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1 Estructura molecular y características del azufre insoluble El azufre ordinario es un sólido amarillo a temperatura ambiente y tiene dos alótropos. El producto estable por debajo de 95,6°C es el azufre romboédrico (S α), con un punto de fusión de 112,8°C; el azufre monoclínico (S β) es estable por encima de 95,6°C, con un punto de fusión de 114,5°C. Ambas formas de azufre existen como un anillo de ocho miembros (S8), pero su disposición en la red cristalina es diferente.
El azufre insoluble (IS para abreviar) es un polímero lineal formado por polimerización con apertura de anillo de azufre ordinario por encima de la temperatura crítica (159 °C). También se denomina azufre en forma de μ (s μ). Su caracterización molecular es Sn, el número de átomos de azufre n es mayor a 200, y el mayor es mayor a 1×108. Debido a que su estructura es similar a la de los polímeros, también se le llama polisulfuro.
El producto de azufre insoluble comúnmente utilizado es un polvo amarillo con una densidad de 1950 kg/m3 y un peso molecular relativo de aproximadamente 30.000. Debido a la diferencia en la estructura molecular, es incluso insoluble en solventes orgánicos con fuerte solubilidad para el azufre común, como disulfuro de carbono, tolueno, etc. Para obtener azufre insoluble a temperatura ambiente, se suele utilizar el método de "enfriamiento rápido" para "congelar" el equilibrio químico del azufre fundido o vapor a alta temperatura, es decir, para fijar la relación de masa de azufre insoluble a azufre soluble en alta temperatura a temperatura ambiente. Este es el método para preparar azufre insoluble. Los productos de azufre insolubles, por otro lado, permanecen inestables sin una estabilización química efectiva e incluso pueden reducirse a azufre romboédrico soluble de bajo peso molecular en unos pocos días [1].
2 Perspectivas de desarrollo y aplicación
2.1 Desarrollo de azufre insoluble
En el extranjero, DUMS roció azufre fundido en agua en 1927 para obtener un azufre plástico, es decir, un azufre polimérico. No fue hasta la década de 1930 que la American Stauffer Company obtuvo por primera vez la patente para la preparación de azufre insoluble de baja calidad (contenido de IS 50% ~ 60%) y logró la producción industrial en la década de 1940. Desde la década de 1950, Estados Unidos, el Reino Unido, Francia, la ex Unión Soviética, Japón y países de Europa del Este como Polonia, Rumania y la República Checa han investigado y desarrollado sucesivamente el azufre insoluble. Sin embargo, debido a los peligros de inflamabilidad, explosión, electricidad estática, corrosión y toxicidad en el proceso de producción, no fue hasta finales de los años 70 que la American Stauffer Company logró un gran éxito. El contenido de IS de Crystex alcanza el 90% y produce gradualmente productos de azufre insolubles extendidos en aceite. Actualmente, este producto es producido y operado por Flexsys Chemical Company (filial de un consorcio formado por la empresa holandesa Akzo y la estadounidense Monsanto Chemical Company), que casi monopoliza el mercado mundial del azufre insoluble.
En China, el Instituto de Investigación y Diseño de la Industria del Caucho de Beijing del antiguo Ministerio de Industria Química comenzó a estudiar la tecnología de preparación de azufre insoluble en 1974. Se preparó un producto de azufre insoluble con un contenido del 55% mediante el método seco (enfriamiento con disulfuro de carbono), el método húmedo (enfriamiento en medio de agua), el método de fusión y el método de gasificación. En 1977, se puso a prueba con éxito en la planta química de Nanhuiwa en Shanghai. se convirtió en el primer producto para mi país. El desarrollo de neumáticos radiales de acero jugó un papel muy importante. Durante el período del Séptimo Plan Quinquenal, para satisfacer la necesidad del país de introducir neumáticos radiales de acero, Shanghai Jinghai Chemical Co., Ltd. cooperó con el Instituto de Investigación y Diseño de la Industria del Caucho de Beijing para desarrollar la serie de productos de azufre insoluble "Marca Sanqian". Basado en el nivel de producto de Crystex, el nuevo sistema de estabilización ha formado una capacidad de producción de 6000t/a. Al mismo tiempo, la compañía también cooperó con el Instituto de Investigación del Grupo Nanhua para formular estándares profesionales para azufre insoluble, eliminando productos de baja gama. un contenido del 58%. El número de productos de gama media a alta ha aumentado a 16, con un contenido de IS-60 no inferior al 63% y un contenido de IS-90 no inferior al 95%. Algunos productos también se exportan a Alemania, Brasil y Estados Unidos.
Según estadísticas incompletas, más de 30 institutos de investigación científica, universidades y plantas químicas en más de 20 provincias y ciudades de todo el país están desarrollando azufre insoluble y se han construido docenas de dispositivos de producción diferentes. La calidad de los productos de algunas empresas básicamente ha alcanzado el nivel extranjero avanzado, pero todavía tienen problemas como la pequeña escala, el equipo atrasado en algunas unidades y los altos costos de producción, y no tienen ventajas competitivas. Según las estadísticas del Comité Profesional de Aditivos para Caucho de la Asociación de la Industria del Caucho de China, en 2003, la capacidad de producción nacional de azufre insoluble fue de casi 20.000 t/a, la producción fue de 11.200 t y el volumen de exportación fue de aproximadamente 4.000 t. Debido a que la estabilidad térmica de los productos nacionales de azufre insoluble alcanza niveles inferiores a los extranjeros, la mayor parte del azufre insoluble de alta estabilidad térmica (IS-HS) que puede satisfacer las necesidades de producción de neumáticos radiales totalmente de acero aún debe importarse. El volumen de importación fue de unas 8.000 toneladas.
