2012-7-30 來(lái)源:中國(guó)聚合物網(wǎng)
關(guān)鍵詞：生物基橡膠 汽車(chē)輪胎 材料開(kāi)發(fā)
一、生物基橡膠
據(jù)國(guó)際橡膠研究集團(tuán)預(yù)測(cè)，全球?qū)μ烊幌鹉z和合成橡膠的需求將從2011年2570萬(wàn)噸增長(zhǎng)到2020年3590萬(wàn)噸。天然橡膠和合成橡膠的需求將大致相等。
供應(yīng)緊張和高的價(jià)格使從糖類(lèi)制取橡膠原材料脫穎而出。一些工業(yè)生物技術(shù)公司，如Genencor公司、Gevo公司、Amyris公司和Genomatica公司都在開(kāi)拓第三途徑，以糖類(lèi)為原料來(lái)制取生物基橡膠組分。Gevo公司已宣布，在美國(guó)明尼蘇達(dá)州Luverne的的第一套商業(yè)化裝置將使用異丁醇用于生產(chǎn)合成橡膠。
通過(guò)微生物發(fā)酵可制取三種可再生橡膠中間體：異戊二烯，異丁烯和丁二烯。五碳異戊二烯可用于制造像橡膠樹(shù)來(lái)源那樣的乳膠。異丁烯和丁二烯是四碳中間體，可用于制造丁基橡膠和丁苯橡膠。
兩家領(lǐng)先的輪胎制造商固特異公司和米其林公司與合成橡膠制造商朗盛公司一起，已與工業(yè)生物技術(shù)公司組建合作伙伴關(guān)系，推進(jìn)從糖類(lèi)商業(yè)化生產(chǎn)這些橡膠中間體。
德國(guó)朗盛公司2011年9月底表示，正在增強(qiáng)其從生物基原材料生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)合成橡膠的承諾。作為德國(guó)特種化學(xué)品公司，朗盛公司目標(biāo)是到2011年年底商業(yè)化從生物基乙烯生產(chǎn)乙丙橡膠(EPDM)。這將是世界上基于生物的乙丙橡膠第一種形式。乙丙橡膠(EPDM)傳統(tǒng)方式是釆用石油基原材料乙烯和丙烯來(lái)生產(chǎn)的。作為替代，朗盛計(jì)劃純粹使用來(lái)自可再生資源甘蔗衍生的乙烯。這種生物基乙烯形式由來(lái)自巴西甘蔗的乙醇經(jīng)脫水而生產(chǎn)。巴西Braskem公司將通過(guò)管道，向朗盛公司位于巴西Triunfo集團(tuán)現(xiàn)有的乙丙橡膠裝置供應(yīng)生物基乙烯。朗盛公司表示，這套位于巴西的乙丙橡膠裝置將是基于生物的乙丙橡膠(EPDM)的先驅(qū)。巴西Triunfo集團(tuán)目前生產(chǎn)4萬(wàn)噸/年常規(guī)乙丙橡膠，預(yù)計(jì)第一批生物基KeltanEco乙丙橡膠產(chǎn)品將為數(shù)幾百?lài)�。該公司的其他乙丙橡膠生產(chǎn)基地在荷蘭Geleen、德國(guó)Marl和美國(guó)得克薩斯州。所有的乙丙橡膠等級(jí)在未來(lái)將以Keltan品牌名稱(chēng)出售。乙丙橡膠應(yīng)用于汽車(chē)行業(yè)，但也應(yīng)用于塑料改性、電線(xiàn)電纜、建筑和石油添加劑行業(yè)。其特性包括非常低的密度、良好的耐熱、抗氧化，抗化學(xué)品和耐候性，以及有良好的電氣絕緣性能。朗盛公司將在其德國(guó)橡膠日首次展示KeltanEco產(chǎn)品。
在巴西，投資糖類(lèi)衍生的乙醇繼續(xù)推進(jìn)。甘蔗衍生的乙醇可與約70美元/桶的石油價(jià)格相競(jìng)爭(zhēng)，并且這些經(jīng)濟(jì)性推動(dòng)了“綠色”聚合物的生產(chǎn)。Braskem公司利用來(lái)自甘蔗衍生產(chǎn)的乙烯提供給朗盛公司，從2011年10月起開(kāi)始生產(chǎn)三元乙丙(EPDM)橡膠。Triunfo裝置中4萬(wàn)噸/年能力的1/4專(zhuān)用生產(chǎn)基于生物的三元乙丙(EPDM)橡膠。
