當冰箱內膽用上高端橡膠

抗沖擊 耐低溫 防開裂 

來源：中國石化報

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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。冰箱內膽容積的擴大對內膽材料的強度提出更高要求。目前，冰箱內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，市場前景廣闊。

低順式聚丁二烯橡膠（LCBR）可作為添加組分用于冰箱內膽用HIPS的改性，提升產品韌性和耐溶劑性能，使其在低溫條件下不易開裂，滿足冰箱內膽材料工作環(huán)境的使用需求。國內由于缺少大粒徑HIPS改性用聚丁二烯橡膠的工業(yè)化生產技術，該產品一直被國外壟斷，冰箱內膽用HIPS產品生產成本居高不下。中國石化北化院開發(fā)出具有自主知識產權的大粒徑HIPS改性用聚丁二烯橡膠工業(yè)生產技術，并在高橋石化實現一次生產成功，保證高性能的同時實現了低成本，增強了我國高端橡膠產品的自主可控能力。本版推出專題，為您揭開冰箱內膽用HIPS產品的神秘面紗。

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，具有抗沖強度高、力學性能好、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，可代替ABS樹脂，廣泛應用于家電、汽車和玩具等領域。

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、耐化學腐蝕性好等特點，還具有極高的透明度，透光率逾90%，且價格低廉，可廣泛應用于包裝材料、建筑材料、電器、家具和玩具等領域。但它是一種具有類似玻璃狀的脆性材料，受外力沖擊時易碎，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-結構含量為30%~40%的聚丁二烯橡膠，按照用途可分為樹脂級和橡膠級。其中，樹脂級LCBR主要用于高檔樹脂改性，具有色澤好、彈性好、耐磨性強等優(yōu)點，在低溫下也能保持良好的力學性能。將LCBR“摻”進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現質的飛躍？

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“海島結構”，猶如以低順式聚丁二烯橡膠為“骨骼”搭建出立體網狀結構，無數的聚苯乙烯微粒填充在低順式聚丁二烯橡膠搭建的網格周圍，使改性后的材料兼具兩種材料優(yōu)點。當HIPS材料受到外力沖擊時，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狀結構，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。

冰箱內膽大粒徑HIPS

對低順式聚丁二烯橡膠的性能有哪些需求？

冰箱內膽大粒徑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，這樣才能使制品滿足消費者對冰箱內膽外觀、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生產技術開發(fā)工作，主要開發(fā)橡膠級和塑料級兩類產品。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生產技術首次在燕山石化工業(yè)試生產，打通全流程。

● 1998年底，在燕山石化進行第二次工業(yè)試生產，進一步提高聚合及后處理工藝的穩(wěn)定性。

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

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

● 2015~2019年，北化院項目團隊獲得多個關鍵技術突破，確保產品各項指標達到國際先進水平，持續(xù)為市場投放了批量高品質LCBR 1302和LCBR 1303產品，在高橋石化、廣州石化、英力士苯領、賽寶龍和星輝等多家企業(yè)ABS、HIPS/ABS裝置上使用。

● 2020年，“高品質增韌用低順橡膠關鍵技術開發(fā)及應用”項目獲得中國石化科學技術發(fā)明獎一等獎。

● 2022年，北化院項目團隊根據市場需求，開發(fā)出適用于ABS/HIPS改性用新牌號LCBR 1505G生產技術，在燕山石化實現首次工業(yè)生產，并在高橋石化和賽寶龍相關裝置實現規(guī)模化應用。

● 2023年2月，適用于冰箱內膽耐油性HIPS改性用低順橡膠A65AE新牌號產品在上海高橋石化試生產成功，產品全部達到優(yōu)級品標準。

北化院:豐富我國高端牌號橡膠生產技術

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

為增強我國高端橡膠產品的自主可控能力，帶動我國合成橡膠技術向精細化、高端化發(fā)展，北化院科研人員在聚丁二烯橡膠分子結構與冰箱內膽HIPS性能構效關系、凝膠形成機理及抑制方法、橡膠致色機理及抑制方法等方面進行研究，取得了突破性進展。他們集成開發(fā)出具有自主知識產權的大粒徑HIPS改性用聚丁二烯橡膠工業(yè)生產技術，并在高橋石化實現一次生產成功，產品綜合性能達到世界先進水平，且全部為優(yōu)級品。

該技術具有凝膠含量低、色澤淺、APHA色度低等特點，進一步豐富了我國高端牌號聚丁二烯橡膠生產技術。該技術的成功應用，能夠幫助聚丁二烯橡膠下游企業(yè)降本增效，也增強了我國高端橡膠產品的自主可控能力，推動了中國石化合成橡膠業(yè)務向精細化、高端化方向發(fā)展。

高橋石化:成功生產低順橡膠新牌號產品

高橋石化員工調整裝置聚合系統。

高橋石化員工調整裝置運行參數。

高橋石化LCBR生產裝置。

今年，高橋石化成功生產出低順橡膠A65AE新牌號產品。該產品具有凝膠含量低、回彈性好、動態(tài)性能和低溫曲饒性能優(yōu)異等特點，其綜合性能與國際同類產品相當，具有良好市場應用前景。

