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如果把汽車的輪胎（外胎）切開，可以清楚看到外胎從外到內(nèi)由胎面、胎體、帶束層、氣密層等組成。其中，胎面大量使用了溶聚丁苯橡膠，以提高汽車運(yùn)行時的抗?jié)窕?、增?qiáng)快速剎車能力。多年來，溶聚丁苯橡膠幾乎被國外企業(yè)壟斷。中國石化與中國科學(xué)院青島能源所、多家國內(nèi)輪胎科技領(lǐng)軍企業(yè)合作研發(fā)生產(chǎn)的鐵系梳枝丁戊橡膠，可完全替代進(jìn)口溶聚丁苯橡膠，且抗?jié)窕愿鼜?qiáng)，價格成本更具優(yōu)勢。截至6月底，湖南石化已完成制造10萬余條鐵系梳枝丁戊橡膠高性能輪胎，全部通過品控測試。本版推出專題，帶您了解高性能輪胎的新材料——鐵系梳枝丁戊橡膠。

本版文圖由 彭 展 何 潔 陳移姣 湯 茜 田 蕾 陳夫亮 李小明 王 亮 提供

產(chǎn)品名片

什么是鐵系梳枝丁戊橡膠？

鐵系梳枝丁戊橡膠是以共軛烯烴（丁二烯和異戊二烯）為單體，環(huán)己烷和碳六油為溶劑，鐵絡(luò)合物為主催化劑，烷基鋁和硼鹽為助催化劑，通過配位選擇性催化聚合制備的一種“樹枝狀”微觀結(jié)構(gòu)橡膠新材料，特殊的結(jié)構(gòu)賦予其高強(qiáng)度、高抗?jié)窕院透咦枘嵝缘葍?yōu)良特性。

為什么要研發(fā)生產(chǎn)鐵系梳枝丁戊橡膠？

我國是全球最大的橡膠需求國，年需求量高達(dá)1200萬噸，約占全球橡膠總消費(fèi)量的30%，大部分用于輪胎制造行業(yè)。我國的輪胎產(chǎn)能約占全球輪胎總產(chǎn)能的50%以上，是全球最大的輪胎生產(chǎn)國。歐盟輪胎標(biāo)簽法根據(jù)燃油效率和濕地抓地力性能參數(shù)，將輪胎分為A~E級，而國產(chǎn)輪胎多集中在C級及以下，關(guān)鍵制約因素是高性能胎面膠。輪胎胎面大量使用的高性能溶聚丁苯橡膠主要依賴進(jìn)口，亟須開發(fā)高性能輪胎橡膠新材料。

“雙碳”戰(zhàn)略下新能源汽車崛起，對輪胎抗?jié)窕?、滾動阻力、耐磨性間的“魔鬼三角”平衡提出了更高要求。利用鐵系梳枝丁戊橡膠生產(chǎn)的高性能輪胎新商品，具有安全抗滑、綠色節(jié)油、經(jīng)久耐用的綜合優(yōu)勢。燃油車輪胎的滾動阻力每降低5%就能節(jié)約油耗約1%，電動車輪胎的滾動阻力每降低25%，續(xù)航里程可增加6%。

