当冰箱内胆用上高端橡胶

抗冲击 耐低温 防开裂 

来源：中国石化报

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随着人们生活水平的提升，大容量的冰箱和冷柜日益成为主流选择。冰箱内胆容积的扩大对内胆材料的强度提出更高要求。目前，冰箱内胆大粒径材料主要为ABS（丙烯腈-丁二烯-苯乙烯塑料）和HIPS（高抗冲聚苯乙烯）。其中，HIPS相比ABS具有成本优势，市场前景广阔。

低顺式聚丁二烯橡胶（LCBR）可作为添加组分用于冰箱内胆用HIPS的改性，提升产品韧性和耐溶剂性能，使其在低温条件下不易开裂，满足冰箱内胆材料工作环境的使用需求。国内由于缺少大粒径HIPS改性用聚丁二烯橡胶的工业化生产技术，该产品一直被国外垄断，冰箱内胆用HIPS产品生产成本居高不下。中国石化北化院开发出具有自主知识产权的大粒径HIPS改性用聚丁二烯橡胶工业生产技术，并在高桥石化实现一次生产成功，保证高性能的同时实现了低成本，增强了我国高端橡胶产品的自主可控能力。本版推出专题，为您揭开冰箱内胆用HIPS产品的神秘面纱。

本版文图由 潘亚男 祁彦平 姜少华 徐峥辉 马志康 张 思 提供

什么是HIPS树脂？

HIPS是聚苯乙烯（PS）在橡胶分子链上接枝改性得到的树脂材料，具有抗冲强度高、力学性能好、尺寸稳定性好、易加工（废品率低）、易成型（成型收缩率小）等优点，可代替ABS树脂，广泛应用于家电、汽车和玩具等领域。

聚苯乙烯树脂如何“变身”HIPS树脂？

普通的聚苯乙烯树脂为无毒、无臭、无色的透明固体，具有不易变形、耐化学腐蚀性好等特点，还具有极高的透明度，透光率逾90%，且价格低廉，可广泛应用于包装材料、建筑材料、电器、家具和玩具等领域。但它是一种具有类似玻璃状的脆性材料，受外力冲击时易碎，且在低温环境下易开裂。

低顺式聚丁二烯橡胶（LCBR）是指顺式1,4-结构含量为30%~40%的聚丁二烯橡胶，按照用途可分为树脂级和橡胶级。其中，树脂级LCBR主要用于高档树脂改性，具有色泽好、弹性好、耐磨性强等优点，在低温下也能保持良好的力学性能。将LCBR“掺”进聚苯乙烯树脂后制成的HIPS树脂，既能保留聚苯乙烯树脂的原有特性，也可以很好地弥补聚苯乙烯树脂易碎、低温易开裂等不足，显著提升制品的韧性和低温耐开裂性能。

低顺式聚丁二烯橡胶（LCBR）

如何使聚苯乙烯树脂实现质的飞跃？

在HIPS树脂中，聚苯乙烯为连续相，橡胶相为分散相，在分散相中又包含着大量的聚苯乙烯，它们将橡胶相分割成许多小区，俗称“海岛结构”，犹如以低顺式聚丁二烯橡胶为“骨骼”搭建出立体网状结构，无数的聚苯乙烯微粒填充在低顺式聚丁二烯橡胶搭建的网格周围，使改性后的材料兼具两种材料优点。当HIPS材料受到外力冲击时，橡胶相可以吸收大量能量，从而提高HIPS材料的抗冲击性。而低顺式聚丁二烯橡胶的网状结构，能够很好地将聚苯乙烯微粒“包裹”起来，从而改善聚苯乙烯树脂的低温开裂性能，使改性后的HIPS材料韧性大大提高。

冰箱内胆大粒径HIPS

对低顺式聚丁二烯橡胶的性能有哪些需求？

冰箱内胆大粒径HIPS用低顺式聚丁二烯橡胶需要具有高黏度、低色度、低凝胶含量等特点，这样才能使制品满足消费者对冰箱内胆外观、抗冲击性、耐低温开裂性等的需求。

研发历程

● 20世纪90年代，北化院燕山分院（原燕山石化研究院）开始从事LCBR生产技术开发工作，主要开发橡胶级和塑料级两类产品。前者主要用于汽车轮胎胎面用胶；后者主要用于塑料改性，如HIPS/ABS树脂改性等。

