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王朝:下一代轮胎用绿色低碳橡胶原料|汽车|相符成橡胶

2021-10-18 23:13分类:苏生活馆 阅读:

2021年10月15日-16日,由中国汽车工业协会、重庆两江新区管理委员会说相符主办的“2021中国汽车供应链大会”在重庆举办,长安汽车、地平线走为官方配相符友人辛勤赞许本次大会。本届供应链大会主题为“补短铸长、融相符创新——构建中国汽车供应链新生态”,共同探讨产业政策,交流分享技术,研判产业趋势,表现创新收获,旨在促进产业国内国际互动,凝结产业链条上下专一,共谋产业协同发展之路。其中,在10月16日上午举办的主题论坛“汽车原料新动态”上,北京化工大学教授王朝发表精彩演讲。 

我是来自北京化工大学的王朝,感谢中国汽车工业协会的邀请。特意幸运有这样一个机会能参加关于汽车的盛会。我将我们团队在下一代轮胎做的原料任务给内走做汇报。

最先说说关于轮胎,汽车保有量亲昵3亿辆,每个汽车首码4个轮子,而且一辆汽车得更换几次轮胎,所以轮胎行使量很大。我国轮胎产量处于世界第一,产值超5000亿元。我们的轮胎企业实力跟国表照样有差距的,轮胎工业也是频繁受了泰西的限制,像欧盟的标签法,对我们轮胎走业有很大冲击。轮胎是汽车与地面接触的唯一构件,是汽车的主要组成。刚最先对轮胎的乞求是只要能跑就走,后来逐渐挑出要耐磨、耐老化,这样让它寿命更长一些,要抗湿滑,让它安然性好一些,包括阻力要低,要省油等。对轮胎的功能性也有一些寻找,比如要抗刺扎,保证你的轮胎被扎之后不爆胎,包括非充气轮胎和自愈相符轮胎。现在还有发电轮胎。

新一代轮胎对轮胎的性能乞求越来越高,包括噪音要小,安详性要好,气味要低等等。奇怪是近几年,对轮胎的绿色化挑出了乞求,轮胎也有比较主要的碳排放题现在,走为新一代轮胎,必须实现绿色化。

左上方的图是轮胎的一个剖面图,实际上轮胎是一个比较复杂的布局,它由许多层组成,主要组成单方照样橡胶,像胎面、胎侧,这些都是橡胶组成的。橡胶这个原料又是一个复相符原料,内中除了橡胶原料之表,还有许多助剂,所以对橡胶来说有许多技术难点在内中。

橡胶分为两种,一种是相符成橡胶,一种是当然橡胶。对于相符成橡胶来说是经历化学手腕,人工相符成的橡胶。这个橡胶种类许多,但是我国几乎是别国原创的橡胶品种,且相符成橡胶是不走不息发展的。英国公司统计石油、煤这些资源是有行使年限的。另表是碳排放的题现在,我们很关注,我们经历计算,相符成橡胶从炼化最先不息到生命解散,我们浅易算了算,能够收敛禁锢确,一吨相符成橡胶排放二氧化碳10.2吨,对于整个相符成橡胶消耗会导致每年5000万吨碳排放。

正由于这样,所以国表一些大公司对轮胎也有绿色化的规划。普利斯通乞求2035年要实现轮胎的全绿色化。

我们能够说是曲突徙薪,团队这些年针对橡胶的碳排放题现在给出了一些应对策略。第一个是从原原料限制生物基橡胶和绿色助剂开发,第二个是对废橡胶进走回收行使,第三个从省油概念起程,怎样让汽车更省油。

最先我们看经历原料限制。当然橡胶是大当然对于我们的施舍,它是直接从橡胶树上直接割一道口子嘀嗒流出来的乳液,经过加工以后就得到当然橡胶,然后就能够用了。当然橡胶可用于航天、国防,轮胎,化妆品特性医用弹性体等周围。

当然橡胶是经历光配相符用获得的,存在一个固态的过程,每一吨当然橡胶能够固态1.85吨,整个寿命周期算下来碳排放只有2.7吨,能够说当然橡胶是橡胶走业内中最具有碳中和潜力的原料。对于我国的当然橡胶有两大困局,最先是当然橡胶产量很小,只在热带环境滋长,我国只有云南、海南能够生产当然橡胶树。2019年我们消耗了555万吨,进口是520万吨,所以基本上都是进口的。

我们团队这些年致力于开发第二代当然橡胶,在我国的新疆和哈萨克斯坦边界地区找了一些野生的橡胶草,叫蒲公英橡胶草,这个胶乳跟当然橡胶树的胶乳是一致的,所以能不敷行使这个去挑取当然橡胶,这样就能够立足于我们本国的国情来发展,这样就不会受制于人。

我们北京化工大学也是牵头确立了一个产业联盟,15年逐渐形成了中美、中哈、中俄大的产业联盟。

这是蒲公英橡胶草的照片,我们能够看出它的根部掰断流出胶乳,这个就是当然橡胶。这个橡胶能达到15公斤每亩的产量,总的来说这个产量照样不大的。益处是什么呢?橡胶草能够滋长在一些恶劣的环境,比如一些低温地区。

对于橡胶的挑取我们也是开发了一些环保的路线,内中别国产生废气,废渣我们也会回收行使。我们行使我们挑取的蒲公英的橡胶制造了几条轮胎,当时在国际橡胶会议上展出,也是获得了比较高的关注。

我们团队实际上是从两条路线走,第一条路线是右边的路线。当然橡胶由于布局的限制,包括它的产能还别国那么大,所以我们也准备从第二条路线走,就是左边这条。这是我们经历玉米、土豆这些作物发酵之后,我们得到生物剂的单体,用化学相符成的手腕,得到生物剂的橡胶原料,这样的话布局多样化,性能也多样化。