鐵系梳枝丁戊橡膠主要應(yīng)用在哪些領(lǐng)域？

鐵系梳枝丁戊橡膠具有良好的動態(tài)力學(xué)性能、抗?jié)窕阅芎蜏p振性能，在輪胎、減振材料等領(lǐng)域均有廣泛的應(yīng)用前景。

高性能輪胎領(lǐng)域

鐵系梳枝丁戊橡膠輪胎制造應(yīng)用技術(shù)開發(fā)，對標(biāo)“卡脖子”的高性能溶聚丁苯橡膠，發(fā)展與其匹配的胎面復(fù)合配方，可用于高抗?jié)窕阅茌喬サ募庸ぶ圃臁Ｑ芯勘砻鳎涸诂F(xiàn)有輪胎配方中加入部分鐵系梳枝丁戊橡膠替代國外高端溶聚丁苯橡膠后，輪胎的濕地抓地力指數(shù)可高達(dá)1.63，達(dá)到歐盟輪胎標(biāo)簽法A級（最高級）；在標(biāo)準(zhǔn)跑道進(jìn)行的標(biāo)準(zhǔn)測試表明，剎車距離大幅縮短，安全性得到提高；輪胎的滾動阻力下降，車輛油耗下降。今年初，湖南石化完成104.7噸鐵系梳枝丁戊橡膠的批量生產(chǎn)，標(biāo)志著該產(chǎn)品實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)。

軌道交通減振領(lǐng)域

鐵系梳枝丁戊橡膠高枝化結(jié)構(gòu)具有高阻尼性能，可用于生產(chǎn)高鐵等軌道車輛橡膠減振產(chǎn)品。通過性能測試的初步論證，鐵系梳枝丁戊橡膠能夠顯著提高橡膠配方的阻尼性能，可應(yīng)用于動車組空氣彈簧、橫向止擋、車鉤緩沖器等車輛橡膠減振部件中，相較現(xiàn)有溶聚丁苯橡膠配方，其機(jī)械性能和減振性能皆有所提升，尤其是抗疲勞性能提升明顯。

特種消聲減振橡膠領(lǐng)域

鐵系梳枝丁戊橡膠具有類丁苯橡膠的結(jié)構(gòu)特點，通過性能測試發(fā)現(xiàn)，鐵系梳枝丁戊橡膠在ESBR-1502/NR體系中完全替代ESBR（溶聚丁苯橡膠）后，減振元件在零下43攝氏度的阻尼性能和100%伸張疲勞性能顯著提高。同時，類丁苯橡膠結(jié)構(gòu)也兼具良好的抑制裂紋性能，有望實現(xiàn)鐵系梳枝丁戊橡膠替代溶聚丁苯橡膠減振材料在彈性支承上的產(chǎn)品和工藝定型，為鐵系梳枝丁戊橡膠在減振元件上的推廣應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)。

市場情況

目前，我國鐵系梳枝丁戊橡膠工業(yè)化產(chǎn)品僅在湖南石化實現(xiàn)工業(yè)化批量生產(chǎn)。據(jù)研究分析，未來3~5年鐵系梳枝丁戊橡膠在輪胎領(lǐng)域、減振材料領(lǐng)域和鞋材領(lǐng)域的市場需求將持續(xù)增長。

在輪胎領(lǐng)域，湖南石化聯(lián)合中國科學(xué)院青島生物能源與過程研究所（以下簡稱“青島能源所”）研發(fā)生產(chǎn)的鐵系梳枝丁戊橡膠經(jīng)輪胎測試后可替代進(jìn)口溶聚丁苯橡膠，價格成本優(yōu)勢明顯。預(yù)計未來鐵系梳枝丁戊橡膠占輪胎領(lǐng)域的市場份額將進(jìn)一步擴(kuò)大，年需求量將達(dá)20萬噸。

在減振材料領(lǐng)域，我國軌道交通的橡膠減振產(chǎn)品以天然橡膠和溶聚丁苯橡膠為主體，但使用中橡膠元件的阻尼性能、抗疲勞性能、耐蠕變性能和金屬黏接性能等均會出現(xiàn)大幅下降，因此亟須開發(fā)其替代品。鐵系梳枝丁戊橡膠具有優(yōu)異的阻尼減振性能，同時類丁苯橡膠結(jié)構(gòu)也兼具良好的抑制裂紋性能，并能延長使用壽命，市場潛力巨大，在減振材料領(lǐng)域的年需求量將達(dá)15萬噸。