● 1995年10月，塑料改性用通用型LCBR生产技术首次在燕山石化工业试生产，打通全流程。

● 1998年底，在燕山石化进行第二次工业试生产，进一步提高聚合及后处理工艺的稳定性。

● 2009年7月，在燕山石化进行了LCBR3503批量生产，并成功在高桥石化连续本体ABS装置上试应用。

● 2013~2014年，北化院科研人员对后处理工艺进行创新，并在燕山石化的支持下再次进行LCBR工业排产，在降低产品凝胶含量上取得了关键性突破。

● 2015~2019年，北化院项目团队获得多个关键技术突破，确保产品各项指标达到国际先进水平，持续为市场投放了批量高品质LCBR 1302和LCBR 1303产品，在高桥石化、广州石化、英力士苯领、赛宝龙和星辉等多家企业ABS、HIPS/ABS装置上使用。

● 2020年，“高品质增韧用低顺橡胶关键技术开发及应用”项目获得中国石化科学技术发明奖一等奖。

● 2022年，北化院项目团队根据市场需求，开发出适用于ABS/HIPS改性用新牌号LCBR 1505G生产技术，在燕山石化实现首次工业生产，并在高桥石化和赛宝龙相关装置实现规模化应用。

● 2023年2月，适用于冰箱内胆耐油性HIPS改性用低顺橡胶A65AE新牌号产品在上海高桥石化试生产成功，产品全部达到优级品标准。

北化院:丰富我国高端牌号橡胶生产技术

北化院科研人员进行产品开发实验。       聚丁二烯橡胶可作为添加组分用于冰箱内胆用HIPS的改性，能够提升产品韧性和耐溶剂性能，使其在低温条件下不易开裂，从而满足冰箱内胆材料工作环境的使用需求。国内由于缺少大粒径HIPS改性用聚丁二烯橡胶的工业化生产技术，使这一产品一直被国外垄断，冰箱内胆用HIPS产品生产成本居高不下。

为增强我国高端橡胶产品的自主可控能力，带动我国合成橡胶技术向精细化、高端化发展，北化院科研人员在聚丁二烯橡胶分子结构与冰箱内胆HIPS性能构效关系、凝胶形成机理及抑制方法、橡胶致色机理及抑制方法等方面进行研究，取得了突破性进展。他们集成开发出具有自主知识产权的大粒径HIPS改性用聚丁二烯橡胶工业生产技术，并在高桥石化实现一次生产成功，产品综合性能达到世界先进水平，且全部为优级品。

该技术具有凝胶含量低、色泽浅、APHA色度低等特点，进一步丰富了我国高端牌号聚丁二烯橡胶生产技术。该技术的成功应用，能够帮助聚丁二烯橡胶下游企业降本增效，也增强了我国高端橡胶产品的自主可控能力，推动了中国石化合成橡胶业务向精细化、高端化方向发展。

高桥石化:成功生产低顺橡胶新牌号产品

高桥石化员工调整装置聚合系统。

高桥石化员工调整装置运行参数。

高桥石化LCBR生产装置。

今年，高桥石化成功生产出低顺橡胶A65AE新牌号产品。该产品具有凝胶含量低、回弹性好、动态性能和低温曲饶性能优异等特点，其综合性能与国际同类产品相当，具有良好市场应用前景。

高桥石化技术团队针对国内冰箱内胆料耐油性HIPS改性橡胶空缺的现状，结合市场调研，与北化院燕山分院开展专项合作，成功开发高性能的低顺橡胶新产品A65AE牌号。

为推进新牌号产品工业性试生产顺利开展，高桥石化技术团队与北化院技术人员进行多次技术讨论，最终确定在高桥石化化工部丁苯橡胶装置成熟牌号的基础上，通过调整关键配方等手段试生产低顺橡胶新产品。

试生产前，高桥石化攻关小组编制详细的试生产方案，对试生产过程中可能出现的聚合失活、聚合釜搅拌电流高、膨胀机温度高、膨胀机不吃料导致橡胶塑化等风险进行充分研判，并制定了防范措施，对试生产关键点和操作难点进行有针对性的推演，确保试生产有序推进。