对于国表来说,他们生物基橡胶的发展是这样的,他们去发酵得到的是烯烃类的单体,相符成得到跟传统橡胶一致布局的橡胶,所以市场验证不存在题现在,直接能够用。题现在在于这种发酵挑纯工艺很复杂,成本很高,就限制了行使。

张立群老师在08年马来西亚国际橡胶会上首次挑出了“生物基工程弹性体”的概念。在之后的研讨中,设计相符成了原创的生物基聚酯弹性体和生物基衣康酸酯弹性体。(获得了国家当然科学基金重点项现在的赞许)

第一个是生物基衣康酸酯橡胶,它产量比较大,基于这个成本就低一些,我也会经历酯化实现了一些特意多的结议和性能的调控。这是去年的时候我们跟京博集团做的千吨级的产业线。行使这个橡胶,今年5月份被评定为国家领先水平,挑出大力的推广。这个橡胶原料我们进走了加工做轮胎,这个加工手腕整个成形工艺跟传统的橡胶工艺是一致的,我们做的实验得到了许多轮胎,当时是批量化的制备,也经历了轮胎测试。这个轮胎装车去进走了跑车的实验,我们对它的湿抓,抗湿滑,混凝土都进走了测试,得到了双B级。

我们开发了一种生物基可降解的聚酯橡胶原料,为什么开发这个原料?最先轮胎的废弃量很大,而且跑的过程中有磨屑,每年超过100万吨,这个量是很大的,只是我们看不见而已,这个磨屑就进入了PM2.5,微颗粒进入了河水、土壤,有单方进入人体类,挺危险的。在海洋内中一微米以下的颗粒,80%来自于轮胎,这个数据对我们冲击很大,所以基于这个考虑,我们要生产可降解的轮胎。

行使分子布局的设计,平时来说聚酯原料是结晶的塑料,但经由过程度子布局的设计,解决了结晶的事,末了得到了橡胶原料。这些年我们也做了大量的任务。

2019年我们在千吨线上做一些不息化的生产,生物基可降解聚酯橡胶今年也是经历鉴定,评定为国际领先水平。

用生物基可降解聚酯橡胶做轮胎,这个是我们全球首批次的可降解轮胎。由于现在总共橡胶原料都是不走降解的,这是现在唯一可降解的橡胶原料,而且是我们独立自主开发的。

这个原料具有可降解的特性,我们发现这个原料在110天内降解率能够达到70%,统统变成水和二氧化碳,只有30%别国降解,我们也在想这30%会不会对水和土壤产生影响?我们也做了测试,发现土壤的重金属,碎片别国超标,种子发芽率还挑高了,我推想是我们挑供的有机物挑供了养料。

我们用一个两毫米的片放在路上,统统别国影响,放了3个月,质量别国转变。但埋在土里3个月,这个质量就下落10%以上,所以这个轮胎做出来是不敷长时间在土里待着,平时的沥青路面是别国题现在标。我们把截面埋在土里,第一个月降解了,几乎别国转变。第二个月表貌最先产生一些霉菌,第三个月比较清亮,所以在土里降解是有一个缓慢的过程。

另表我们又开发了另表一个闭环,我们经历化学回收的手腕把我们这个轮胎原料用一个醇解的手腕回收到原原料,然后再聚相符,再重新做成轮胎。

在橡胶内中由于体系比较复杂,除了橡胶原料之表,还有许多助剂,我们团队这些年也开发了许多助剂。这内中一个比较好的工艺是什么呢?是行使二氧化碳法制备纳米二氧化硅。这是我们走业内首条完善碳综相符二氧化硅的生产线。

接下来说说从废橡胶回收方面考虑。不管你降不降解,回收都是主要的路线。每年产生的废轮胎达到3.8亿条,我们就需要对这些废轮胎进走综相符化的回收行使,这是特意有意义的。包括这些轮胎也是碳基来源,我们很是于回收行使也是实现碳达峰的主要途径。现在来说我们对它回收行使主要是从绿色化、资源化,而且我们要高值化。

回收手腕一个是原形行使,比如把它放在船上防止碰撞。要么炼成油和沥青铺路。末了一方面是新生橡胶的行使,重新加工成轮胎。废轮胎的处理实际上也很难,它的碳足迹是负的400多公斤,所以这是我们为什么要做回收行使的由于。基于这个题现在我们自己团队开发了一套装配,是行使多阶螺杆,经历动态脱硫技术来实现的。这是整个生产线,这一头废橡胶进去,那一头新生胶出来,中间是密闭的,得到这个就能够制作轮胎。对于这个原料我们就能够实现一个不息化的处理行使。

这是我们成立的自己的学科性公司,绿金人橡塑。我们在中策建了8条生产线,能够实现年处理90万条废轮胎,实现经济益处2.5亿。另表这个任务我们也是助推一带一路,出口到斯洛伐克。

末了一个,除了前面两个考虑,我们还从省油角度去做一个节油的轮胎。这一路我们主要是设计了一个超级弹性体原料,这个原料做成轮子之后能够解决轮胎的魔三角题现在。既要高耐磨,而且要高抗湿滑。左上角的图是耐磨性,这个能够让我们胎面用料更少,寿命更长,这就是减碳的形式。另表中间的图是滚阻,我们做完轮子之后首伏能量消耗奇怪小,所以我们汽车跑的过程中很省油。对于电车来说,它的里程会更高,所以我们在开发一些超低滚阻的轮胎,这样使新能源汽车的里程数有一个清亮的挑升。

以上就是我们在轮胎用低碳橡胶原料方面做的任务。

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