在鞋材領(lǐng)域，運(yùn)動鞋大底類似輪胎的胎面，主要提供抗?jié)窕院湍湍バ?。傳統(tǒng)的運(yùn)動鞋大底防滑用膠主要為溶聚丁苯橡膠。由于苯基側(cè)基的存在，運(yùn)動鞋普遍存在硬度較高、舒適性差且抗?jié)窕圆蛔愕娜秉c。鐵系梳枝丁戊橡膠具有良好的抗?jié)窕阅?，其無苯環(huán)結(jié)構(gòu)也會使運(yùn)動鞋的舒適性優(yōu)于溶聚丁苯橡膠，在鞋材領(lǐng)域的年需求量將達(dá)5萬噸。

綜上所述，未來，鐵系梳枝丁戊橡膠的明確對標(biāo)市場年需求量預(yù)估在40萬噸左右。

企業(yè)足音

湖南石化：打通從新材料到新商品的全鏈條

湖南石化通過產(chǎn)銷研用深度融合，僅用5年時間就實現(xiàn)了鐵系梳枝丁戊橡膠從實驗室到產(chǎn)業(yè)化，打通了從新材料到新產(chǎn)品再到新商品的全鏈條。

2017年，集團(tuán)公司高級專家、湖南石化橡膠技術(shù)帶頭人梁紅文帶領(lǐng)團(tuán)隊與青島能源所著手研究，發(fā)現(xiàn)了能滿足生產(chǎn)高性能輪胎要求的合成橡膠材料，設(shè)計枝化的微觀結(jié)構(gòu)賦予其更好的抗?jié)窕阅?；減少或取消苯基降低分子鏈間的內(nèi)摩擦，使?jié)L動阻力更低。為加速成果轉(zhuǎn)化，湖南石化和青島能源所充分發(fā)揮各自優(yōu)勢，協(xié)同攻關(guān)解決實驗室技術(shù)與工程化技術(shù)的匹配性等問題，于2021年形成具有自主知識產(chǎn)權(quán)的關(guān)鍵小試和中試成套技術(shù)。

2023年1月4日，湖南石化年產(chǎn)3萬噸溶聚丁苯橡膠裝置生產(chǎn)線順利產(chǎn)出鐵系梳枝丁戊橡膠，實現(xiàn)了零的突破。同年3月，該公司組織研究、銷售專業(yè)團(tuán)隊走訪國內(nèi)多家輪胎頭部企業(yè)。通過調(diào)研發(fā)現(xiàn)，使用鐵系梳枝丁戊橡膠生產(chǎn)的輪胎產(chǎn)品質(zhì)量優(yōu)良、性能穩(wěn)定。隨后，他們還與國內(nèi)多家輪胎頭部企業(yè)合作開展輪胎應(yīng)用技術(shù)評價和配方研究。結(jié)果表明，在僅調(diào)整配方的前提下，鐵系梳枝丁戊橡膠可以大幅甚至全部替代進(jìn)口高性能溶聚丁苯橡膠，鐵系梳枝丁戊橡膠新材料受到國內(nèi)輪胎行業(yè)廣泛關(guān)注。

2023年12月5日，湖南石化生產(chǎn)的鐵系梳枝丁戊橡膠在青島森麒麟輪胎公司與青島能源所合作研發(fā)的鐵系梳枝丁戊橡膠高性能輪胎制造（超高性能UHP型輪胎制造）項目實現(xiàn)商業(yè)應(yīng)用。截至今年6月底，湖南石化已完成制造10萬余條鐵系梳枝丁戊橡膠高性能輪胎，全部通過品控測試。

鐵系梳枝丁戊橡膠創(chuàng)制、合成與應(yīng)用技術(shù)于2021年獲得科技部首屆全國顛覆性技術(shù)創(chuàng)新大賽“總決賽優(yōu)秀獎”；2023年7月，該項目通過中國石油和化學(xué)工業(yè)聯(lián)合會組織的科技成果鑒定，認(rèn)為項目整體技術(shù)達(dá)到國際先進(jìn)水平；入選國家發(fā)展改革委2024年《產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整指導(dǎo)目錄》和工信部2024年《重點新材料首批次應(yīng)用示范指導(dǎo)目錄》。