A65AE牌号产品的工业性试生产难点，一是聚合釜电流，主要通过催化剂和进料温度微调，在电流逐步上升的过程中摸索经验；二是膨胀机运行，通过调整膨胀机转速控制进料平稳过渡至最佳操作工况。试生产期间，高桥石化成功产出54.6吨符合优等品指标的A65AE牌号低顺橡胶新产品。目前，高桥石化已成为国内A65AE牌号低顺橡胶新产品最大生产商。

化销华北：助力低顺橡胶新牌号产品打开市场

高桥石化低顺橡胶新产品A65AE牌号自立项以来，化销华北组建新产品推广小组进行充分市场调研，走访相关客户7家，最终选定以冰箱内胆用大粒径HIPS板材料作为应用场景切入点，拓展新产品推广小组功能，紧跟新产品专用料研发进程，积极制定产品推广方案，切实推进产品应用和技术服务。

化销华北充分发挥产销研用一体化机制优势，通过项目制管理，建立“周动态+月汇报+季度跟踪”工作机制，实行“进度+效益”双线考核，切实提升管理效能。实施差异化营销，精准定位目标客户群体，选取研发能力强、中高端市场的下游行业标杆客户作为试用目标。该公司还组织产销研联合走访，开展一对一技术交流，精心制定“一户一案”服务方案，跟踪下游客户产品试用情况，切实提升服务质量，助力A65AE牌号新产品快速打开市场。

合理布局LCBR产能满足市场需求

北化院专家、燕山分院合成橡胶研究室副主任 李建成

采用低顺式聚丁二烯橡胶（LCBR）改性的ABS/HIPS材料是一种重要的工程塑料，具有优良的加工和力学性能，轻便、结实、耐用。它与我们的日常生活息息相关，广泛应用于汽车、家电、玩具、包装、建筑等领域，是国民经济健康发展的重要一环。

LCBR采用阴离子聚合技术制备，凝胶含量低、色泽浅，不含过渡金属，乙烯基含量适中，接枝和交联活性高，分子链中顺反1,4-结构呈无规则分布，低温无结晶，是连续本体ABS/HIPS树脂最理想的改性橡胶。北化院攻克LCBR分子结构与ABS/HIPS树脂性能构效关系、凝胶形成机理及抑制方法、橡胶致色机理及控制方法等多项技术难题，开发出具有自主知识产权的高品质LCBR成套工业生产技术。

国内现有HIPS装置产能约300万吨/年，未来5年新建和扩建产能超过100万吨/年，保守估计装置对LCBR的需求将超过22万吨/年。国内现有连续本体ABS装置产能56万吨/年，未来5年新建和扩建产能约120万吨/年，保守估计装置对LCBR需求将超过18万吨/年。预计到“十四五”末，国内连续本体HIPS/ABS装置对LCBR的需求约为40万吨/年，供给缺口约13万吨/年。

目前，中国石化现有LCBR产能为13万吨/年，其中高桥石化和燕山石化产能分别为10万吨/年和3万吨/年，还不能完全满足市场的需求。考虑到国内市场的强劲需求，以及LCBR生产技术壁垒高，建议后续充分利用中国石化已有阴离子聚合生产装置，在用户市场集中的华东和华南区域增加产能布局，从而满足国内市场对LCBR的需求。

客户反馈

低顺橡胶新产品A65AE牌号因凝胶含量大大降低，有效解决了客户生产过程中出现的堵网问题，大幅提升了产品的加工性能，使制造过程更加高效、准确。而且，该产品相比国外同类型牌号，价格有显著优势，真正做到了质优价廉，获得下游客户一致认可。某大型冰箱面板生产商负责人表示：

“我公司与国内多家冰箱制造头部企业有稳定的合作关系，其中HIPS产品对橡胶原料要求较高，起初主要依赖进口。以前使用的进口料不仅价格高，而且到货时间不稳定。高桥石化生产的低顺橡胶新产品A65AE牌号，让我们吃下‘定心丸’。使用该产品后，我们的产品抗冲击能力、拉伸强度和韧性等综合性能均得到很大提升，在保证高性能的同时实现了低成本。”

（责任编辑：王莹 ）