福特汽車(chē)公司和俄亥俄州立大學(xué)正從全新的角度對(duì)蒲公英展開(kāi)研究，有望讓蒲公英成為可持續(xù)的天然橡膠來(lái)源。從蒲公英根滲出的一種乳白色物質(zhì)可用來(lái)制成具有可持續(xù)性的橡膠。這種物質(zhì)有望在福特汽車(chē)的塑料件中得到用武之地，比如作為杯架、地墊和內(nèi)飾的抗沖改性劑。利用蒲公英根作為橡膠替代品是福特投資研發(fā)可持續(xù)車(chē)用材料的范例之一，其他此類(lèi)產(chǎn)品包括大豆泡沫坐墊，麥稈填充塑料內(nèi)飾，以牛仔布中的再生棉制成的吸聲材料，在車(chē)底系統(tǒng)中使用再生樹(shù)脂，以及利用再生紗線(xiàn)制成的座椅套。
蒲公英分為很多品種，并不是所有的蒲公英都適合作為可持續(xù)的橡膠來(lái)源。其中適合汽車(chē)應(yīng)用的是俄羅斯蒲公英Taraxacumkok-saghyz(TKS)，目前正由俄亥俄州立大學(xué)的農(nóng)業(yè)研究與開(kāi)發(fā)中心(ARDC)進(jìn)行栽種。
在源自蒲公英的橡膠材料真正可投入使用之前，福特的研究人員將先對(duì)蒲公英的基本質(zhì)量展開(kāi)評(píng)定，看看其在各種車(chē)用塑料中發(fā)揮的性能如何，同時(shí)要確保蒲公英能達(dá)到福特嚴(yán)格的耐用性標(biāo)準(zhǔn)。
除蒲公英外，研究小組還在研究把銀膠菊(生長(zhǎng)在美國(guó)西南部的一種灌木)作為天然橡膠來(lái)源。目前俄亥俄州立大學(xué)的農(nóng)業(yè)研究與開(kāi)發(fā)中心(ARDC)也在種植銀膠菊，這種植物同樣適宜在美國(guó)本土生長(zhǎng)。
近幾年來(lái)，福特在可行的情況下全面加大了對(duì)非金屬再生材料和生物基材料的利用，當(dāng)把此類(lèi)材料用于專(zhuān)門(mén)用途時(shí)對(duì)環(huán)境更為有利。
住友橡膠工業(yè)公司2011年12月中旬宣布，將于2013年之前上市完全不使用石油及煤炭等化石資源的“100%非石油的天然資源輪胎”。
普利司通公司(BSJ)于2012年3月10日宣布，計(jì)劃在美國(guó)開(kāi)展的一項(xiàng)廣泛研究項(xiàng)目，致力于開(kāi)發(fā)銀膠菊作為高品質(zhì)天然橡膠商業(yè)上可行的可再生來(lái)源和作為橡膠樹(shù)的替代。銀膠菊是一種多年生的灌木，原產(chǎn)于美國(guó)西南部和墨西哥北部。這種植物在其樹(shù)皮和樹(shù)根可生產(chǎn)天然橡膠。來(lái)自銀膠菊的天然橡膠與來(lái)自橡膠樹(shù)收獲的天然橡膠相比有幾乎相同的質(zhì)量，橡膠樹(shù)是目前輪胎中使用的天然橡膠的主要來(lái)源。
該項(xiàng)目正在由普利司通美洲輪胎業(yè)務(wù)部(BATO)與BSJ公司合作進(jìn)行。BSJ提供融資和戰(zhàn)略性投入，而B(niǎo)ATO將負(fù)責(zé)尋找合適的地點(diǎn)和經(jīng)營(yíng)試點(diǎn)農(nóng)場(chǎng)和工藝研究設(shè)施。BATO也將充分利用普利司通美洲研究和技術(shù)中心和其Akron技術(shù)中心的資源，以提供技術(shù)和研究經(jīng)驗(yàn)。BATO目前正在尋求土地以便在美國(guó)西南部建立試點(diǎn)農(nóng)場(chǎng)和建設(shè)橡膠過(guò)程研究中心。該公司預(yù)計(jì)將在2012年晚些時(shí)候建立研究性農(nóng)場(chǎng)，并開(kāi)始建造過(guò)程研究中心。該設(shè)施預(yù)計(jì)將在2014年全面投入運(yùn)作。2015年開(kāi)始將測(cè)試橡膠生產(chǎn)。在這個(gè)新的項(xiàng)目中，普利司通集團(tuán)將利用其于1988年到1991年與美國(guó)農(nóng)業(yè)部一起參與銀膠菊的研究項(xiàng)目所獲得的知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)，重點(diǎn)是從銀膠菊生物質(zhì)提取輪胎用橡膠。銀膠菊的成功商業(yè)化開(kāi)發(fā)將使輪胎和橡膠工業(yè)用天然橡膠的來(lái)源多元化，并可減少今天對(duì)橡膠樹(shù)的嚴(yán)重依賴(lài)，橡膠樹(shù)受限于在接近赤道的熱帶氣候下才能種植。相比之下，銀膠菊是可種植在沙漠氣候下，擁有巨大的潛在生長(zhǎng)面積。
