近年来，我国橡胶行业发展态势良好，但也面临着环境、资源、创新等方面的问题。当前，橡胶新材料、新工艺研发有哪些进展？

初级加工企业面临环保难题

天然橡胶作为一种具有优越综合性能的可再生天然资源，因其高弹性、高强度、高伸长率和耐磨等特点，广泛用于国防、医疗、工业等领域。据了解，我国标胶的生产工艺按照造粒方式不同分为锤磨法、剪切法和挤压法三种，主要的生产流程包括鲜胶乳净化、胶乳凝固、造粒、干燥、分级、包装。乳胶的生产则是采用浓缩离心机，去除胶水中的部分水分，达到提升干胶含量的目的。在生产橡胶的过程中，不可避免会产生加工污水，除橡胶乳清外，还有蛋白质、脂类、糖类和无机盐类等，属于高浓度有机污水，需深度清理。

近年来，绿色转型的压力促使橡胶行业技术升级和产业结构调整。“目前，我国橡胶行业还面临很多挑战，如行业结构布局、资源投入力度、废橡胶综合利用的无害化回收，其中环保型利用仍是橡胶行业发展的难点。作为重要的工业原料，橡胶在加工过程中产生的废水和废气不经处理直接排放，会带来严重的环境污染。”海南橡胶金橡公司党委副书记、总经理蔡笃坤告诉期货日报记者，在绿色经济的号召下，橡胶行业绿色转型发展愈发受到重视。一些头部和实力较强的企业已经在加大资金投入，推进技术改造与规模化合并、提高生产效率、减少污染排放。而一些实力偏差的企业，本身利润微薄，应付激烈的市场竞争已经疲惫不堪，再无更多精力去转型升级，很可能陆续被整合甚至淘汰。

在多年的生产过程中，蔡笃坤总结了他们遇到的一些环保问题。

其一，废气治理效果不理想。随着2020年对浓乳加工分公司废水处理升级改造项目的完成，废水处理能力和加工能力不匹配的问题基本解决，废水处理能力和效果有了提升。相比废水处理，废气处理更加困难。橡胶初加工阶段排放的废气含有恶臭气体，具有刺激性味道，主要排放方式为有组织排放（经过不低于15米高的排气筒排放）和无组织排放。无组织排放的废气主要来源一是胶园凝胶堆放、加工、干燥及包装过程中有机物分解的废气；二是用于鲜胶水原料保鲜的氨气挥发；三是凝固剂的辅助原料如甲酸、硫酸溶液的挥发；四是处理废水产生的废气；五是废水酸化、曝气处理时产生的气体。天然橡胶初加工原料存放、生产加工整个过程中都会产生无组织废气，其很难集中收集，导致治理困难。废气处理目前还没有成熟的工艺和行之有效的措施，是橡胶初加工行业的难题，也成为束缚橡胶初加工行业发展的主要问题。

其二，城镇化给橡胶加工厂环保工作带来较大挑战。橡胶加工厂建厂初期远离居民区，但随着经济的发展，农村城镇化后，很多居民把房子建在橡胶加工厂附近，有些居民的房子甚至与加工厂一墙之隔。由于橡胶加工整个过程中都会产生无组织废气，现有的废气处理工艺还不能有效治理这些废气，周边居民受不了这种气味，不断环保投诉，进一步给橡胶加工厂的环保工作带来压力。

其三，个别橡胶加工厂环保设施改造难度较大。个别橡胶加工厂的环保设施已经经过几轮改造，每一轮改造的施工方不尽相同，导致环保站内的设备衔接不够紧密、布局不够合理，提高了后续的改造难度。

环保型品种应用增长成必然

“目前，天然橡胶初加工的生产模式整体仍然相对落后，部分工厂一直延用20世纪50—60年代的传统生产线，存在人力投入大、利润空间小、劳动强度大、员工收入低、产品质量要求高、质量管控不精细、生产线自动化智能化程度低、现场管理复杂、生产环境较差等缺点。”蔡笃坤补充说，也有部分工厂进行了有效的优化和调整。

据他介绍，一是更新迭代生产设备，采购加工产能更高、性能更好的进口和国产离心机替代原有离心机，有效提高浓乳产品产能和产品质量；二是对杂胶生产线进行改造，实现一次压绉便能生产合格凝标胶产品，大幅降低凝标胶加工成本；三是对初加工的关键设备和生产线进行自动化、智能化改造。

