(tuán)隊(duì)與北化院技術(shù)人員進(jìn)行多次技術(shù)討論，最終確定在高橋石化化工部丁苯橡膠裝置成熟牌號(hào)的基礎(chǔ)上，通過調(diào)整關(guān)鍵配方等手段試生產(chǎn)低順橡膠新產(chǎn)品。

試生產(chǎn)前，高橋石化攻關(guān)小組編制詳細(xì)的試生產(chǎn)方案，對(duì)試生產(chǎn)過程中可能出現(xiàn)的聚合失活、聚合釜攪拌電流高、膨脹機(jī)溫度高、膨脹機(jī)不吃料導(dǎo)致橡膠塑化等風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行充分研判，并制定了防范措施，對(duì)試生產(chǎn)關(guān)鍵點(diǎn)和操作難點(diǎn)進(jìn)行有針對(duì)性的推演，確保試生產(chǎn)有序推進(jìn)。

A65AE牌號(hào)產(chǎn)品的工業(yè)性試生產(chǎn)難點(diǎn)，一是聚合釜電流，主要通過催化劑和進(jìn)料溫度微調(diào)，在電流逐步上升的過程中摸索經(jīng)驗(yàn)；二是膨脹機(jī)運(yùn)行，通過調(diào)整膨脹機(jī)轉(zhuǎn)速控制進(jìn)料平穩(wěn)過渡至最佳操作工況。試生產(chǎn)期間，高橋石化成功產(chǎn)出54.6噸符合優(yōu)等品指標(biāo)的A65AE牌號(hào)低順橡膠新產(chǎn)品。目前，高橋石化已成為國(guó)內(nèi)A65AE牌號(hào)低順橡膠新產(chǎn)品最大生產(chǎn)商。

化銷華北：助力低順橡膠新牌號(hào)產(chǎn)品打開市場(chǎng)

高橋石化低順橡膠新產(chǎn)品A65AE牌號(hào)自立項(xiàng)以來，化銷華北組建新產(chǎn)品推廣小組進(jìn)行充分市場(chǎng)調(diào)研，走訪相關(guān)客戶7家，最終選定以冰箱內(nèi)膽用大粒徑HIPS板材料作為應(yīng)用場(chǎng)景切入點(diǎn)，拓展新產(chǎn)品推廣小組功能，緊跟新產(chǎn)品專用料研發(fā)進(jìn)程，積極制定產(chǎn)品推廣方案，切實(shí)推進(jìn)產(chǎn)品應(yīng)用和技術(shù)服務(wù)。

化銷華北充分發(fā)揮產(chǎn)銷研用一體化機(jī)制優(yōu)勢(shì)，通過項(xiàng)目制管理，建立“周動(dòng)態(tài)+月匯報(bào)+季度跟蹤”工作機(jī)制，實(shí)行“進(jìn)度+效益”雙線考核，切實(shí)提升管理效能。實(shí)施差異化營(yíng)銷，精準(zhǔn)定位目標(biāo)客戶群體，選取研發(fā)能力強(qiáng)、中高端市場(chǎng)的下游行業(yè)標(biāo)桿客戶作為試用目標(biāo)。該公司還組織產(chǎn)銷研聯(lián)合走訪，開展一對(duì)一技術(shù)交流，精心制定“一戶一案”服務(wù)方案，跟蹤下游客戶產(chǎn)品試用情況，切實(shí)提升服務(wù)質(zhì)量，助力A65AE牌號(hào)新產(chǎn)品快速打開市場(chǎng)。

合理布局LCBR產(chǎn)能滿足市場(chǎng)需求

北化院專家、燕山分院合成橡膠研究室副主任 李建成

采用低順式聚丁二烯橡膠（LCBR）改性的ABS/HIPS材料是一種重要的工程塑料，具有優(yōu)良的加工和力學(xué)性能，輕便、結(jié)實(shí)、耐用。它與我們的日常生活息息相關(guān)，廣泛應(yīng)用于汽車、家電、玩具、包裝、建筑等領(lǐng)域，是國(guó)民經(jīng)濟(jì)健康發(fā)展的重要一環(huán)。

