第一節(jié) 不溶性硫磺的定義
不溶性硫黃是將硫黃粉加熱至沸騰(444.6攝氏度),傾于冷水中急冷而得的透明、無定形鏈狀結(jié)構(gòu)的彈性硫黃。亦可將過熱硫黃蒸氣用惰性氣體稀釋，噴在冷水霧中冷卻至90攝氏度以下制得，或?qū)⒘螯S塊溶于氨中立即噴霧干燥獲得。（立項(xiàng)報(bào)告）
第二節(jié) 不溶性硫磺的發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢(shì)
高溫穩(wěn)定性IS對(duì)生產(chǎn)技術(shù)和設(shè)備要求較高,因此,國(guó)外只有少數(shù)國(guó)家能夠生產(chǎn),主要生產(chǎn)企業(yè)Flexsys化學(xué)公司,性能最優(yōu)的是Crystex產(chǎn)品,其主要技術(shù)指標(biāo)為:IS質(zhì)量分?jǐn)?shù)(占總元素硫)90%、粒徑分布(150Lm)99.5%、高溫穩(wěn)定性好(在105e條件下,15min其不溶性硫含量)。日本、俄羅斯等雖已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了工業(yè)化生產(chǎn),但其產(chǎn)品質(zhì)量與Crystex相比,尚有明顯的差距。
國(guó)內(nèi)每年IS的需求量接近35~40k,tIS的價(jià)格比普通硫磺高出近15倍,現(xiàn)市場(chǎng)售價(jià)在10000元以上,因此研發(fā)生產(chǎn)高溫穩(wěn)定性IS具有廣闊的發(fā)展前景。在中國(guó),原化工部北京橡膠工業(yè)設(shè)計(jì)院于1974年開始 研究 IS生產(chǎn)技術(shù),用氣化法制出了質(zhì)量分?jǐn)?shù)為55%的IS產(chǎn)品。目前,全國(guó)20多個(gè)省市的30多家 研究 所、高等院校和化工廠在開展IS制造技術(shù)研發(fā)工作。其中大多數(shù)生產(chǎn)廠的規(guī)模為500~1000噸/年,年總生產(chǎn)能力為25~30k,t年出口量約6000t。
午線輪胎的發(fā)展,對(duì)IS的性能及質(zhì)量指標(biāo)不斷提出新的要求,即含量、高溫穩(wěn)定性、高分散性,法國(guó)Micheline,日本Bridgestone,美國(guó)Goodyear等輪胎公司提出了IS質(zhì)量分?jǐn)?shù)95%,硫磺粒徑[63%,且能進(jìn)行復(fù)配的高分散性能的要求,同時(shí),國(guó)內(nèi)各大輪胎公司引進(jìn)的子午胎生產(chǎn)線,也提出使用/三高0性能IS的要求。由于技術(shù)上的原因,目前國(guó)內(nèi)IS產(chǎn)品存在純度偏低、灰分高、耐熱性差等問題,與國(guó)外產(chǎn)品和需求方的要求相比差距甚遠(yuǎn)。因此IS今后的發(fā)展趨勢(shì)是開發(fā)新萃取工藝以提高轉(zhuǎn)化率和安全性,開發(fā)新的熱穩(wěn)定劑(催化劑)以提高其穩(wěn)定性,同時(shí)還要在工藝和原料上著手降低IS的灰分含量,提高IS產(chǎn)品分散性能。IS的高含量、高溫穩(wěn)定性和高分散性是現(xiàn)代橡膠高溫加工技術(shù)的要求,也是IS拓展市場(chǎng)應(yīng)用的根本途徑。
第三節(jié) 不溶性硫磺的用途
不溶性硫磺，它主要作為一種橡膠工業(yè)的高級(jí)促進(jìn)劑和硫化劑被廣泛應(yīng)用于輪胎及其它橡膠復(fù)合制品的生產(chǎn)制造中，諸如輪胎的胎體膠料、緩沖膠料、白胎側(cè)膠及翻胎、膠管、膠帶等橡膠與骨架材料粘合的膠料中，也可用于電纜、膠輥、油封、膠鞋等橡膠制品的膠料中，同時(shí)也應(yīng)用于硫磺用量大的淺色橡膠制品中。由于不溶性硫磺能使子午線、鋼絲與橡膠粘貼更牢固，有效防止膠料噴霜，提高輪胎的耐熱、耐磨性能。因此，不溶性硫磺是輪胎生產(chǎn)中必不可少的重要原料。
以硫磺做硫化劑在橡膠工業(yè)中用途仍然廣泛，作為硫 (S)的一種變體—不溶性硫磺(IS)，在國(guó)內(nèi)外比較廣泛用于輪胎、膠鞋、膠管、膠帶、雜品制造，并已在橡膠與鋼絲的粘合中普遍采用。
不溶性硫磺(IS)，是硫磺(S)深加工的一種線型長(zhǎng)鏈的高分子聚合物，分子鏈上的硫原子數(shù)高達(dá)108以上；有高聚物的粘彈性和分子量分布；不溶于二硫化碳，故稱不溶性硫磺。不溶性硫磺(IS)主要用于橡膠制品，與普通硫磺相比，具有以下優(yōu)點(diǎn)：