此外，他表示，“海南橡胶还开发了新的产品，拓展了天然橡胶的产品深度。一是研发气象气球专用浓乳，如近期网上热传的‘流浪气球’，就是使用的气象气球专用浓乳；二是研发大型工程轮胎专用胶——黏土母炼胶，提高工程轮胎的抗撕裂性能；三是开发环氧胶等一系列新产品。”

“长期看来，环保型橡胶品种的应用增长是必然趋势。”蔡笃坤称，天然橡胶的可持续发展愈发受到重视。德国轮胎制造商大陆集团找到一种标记可持续橡胶的方法，以帮助最终用户辨别轮胎所使用的橡胶是不是可持续来源，包括国内的玲珑轮胎在内，越来越多的公司加入全球可持续天然橡胶平台（GPSNR），以减轻天然橡胶产业链造成的一系列生态问题（土壤板结、土壤侵蚀和质量退化等）和社会问题（社区利益、劳工权益等）。由此可见，可持续天然橡胶前景广阔。

据期货日报记者了解，合成橡胶方面，由于合成橡胶在生产过程中产生大量的挥发性有机物，对环境污染较大，在环保监管趋严的背景下，近年来我国合成橡胶主流产品也在向环保型品种发展，如轮胎原料合成橡胶等向更加环保的型号过渡，使用更加环保的溶聚丁苯和充环保油的1723、1739系列、稀土顺丁橡胶系列。

元宇宙可赋能橡胶工业智造升级

工业元宇宙的出现，将为橡胶工业智能制造升级提供新的思路和途径。研发设计、线上质量检测、远程运维、物流仓储、员工技能培训等将成为工业元宇宙场景应用于橡胶工业的切入点。

“橡胶工业研发设计涉及橡胶产品、橡胶机械、配方工艺、产品测试等内容。早期，研发设计采用试错方法，主要依靠经验积累、技术人员传承和反复实验，效率很低。随着信息化技术的发展，人们开始应用CAD/CAE/CAM辅助研发设计，提高了橡胶新产品的开发效率。”范仁德指出，在研发环节融合工业元宇宙，应用虚拟现实、仿真技术等，打造虚拟数字化样机，通过5G实现远程协同研发设计和实验，可显著缩短研发时间，大幅提升橡胶新产品、新设备的研发设计水平。不仅如此，依托元宇宙，科研人员还能进行远程研发实验，结合现场画面和数据，远程在线协同完成实验;设计人员利用各类虚拟现实终端接入沉浸式虚拟环境，可异地协同修改设计图纸。

“在橡胶原材料、半成品、成品等质量检测控制环节切入工业元宇宙元素，可以大大减少维护成本，提高故障预警准确率。”范仁德说，通过在装备和成品中集成传感、控制、通信等功能，使设备全面联网，可打造质量管控检测系统，实现装备在线状态监控。通过虚拟现实/增强现实(VR/AR)、混合现实、人机交互技术，工作人员不用到现场，就可以远程监控装备运行状态。

据介绍，远程运维主要包括对产品及设备异地安装、调试、维修，质量、安全等的监控运维，对橡胶产品和装备生产具有重要意义。传统的远程运维必须派专人到现场。后来，随着模拟实验设备和轮胎试验场的应用，质量管控水平不断提高。借助虚拟现实技术，并结合质量管控监测系统，橡胶工业企业可实现装备和产品远程运维，现场员工可以通过AR眼镜与远端专家通过视频协作完成，提高作业的准确性和效率。同时，数字孪生技术可以在沉浸式共享数字空间中，帮助客户组装、维修或更换产品。

另外，在橡胶工业仓储物流环节，原材料、半成品、成品、设备备品备件等的输送、中转和仓储，传统上是依赖人工间歇输送的。融合工业元宇宙要素后，借助自动化立体仓库、无人引导小车、有轨引导车、智能吊挂系统、智能分拣系统、堆垛机器人、自动辊道系统，物流仓储可连续、及时、自动化进行，效率得到大幅提升。

“员工培训可能成为工业元宇宙最先应用的领域之一。”范仁德强调，工业元宇宙可以提高员工培训用虚拟设备的技术水平，能够让学员更加直观地操作生产设备。对于工艺复杂的密炼、压延、成型生产线，利用VR和AR技术，员工可以在虚实结合的空间进行操作，提高培训效率和准确性。

近年来，VR、人工智能、区块链、大数据、5G、可穿戴设备等技术的应用日渐成熟，这让打造橡胶工业元宇宙成为可能。范仁德表示，在这个过程中，行业要侧重于关注工业元宇宙的核心技术和切入点，结合橡胶工业实际，推动橡胶工业高质量发展。

文章来源： 中国化工报，金融界，中国化工信息周刊