化銷華北：開發(fā)龍頭客戶 實現(xiàn)全產(chǎn)全銷

化銷華北營銷團(tuán)隊深入挖掘市場潛能、靈活調(diào)整銷售模式，不斷優(yōu)化產(chǎn)品性能，助力湖南石化生產(chǎn)的鐵系梳枝丁戊橡膠新產(chǎn)品在國內(nèi)輪胎生產(chǎn)企業(yè)完成應(yīng)用，成功替代同類進(jìn)口產(chǎn)品。

該公司加大市場走訪和技術(shù)服務(wù)力度，瞄準(zhǔn)輪胎行業(yè)發(fā)揮產(chǎn)銷研用一體化優(yōu)勢，聯(lián)合湖南石化、青島能源所多次與輪胎行業(yè)龍頭企業(yè)進(jìn)行技術(shù)交流，大力拓展市場。

同時，該公司在調(diào)研中了解了國內(nèi)多家大型輪胎企業(yè)胎面膠原料的市場現(xiàn)狀和生產(chǎn)需求。鐵系梳枝丁戊橡膠成功工業(yè)化產(chǎn)出后，化銷華北提前鎖定重點目標(biāo)客戶進(jìn)行推介，并寄送實驗產(chǎn)品，及時跟蹤試驗結(jié)果，聯(lián)合相關(guān)技術(shù)人員奔赴客戶工廠現(xiàn)場進(jìn)行生產(chǎn)應(yīng)用指導(dǎo)，收集下游客戶在生產(chǎn)應(yīng)用環(huán)節(jié)出現(xiàn)的問題并提出解決方案。

今年上半年，化銷華北累計開發(fā)5家輪胎行業(yè)龍頭客戶，實現(xiàn)全產(chǎn)全銷。多批次實驗輪胎經(jīng)客戶試制后均通過品控測試，A級品率達(dá)100%；實車場地測試顯示，實驗輪胎濕地制動性能優(yōu)異，抗?jié)窕踩赃_(dá)歐盟輪胎標(biāo)簽法A級（最高級），大幅縮短了汽車的剎車制動距離，提高了交通工具的安全性，綠色節(jié)油性能也顯著優(yōu)于傳統(tǒng)溶聚丁苯橡膠產(chǎn)品。

青島能源所：服務(wù)橡膠產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展

眾所周知，一條好的輪胎，其胎面的防濕滑性、耐磨性至關(guān)重要。我國是全球最大的輪胎生產(chǎn)和消費(fèi)國，但目前用于胎面的防滑材料嚴(yán)重依賴進(jìn)口。在項目研發(fā)過程中，青島能源所與中國橡膠工業(yè)協(xié)會及十余家輪胎龍頭企業(yè)進(jìn)行深入交流，最終確定圍繞溶聚丁苯橡膠嚴(yán)重依賴進(jìn)口的難題進(jìn)行攻關(guān)。

青島能源所通過近百種鐵系催化劑結(jié)構(gòu)的設(shè)計合成，發(fā)展高效、高選擇性的催化聚合技術(shù)和微觀結(jié)構(gòu)精準(zhǔn)調(diào)控技術(shù)。在此基礎(chǔ)上，青島能源所與湖南石化協(xié)力實現(xiàn)了萬噸級產(chǎn)業(yè)化實驗，產(chǎn)出了安全抗滑、綠色節(jié)油的鐵系梳枝丁戊橡膠新產(chǎn)品，消除了我國高性能胎面橡膠材料的技術(shù)瓶頸。

未來，青島能源所將繼續(xù)與湖南石化緊密合作，研發(fā)系列化、高性能且能滿足多場景復(fù)雜工況的橡膠新產(chǎn)品，服務(wù)國家高水平科技自立自強(qiáng)和橡膠產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展。