En vista de la enorme brecha y las amplias perspectivas del mercado de azufre insoluble de alta estabilidad térmica en mi país, la planta química Wuxi Qianqiao construyó una unidad de producción de 5000 t/a en la zona de desarrollo de Wuxi en 2004. Se dice que el índice de estabilidad térmica del azufre insoluble con alta estabilidad térmica puede estar cerca del nivel de Flexsys. El proyecto de azufre insoluble de alta estabilidad térmica de 10.000 toneladas/año de Jiaozuo Huike Chemical Co., Ltd. también comenzó su construcción en febrero de 2004. La primera fase del proyecto tiene una capacidad anual de 3.000 toneladas y está previsto que esté terminada y puesta en producción en agosto de 2005.
2.2 Perspectivas de aplicación del azufre insoluble
El azufre insoluble es un agente vulcanizante de caucho con un rendimiento excelente que puede prevenir la formación de escarcha en la superficie de productos de caucho o productos semiacabados, aumentar la adhesión. y ayudar a mejorar las operaciones. Al mismo tiempo, también es un buen acelerador de vulcanización del caucho, que puede acelerar la velocidad de vulcanización y hacer que la vulcanización sea uniforme.
En la actualidad, el azufre insoluble se ha utilizado ampliamente en el caucho de la carcasa de los neumáticos, el caucho amortiguador, el caucho lateral blanco y los materiales del esqueleto para mejorar la adhesión entre el caucho y los alambres de acero recubiertos de cobre. Además, el azufre insoluble también es adecuado para productos de caucho como cables, rodillos de caucho, sellos de aceite y zapatas de caucho. , puede prevenir la vulcanización temprana y mantener una buena viscosidad del caucho. Aunque el precio del azufre insoluble es de 5 a 15 veces mayor que el del azufre romboédrico ordinario, sigue siendo el agente vulcanizante preferido para neumáticos radiales y otros productos compuestos de caucho. En la actualidad, el consumo de azufre insoluble en la industria extranjera de neumáticos representa el 40% del consumo total de azufre y sigue aumentando.
Con el desarrollo de las carreteras, la velocidad de los vehículos continúa aumentando, lo que impone mayores exigencias a los neumáticos. Los neumáticos diagonales comunes ya no pueden cumplir con los requisitos. Debido a que la resistencia al desgaste de los neumáticos radiales es entre un 30% y un 50% mayor que la de los neumáticos comunes, la vida útil es 1,5 veces más larga que la de los neumáticos comunes y ahorra entre un 6% y un 8% de combustible. Tiene las ventajas de seguridad y comodidad. y economía al conducir a alta velocidad, y se ha convertido en la tendencia inevitable de desarrollo de la industria de los neumáticos. La tasa radial de los neumáticos en algunos países desarrollados ha alcanzado más del 90% [2]. En los últimos años, debido a las fuertes ventas del mercado y a la tecnología cada vez más madura, ha habido un auge de la inversión en la producción de neumáticos radiales totalmente de acero, en particular, la política de apoyo del país de eximir del consumo la producción de neumáticos radiales. El impuesto también ha promovido el rápido desarrollo de neumáticos totalmente de acero. Según estadísticas de la Asociación de la Industria del Caucho de China, la producción nacional de neumáticos radiales fue de 19,86 millones de unidades en 1998 y de 75 millones de unidades en 2003, con un aumento promedio del 30,5%. Al mismo tiempo, la tasa radial de los neumáticos también aumentó del 22% en 1998 al 47% en 2003. Se estima que la producción nacional de neumáticos radiales superará los 6.543,8 millones en 2004, y la demanda anual de azufre insoluble alcanzará unas 30.000 toneladas.
Como provincia química importante, la industria del caucho de Shandong siempre ha ocupado un lugar posición importante en el país. En los últimos años, con el continuo aumento de la inversión en ciencia y tecnología y la expansión de la escala de producción, la industria del caucho en la provincia de Shandong ha experimentado un auge gracias a su base de materias primas y sus ventajas de procesamiento y aplicación. Entre ellos, la producción de neumáticos es el producto pilar de la industria procesadora de caucho en la provincia de Shandong. Su producción ha ocupado el primer lugar en el país durante muchos años consecutivos y tiene muchas marcas conocidas como Sanjia, Chengshan, Linglong y Huaqing. y Huanghai. En 2004, las empresas de Shandong representaban la mitad de las diez "marcas famosas chinas" de neumáticos radiales totalmente de acero; y en el extranjero. Se estima que la producción de neumáticos radiales en la provincia de Shandong en 2004 será de unos 20 millones de unidades y la demanda anual de azufre insoluble será de unas 6.000 toneladas. Al mismo tiempo, desde 2003, muchas empresas privadas también se han apresurado a aprovecharlos. el mercado de neumáticos radiales. La provincia ha construido y ampliado diez nuevas líneas de producción de neumáticos radiales totalmente de acero, con capacidades de diseño de ingeniería que superan las 6.543,8+0,2.000 unidades. Se prevé que la producción de neumáticos radiales totalmente de acero mantendrá una alta tasa de crecimiento en los próximos dos años, lo que impulsará en gran medida la demanda de azufre insoluble.