高回弹性特种丁腈橡胶NBR3306G:为工程机械设备铺就“高速公路”

  近日,由中国石油石油化工研究院、兰州石化公司、西北化工销售分公司合作开发的高回弹特种丁腈橡胶NBR3306G入选中国石油和化学工业联合会2023年度化工新材料创新产品榜单。该产品满足了我国工程机械设备对胶管的需求。其成功研发标志着国产高压耐油胶管用丁腈橡胶基础胶实现自主突破,成为中国石油橡胶新产品中的又一利器。

  攻坚关键材料 助推胶管业转型升级

  胶管是由橡胶为管体材料、以纤维或钢丝为骨架层制造的软管,用于物料的输送或金属管道的连接,为各行各业提供了关键的连接和输送解决方案。近年来,我国工程机械设备的发展已经驶入快车道,对轻量化、耐高压高温、低弯曲、高耐磨、高脉冲的胶管需求不断增长。

  高压耐油胶管被称为机械的“血脉”,由内胶层、骨架层和外胶层组成。内胶层直接承受传输介质的侵蚀和磨损并防止泄漏,外胶层保护胶管不受外界环境的损伤和腐蚀,多层编制或缠绕时,层与层之间搭接中胶。丁腈橡胶是高压耐油胶管用量最大的胶种,在内胶层、中胶层和外胶层均有应用。因此,作为胶管基体材料之一,丁腈橡胶的产品性能直接决定着高压耐油胶管的性能优劣和使用寿命。但是长期以来,高压耐油胶管用丁腈橡胶被国外所垄断,成为“卡脖子”的关键材料。

  基于此,中国石油石油化工研究院、兰州石化公司和西北化工销售分公司联合开展技术攻关,着力推动胶管行业转型升级。

  完成中试验证 为工业应用打牢基础

  项目组研发人员经过大量的实验和科学分析发现,国内现有丁腈橡胶牌号产品稳定性不足,生产过程中门尼黏度波动范围控制在±5,结合丙烯腈在±1.5%,容易造成腈基链节在聚合物中分布不均等问题。这也导致用其制作的胶管存在耐介质性、溶胀性、回弹性及耐屈挠性不足的问题,影响胶管抗传输介质的侵蚀和磨损能力,特别是难以满足高温、高压下40万次以上的脉冲试验测试要求。

  为了纾解这一技术难题,科研人员在小试过程中,有针对性设计聚合配方及工艺,通过采用高效复合乳化体系和特定转化率下的梯级变温调节工艺,调控聚合物微观结构和非橡胶组分含量,经过反复试验优化配方及工艺,最终实现了门尼黏度±3、结合丙烯腈±1%的窄分布控制,并在中国石油合成橡胶试验基地中试装置完成了中试放大验证,为进一步在兰州石化公司工业应用打下了坚实的基础。

  实现工业化生产 满足下游用户迫切需求

  然而,从中试到工业化生产,这中间隔着一道“天堑”。小试、中试采用的间歇聚合工艺,而工业化生产是连续聚合工艺,工艺的变化对产品性能可能会带来不可预估的影响。

  为了打通成果转化的“最后一公里”,研发人员下车间、看现场,结合实际装置研究工艺,和车间技术人员开展深入交流,制订了详细的工业试验方案。通过通力合作,2022年4月,兰州石化公司丁腈橡胶装置实现高回弹特种丁腈橡胶NBR3306G的首次工业化试生产,共生产产品302吨。产品主要性能指标达到国外同类产品水平,打破了国外对该类产品的垄断。

  检测数据显示,该牌号产品具有优异的耐介质性、溶胀性、回弹性和耐屈挠性,能满足国内工程机械行业高压耐油胶管用材料的严苛要求。这对于扭转制约我国高压耐油胶管发展瓶颈的局面具有重要意义。

  从2023年开始,科研人员一边配合兰州石化做好高回弹特种丁腈橡胶NBR3306G的稳定化生产,再次生产412吨;一边与西北化工销售公司一起深入胶管生产企业,做好产品和技术服务,满足了国内高压耐油胶管用户的迫切需求。


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