二、生物基汽車(chē)輪胎及材料
米其林北美公司的工程師于2010年5月底宣布，在該公司新的奢華級(jí)旅游輪胎PrimacyMXM4中組合加入廚房級(jí)葵花籽油。這種來(lái)自美國(guó)的油占輪胎材料量5%不到。米其林公司表示，使用這種烹飪級(jí)油可通過(guò)有助于胎面膠的散熱而改進(jìn)牽引性能。該公司以前已使用葵花籽油在其冬季輪胎中用來(lái)改進(jìn)性能和磨損，但這是四季輪胎中使用這種成分的第一次。葵花籽油是米其林公司專(zhuān)利的Helio混配物技術(shù)的組成部分，該技術(shù)可使低溫潮濕條件下改進(jìn)牽引性能，并且也有助于在雪地里提高整體性能。
福特汽車(chē)公司的生物材料研究人員于2010年7月7日宣布，已使一種專(zhuān)利的配方實(shí)現(xiàn)了工程化，使用可再生的大豆油來(lái)改進(jìn)汽車(chē)橡膠零部件，通過(guò)使用可再生的大豆油作為25%石油的替代，福特研究人員由此使橡膠的伸展性延伸了一倍以上，并且減少了它的環(huán)境影響。
福特汽車(chē)公司研究人員發(fā)現(xiàn)大豆填充劑可望為炭黑提供低廉而環(huán)境友好的部件替代，炭黑是傳統(tǒng)的石油基材料，用于使橡膠增強(qiáng)。大豆油和大豆填充劑一起使用時(shí)可望替代汽車(chē)橡膠應(yīng)用中國(guó)石油基含量高達(dá)26%。
根據(jù)國(guó)際橡膠研究集團(tuán)(IRSG)的分析，汽車(chē)部門(mén)占世界橡膠消費(fèi)量超過(guò)50%，2008年世界橡膠消費(fèi)量超過(guò)2200萬(wàn)噸。汽車(chē)橡膠使用量預(yù)計(jì)到2013年將增長(zhǎng)超過(guò)4%。
福特汽車(chē)公司是汽車(chē)使用生物材料的先驅(qū)。福特公司是實(shí)施驗(yàn)證生物材料的第一家汽車(chē)制造商，該公司驗(yàn)證了大豆基泡沫，可使配方通過(guò)汽車(chē)應(yīng)用的嚴(yán)格要求，2008年福特Mustang材料開(kāi)始用于座墊，2010年福特Escape和Mercury Mariner材料開(kāi)始用于車(chē)頭襯里。2011年福特Explorer材料將成為第23款應(yīng)用材料，它以大豆泡沫為特征。福特汽車(chē)公司的生物泡沫已應(yīng)用于超過(guò)200萬(wàn)輛汽車(chē)，使每年其石油用量減少超過(guò)300萬(wàn)磅，并使其二氧化碳排放減少1100萬(wàn)磅。
美國(guó)大豆委員會(huì)監(jiān)督美國(guó)所有大豆農(nóng)場(chǎng)有關(guān)研究和促進(jìn)大豆應(yīng)用的投資，信息表明，福特汽車(chē)公司的大豆基技術(shù)業(yè)已實(shí)現(xiàn)商業(yè)化應(yīng)用。福特汽車(chē)公司也使用其他可再生資源來(lái)生產(chǎn)泡沫，包括葡萄種子油和向日葵油。除生物泡沫之外，該公司也在從事消費(fèi)后可回收利用樹(shù)脂的應(yīng)用開(kāi)發(fā)。2009年，福特汽車(chē)公司使與汽車(chē)相關(guān)的塑料填埋數(shù)量減少了近3000萬(wàn)磅，通過(guò)重新利用回收后材料，節(jié)約了約450萬(wàn)美元。