1．膠料在存放期內(nèi)不噴霜。保持膠料組份和性能均一；克服因噴霜造成膠料粘合力差的缺點(diǎn)；防止對(duì)制品和模具的污染并去掉了為克服噴霜而增添的涂漿工藝，為生產(chǎn)聯(lián)動(dòng)化提供條件。
2．在相鄰膠層中無遷移現(xiàn)象。特別是在順丁膠和丁基膠的膠料中，普通硫磺遷移速度很高，配加不溶性硫磺后即可避免。
3．在混煉和存放過程中減少燒焦。
4．縮短硫化時(shí)間。當(dāng)達(dá)到硫化溫度后，它具有一個(gè)“活化階段”，即鏈?zhǔn)浇饩圩饔?，使硫化速度加快，減少硫磺用量，有利于制品老化性能的改善。
5．有利于橡膠與其他材料的粘合，特殊時(shí)與S并用能提高粘合力。
6．子午線輪胎中不可缺少的助劑。在子午線輪胎生產(chǎn)中，能有效的避免噴霜，也不易產(chǎn)生早期硫化，并使膠料保持較好的黏性，有利于成型操作，而且確保硫化膠硫化的均勻性，保證產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定。
第四節(jié) 不溶性硫磺的發(fā)展前景
我國(guó)硫磺拓展品種不多，僅有硫磺粉、二氧化硫、硫酸、磷肥及二硫化碳等低附加值產(chǎn)品，經(jīng)濟(jì)效益較差。隨著我國(guó)回收硫磺產(chǎn)量的不斷增加，積極延伸硫磺產(chǎn)品鏈、開發(fā)高附加值的硫化工產(chǎn)品很有必要。筆者認(rèn)為，不溶性硫磺是具有較好發(fā)展前景的品種之一。
不溶性硫磺是公認(rèn)的最佳硫磺硫化劑，目前已廣泛用于輪胎胎體膠料、緩沖膠料、白胎側(cè)膠料，適合制造輪胎、膠管、運(yùn)輸帶、汽車橡膠件、電纜、膠輥、油封、膠鞋、乳膠制品和淺色橡膠制品等，而且潛在市場(chǎng)很大。國(guó)內(nèi)理論市場(chǎng)用量每年可達(dá)10萬噸，但由于對(duì)產(chǎn)品的認(rèn)知、生產(chǎn)成本等諸多因素的影響，大部分橡膠企業(yè)目前使用的硫化劑仍主要為普通硫磺，少數(shù)為普通硫磺與不溶性硫磺混用，只有子午線輪胎等產(chǎn)品的生產(chǎn)全用不溶性硫磺。就全國(guó)平均水平而言，不溶性硫磺占硫化劑用量的份額尚不到10％，離發(fā)達(dá)國(guó)家的50％～60％差距很遠(yuǎn)。此外，不溶性硫磺的優(yōu)異性能，將使其在其他領(lǐng)域內(nèi)的市場(chǎng)需求逐年增長(zhǎng)。
據(jù)統(tǒng)計(jì)，目前國(guó)內(nèi)不溶性硫磺生產(chǎn)廠家總產(chǎn)能約11萬噸，其中部分廠家盡管規(guī)模較大，但實(shí)際產(chǎn)量很低，年均產(chǎn)量大約4.5萬噸。從國(guó)際市場(chǎng)來看，國(guó)外只有美國(guó)、俄羅斯、日本、德國(guó)、法國(guó)、印度以及東歐少數(shù)國(guó)家能生產(chǎn)不溶性硫磺。不溶性硫磺市場(chǎng)具有一定的壟斷性，如用于子午線輪胎生產(chǎn)的不溶性硫磺國(guó)際市場(chǎng)需求量在58萬噸/年以上，但中國(guó)高端不溶性硫磺市場(chǎng)幾乎被美國(guó)富萊克斯化學(xué)公司獨(dú)家壟斷。由于壟斷造成市場(chǎng)價(jià)格較高，世界各大輪胎公司和貿(mào)易公司都希望其他國(guó)家的產(chǎn)品能參與競(jìng)爭(zhēng)。
目前不溶性硫磺產(chǎn)業(yè)的頂尖技術(shù)仍多數(shù)控制在國(guó)外 行業(yè) 龍頭企業(yè)手中，而國(guó)內(nèi)企業(yè)技術(shù)相對(duì)落后，存在技術(shù)壁壘，產(chǎn)品質(zhì)量差、收率低、成本高。面對(duì)前景看好的大市場(chǎng)，筆者建議國(guó)內(nèi)企業(yè)積極推進(jìn)先進(jìn)工藝的交流合作，集中力量研發(fā)不溶性硫磺新工藝，減少國(guó)內(nèi)硫磺產(chǎn)業(yè)的低端惡性競(jìng)爭(zhēng)，一致對(duì)外，提高國(guó)內(nèi)不溶性硫磺產(chǎn)業(yè)的綜合競(jìng)爭(zhēng)力。要通過自主創(chuàng)新提高不溶性硫磺產(chǎn)品品質(zhì)，盡快形成規(guī)?；a(chǎn)。同時(shí)重點(diǎn)做好三個(gè)優(yōu)化，即優(yōu)化 行業(yè) 流向、優(yōu)化區(qū)域流向、優(yōu)化客戶結(jié)構(gòu)，增強(qiáng)對(duì)不溶性硫磺市場(chǎng)的調(diào)控能力。
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