【概述】
中国材料与试验团体(Chinese Standards for Testing and Materials) (简称CSTM)标准委员会在2019年5月6日发布了团体标准T/CSTM 00024-2019《稀土异戊橡胶(NdIR)及评价方法》,并于2019年6月1日正式实施。本文是针对标准内容进行解读。
【标准制定背景】
稀土异戊橡胶是唯一可以替代天然橡胶的胶种,又称人工合成天然橡胶。开发稀土异戊橡胶,可缓解天然橡胶短缺,实现战略资源自给。该标准为行业首部稀土异戊橡胶团体标准,适用于在稀土催化体系下经溶液聚合制得的顺式-1,4聚异戊二烯橡胶,填补国内该领域标准空白,引领行业发展。
【目的和意义】
目前市场稀土异戊橡胶性能参差不齐,且缺乏详细规范的标准涵盖产品分类、技术要求、性能试验方法、检验规则及标志、包装、运输和贮存等。因此,规模化制备缺少引领和示范,高性能产品稀缺。本标准打造从“产品分类-技术要求-性能检测全链条”规范化团体标准,将在全国13个省份、近20家轮胎企业推广应用,使稀土异戊橡胶的产品分类、技术要求、试验方法、检验规则等规范化。该标准有助于提高企业所生产稀土异戊橡胶的产品质量水平,降低生产能耗物耗值,减少碳排放,提升产品的国际竞争力,同时可以用于100%替代天然橡胶生产全钢载重子午线轮胎。
【标准介绍】
本标准规定了稀土催化体系合成的聚异戊二烯橡胶(简称稀土异戊橡胶NdIR)的产品分类、技术要求、试验方法、检验规则及标志、包装、运输和贮存。在附录中描述了稀土异戊橡胶顺-1,4结构含量的测定(红外光谱法)、稀土异戊橡胶硫化特性及硫化胶拉伸性能评价方法。
本标准规定的稀土异戊橡胶应符合以下关键技术指标:
分子量分布≤3.0;
顺式1,4-聚异戊二烯含量≥96.0;
挥发分≤0.75%;
灰分≤0.5%;
300%定伸应力≥10.0MPa;
拉伸强度≥25.0MPa;
拉断伸长率≥450%。
【标准特点】
标准创新性说明:通过中国标准化协会、中国标准服务网、万方中国标准文献数据库查询,与本标准相似的标准仅有石化行业标准SH/T 1780—2015《异戊二烯橡胶(IR)》。
现有行业标准虽在范围中提到规定异戊二烯橡胶的产品分类、技术要求、试验方法、检验规则及包装、标志、贮存、运输,但其实际内容与本标准存在极大不同:
1. 该行业标准在技术要求中并未写入“顺式-1,4-聚异戊二烯含量%”及其范围,而该技术指标是评价异戊橡胶物理机械性能的最重要指标之一,也是区分稀土异戊橡胶和锂系异戊橡胶的重要指标。
2. 该行业标准技术要求中未写入“分子量分布”及其范围。分子量分布是橡胶的重要特征参数,它决定材料的流动性和力学性能。分子量分布越窄橡胶的力学性能越好、最终制品性能更加稳定。
3. 该行业标准的最大特点是对异戊橡胶中防老剂264(2,6-二叔丁基对甲酚)含量的测定方法、原理等进行了详细描述。而实际加工时,异戊橡胶防老剂使用的种类较多,RD、4010、MB等均为最常用防老剂,因此对该项的描述实用性有限。
4. 与现有行业标准相比,本标准除了对“顺式-1,4-聚异戊二烯含量%”、“分子量分布”进行限定,还对稀土异戊橡胶顺-1,4结构含量的测定原理、步骤、计算方法等进行了详细说明;另外,对“稀土异戊橡胶硫化特性及硫化胶拉伸性能评价方法”进行了详细且规范化说明,包括标准试验配方、操作步骤等。
本标准的建立涉及一种稀土催化体系、其制备方法及聚异戊二烯的制备方法(ZL 201310615638.1),一种阳离子稀土中心催化体系、其制备方法及双烯烃聚合物的制备方法(ZL 201610348792.0)等必要专利,解决了稀土异戊橡胶工业化中催化体系活性低、聚合过程不可控、工程技术未突破导致的生产成本高、综合性能低、难以规模化等难题。实现高性能稀土异戊橡胶100%替代天然橡胶用于轮胎制造。
【标准应用】
本标准已应用于山东神驰石化有限公司3万吨/年稀土异戊橡胶工业化装置的生产,自实施日开始增加了客观的销售额和利润,更重要的是实现了高品质稀土异戊橡胶的量产,可以替代天然橡胶,解决我国天然橡胶严重供给不足问题。未来作为示范工程在全国推广,目标是实现天然橡胶“去战略资源化”。
【标准制定单位构成】
中国科学院长春应用化学研究所、山东神驰化工集团有限公司、山东玲珑轮胎股份有限公司、青岛双星轮胎股份有限公司、杭州中策橡胶集团有限公司