專家視點：

鐵系梳枝丁戊橡膠市場前景廣闊

中國石化科技創(chuàng)新功勛獎獲得者、集團(tuán)公司高級專家 梁紅文

橡膠屬于國家戰(zhàn)略物資，年需求量高達(dá)1200萬噸。我國是世界上最大的合成橡膠消費(fèi)國，大部分用于輪胎制造行業(yè)。我國的輪胎產(chǎn)能約占全球輪胎總產(chǎn)能的一半以上，是全球最大的輪胎生產(chǎn)國。溶聚丁苯橡膠是輪胎胎面膠的理想膠料，國內(nèi)需求量大于30萬噸/年，主要依賴進(jìn)口，成為國家的“卡脖子”材料。

鐵系梳枝丁戊橡膠研發(fā)項目圍繞微觀結(jié)構(gòu)與宏觀性能的構(gòu)效關(guān)系，通過發(fā)展高效隨機(jī)聚合和可控微觀結(jié)構(gòu)構(gòu)筑技術(shù)，創(chuàng)制結(jié)構(gòu)可控、分子量可調(diào)、無規(guī)共聚的鐵系梳枝丁戊橡膠新材料。其特殊的“微觀毛刷狀”結(jié)構(gòu)，賦予優(yōu)異的抗?jié)窕阅?、較低的滾動阻力、白炭黑兼容性強(qiáng)等特點，具有優(yōu)良的耐磨性能。

目前，國際上只有日本某企業(yè)在進(jìn)行鈷系丁戊橡膠的研究，仍處于中試研究階段。我國的鐵系梳枝丁戊橡膠生產(chǎn)技術(shù)現(xiàn)處于國際先進(jìn)水平。我們的競爭優(yōu)勢在于優(yōu)化和延伸湖南石化將要建設(shè)的乙烯產(chǎn)業(yè)鏈，突破綠色環(huán)保、可控穩(wěn)定的工業(yè)化制備技術(shù)和安全抗滑、綠色節(jié)油的高性能輪胎應(yīng)用技術(shù)。該產(chǎn)品有望作為我國自主研發(fā)的高性能合成橡膠新材料，形成“原創(chuàng)性、系統(tǒng)性、用得上、有影響”的重大成果，填補(bǔ)行業(yè)技術(shù)空白，實現(xiàn)高性能輪胎橡膠新材料的國產(chǎn)化，引領(lǐng)橡膠新材料發(fā)展方向。

目前，鐵系梳枝丁戊橡膠產(chǎn)品市場需求量預(yù)估在40萬噸/年左右，供需缺口較大，市場前景較為樂觀，可為國內(nèi)輪胎生產(chǎn)廠家提供更優(yōu)質(zhì)的材料，不再受制于國外產(chǎn)品。目前，湖南石化可在老裝置上批量生產(chǎn)鐵系梳枝丁戊橡膠產(chǎn)品。為了更好地滿足市場需求，未來企業(yè)將進(jìn)行萬噸級工業(yè)裝置的建設(shè)。

用戶反饋

“2022年3月，我們用鐵系梳枝丁戊橡膠生產(chǎn)UHP型半鋼子午胎，產(chǎn)品均通過室內(nèi)輪胎測試，綜合A級品率高達(dá)100%。經(jīng)鐵系梳枝丁戊橡膠改性的輪胎，在室外場地測試中操控性能明顯提升，制動距離大幅縮短，抗?jié)窕阅苓h(yuǎn)高于原配方生產(chǎn)的標(biāo)準(zhǔn)胎；在實車耐久測試中，輪胎運(yùn)行工況良好，質(zhì)量穩(wěn)定性滿足生產(chǎn)使用標(biāo)準(zhǔn)，萬公里磨耗量明顯下降，具有更長的使用壽命，輪胎經(jīng)濟(jì)性提高。目前，我們已完成逾50條輪胎的試制和出租車輪胎4萬公里路試。結(jié)果表明，鐵系梳枝丁戊橡膠具有明顯的性價比優(yōu)勢，能夠完全滿足使用需求?！?/p>

——青島森麒麟輪胎股份有限公司

（ 責(zé)任編輯：王瑩 ）