高橋石化技術團隊針對國內冰箱內膽料耐油性HIPS改性橡膠空缺的現狀，結合市場調研，與北化院燕山分院開展專項合作，成功開發(fā)高性能的低順橡膠新產品A65AE牌號。

為推進新牌號產品工業(yè)性試生產順利開展，高橋石化技術團隊與北化院技術人員進行多次技術討論，最終確定在高橋石化化工部丁苯橡膠裝置成熟牌號的基礎上，通過調整關鍵配方等手段試生產低順橡膠新產品。

試生產前，高橋石化攻關小組編制詳細的試生產方案，對試生產過程中可能出現的聚合失活、聚合釜攪拌電流高、膨脹機溫度高、膨脹機不吃料導致橡膠塑化等風險進行充分研判，并制定了防范措施，對試生產關鍵點和操作難點進行有針對性的推演，確保試生產有序推進。

A65AE牌號產品的工業(yè)性試生產難點，一是聚合釜電流，主要通過催化劑和進料溫度微調，在電流逐步上升的過程中摸索經驗；二是膨脹機運行，通過調整膨脹機轉速控制進料平穩(wěn)過渡至最佳操作工況。試生產期間，高橋石化成功產出54.6噸符合優(yōu)等品指標的A65AE牌號低順橡膠新產品。目前，高橋石化已成為國內A65AE牌號低順橡膠新產品最大生產商。

化銷華北：助力低順橡膠新牌號產品打開市場

高橋石化低順橡膠新產品A65AE牌號自立項以來，化銷華北組建新產品推廣小組進行充分市場調研，走訪相關客戶7家，最終選定以冰箱內膽用大粒徑HIPS板材料作為應用場景切入點，拓展新產品推廣小組功能，緊跟新產品專用料研發(fā)進程，積極制定產品推廣方案，切實推進產品應用和技術服務。

化銷華北充分發(fā)揮產銷研用一體化機制優(yōu)勢，通過項目制管理，建立“周動態(tài)+月匯報+季度跟蹤”工作機制，實行“進度+效益”雙線考核，切實提升管理效能。實施差異化營銷，精準定位目標客戶群體，選取研發(fā)能力強、中高端市場的下游行業(yè)標桿客戶作為試用目標。該公司還組織產銷研聯合走訪，開展一對一技術交流，精心制定“一戶一案”服務方案，跟蹤下游客戶產品試用情況，切實提升服務質量，助力A65AE牌號新產品快速打開市場。

合理布局LCBR產能滿足市場需求

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)良的加工和力學性能，輕便、結實、耐用。它與我們的日常生活息息相關，廣泛應用于汽車、家電、玩具、包裝、建筑等領域，是國民經濟健康發(fā)展的重要一環(huán)。

LCBR采用陰離子聚合技術制備，凝膠含量低、色澤淺，不含過渡金屬，乙烯基含量適中，接枝和交聯活性高，分子鏈中順反1,4-結構呈無規(guī)則分布，低溫無結晶，是連續(xù)本體ABS/HIPS樹脂最理想的改性橡膠。北化院攻克LCBR分子結構與ABS/HIPS樹脂性能構效關系、凝膠形成機理及抑制方法、橡膠致色機理及控制方法等多項技術難題，開發(fā)出具有自主知識產權的高品質LCBR成套工業(yè)生產技術。

國內現有HIPS裝置產能約300萬噸/年，未來5年新建和擴建產能超過100萬噸/年，保守估計裝置對LCBR的需求將超過22萬噸/年。國內現有連續(xù)本體ABS裝置產能56萬噸/年，未來5年新建和擴建產能約120萬噸/年，保守估計裝置對LCBR需求將超過18萬噸/年。預計到“十四五”末，國內連續(xù)本體HIPS/ABS裝置對LCBR的需求約為40萬噸/年，供給缺口約13萬噸/年。

目前，中國石化現有LCBR產能為13萬噸/年，其中高橋石化和燕山石化產能分別為10萬噸/年和3萬噸/年，還不能完全滿足市場的需求。考慮到國內市場的強勁需求，以及LCBR生產技術壁壘高，建議后續(xù)充分利用中國石化已有陰離子聚合生產裝置，在用戶市場集中的華東和華南區(qū)域增加產能布局，從而滿足國內市場對LCBR的需求。

客戶反饋

低順橡膠新產品A65AE牌號因凝膠含量大大降低，有效解決了客戶生產過程中出現的堵網問題，大幅提升了產品的加工性能，使制造過程更加高效、準確。而且，該產品相比國外同類型牌號，價格有顯著優(yōu)勢，真正做到了質優(yōu)價廉，獲得下游客戶一致認可。某大型冰箱面板生產商負責人表示：

“我公司與國內多家冰箱制造頭部企業(yè)有穩(wěn)定的合作關系，其中HIPS產品對橡膠原料要求較高，起初主要依賴進口。以前使用的進口料不僅價格高，而且到貨時間不穩(wěn)定。高橋石化生產的低順橡膠新產品A65AE牌號，讓我們吃下‘定心丸’。使用該產品后，我們的產品抗沖擊能力、拉伸強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實現了低成本。”

（責任編輯：王瑩 ）