LCBR采用陰離子聚合技術(shù)制備，凝膠含量低、色澤淺，不含過渡金屬，乙烯基含量適中，接枝和交聯(lián)活性高，分子鏈中順反1,4-結(jié)構(gòu)呈無規(guī)則分布，低溫?zé)o結(jié)晶，是連續(xù)本體ABS/HIPS樹脂最理想的改性橡膠。北化院攻克LCBR分子結(jié)構(gòu)與ABS/HIPS樹脂性能構(gòu)效關(guān)系、凝膠形成機(jī)理及抑制方法、橡膠致色機(jī)理及控制方法等多項(xiàng)技術(shù)難題，開發(fā)出具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的高品質(zhì)LCBR成套工業(yè)生產(chǎn)技術(shù)。

國(guó)內(nèi)現(xiàn)有HIPS裝置產(chǎn)能約300萬噸/年，未來5年新建和擴(kuò)建產(chǎn)能超過100萬噸/年，保守估計(jì)裝置對(duì)LCBR的需求將超過22萬噸/年。國(guó)內(nèi)現(xiàn)有連續(xù)本體ABS裝置產(chǎn)能56萬噸/年，未來5年新建和擴(kuò)建產(chǎn)能約120萬噸/年，保守估計(jì)裝置對(duì)LCBR需求將超過18萬噸/年。預(yù)計(jì)到“十四五”末，國(guó)內(nèi)連續(xù)本體HIPS/ABS裝置對(duì)LCBR的需求約為40萬噸/年，供給缺口約13萬噸/年。

目前，中國(guó)石化現(xiàn)有LCBR產(chǎn)能為13萬噸/年，其中高橋石化和燕山石化產(chǎn)能分別為10萬噸/年和3萬噸/年，還不能完全滿足市場(chǎng)的需求。考慮到國(guó)內(nèi)市場(chǎng)的強(qiáng)勁需求，以及LCBR生產(chǎn)技術(shù)壁壘高，建議后續(xù)充分利用中國(guó)石化已有陰離子聚合生產(chǎn)裝置，在用戶市場(chǎng)集中的華東和華南區(qū)域增加產(chǎn)能布局，從而滿足國(guó)內(nèi)市場(chǎng)對(duì)LCBR的需求。

客戶反饋

低順橡膠新產(chǎn)品A65AE牌號(hào)因凝膠含量大大降低，有效解決了客戶生產(chǎn)過程中出現(xiàn)的堵網(wǎng)問題，大幅提升了產(chǎn)品的加工性能，使制造過程更加高效、準(zhǔn)確。而且，該產(chǎn)品相比國(guó)外同類型牌號(hào)，價(jià)格有顯著優(yōu)勢(shì)，真正做到了質(zhì)優(yōu)價(jià)廉，獲得下游客戶一致認(rèn)可。某大型冰箱面板生產(chǎn)商負(fù)責(zé)人表示：

“我公司與國(guó)內(nèi)多家冰箱制造頭部企業(yè)有穩(wěn)定的合作關(guān)系，其中HIPS產(chǎn)品對(duì)橡膠原料要求較高，起初主要依賴進(jìn)口。以前使用的進(jìn)口料不僅價(jià)格高，而且到貨時(shí)間不穩(wěn)定。高橋石化生產(chǎn)的低順橡膠新產(chǎn)品A65AE牌號(hào)，讓我們吃下‘定心丸’。使用該產(chǎn)品后，我們的產(chǎn)品抗沖擊能力、拉伸強(qiáng)度和韌性等綜合性能均得到很大提升，在保證高性能的同時(shí)實(shí)現(xiàn)了低成本。”

（責(zé)任編輯：王瑩 ）