1不溶性硫磺的分子結構與特性普通硫磺在室溫下為黃色固體，有兩種同素異形體。低於95.6℃的穩定產物為菱形硫(S α)，熔點為112.8℃；單斜硫(S β)在95.6℃以上穩定，熔點為114.5℃。兩種形式的硫都以八元環(S8)的形式存在，但它們的晶格排列不同。
不溶性硫磺(簡稱IS)是普通硫磺在臨界溫度(159℃)以上開環聚合形成的線型聚合物，也稱為μ形硫磺(s μ)。其分子表征為Sn，硫原子數n大於200，最高大於1×108。因為其結構與聚合物相似，所以也叫聚硫。
通常使用的不溶性硫磺產品為黃色粉末，密度為1950kg/m3，相對分子量約為30000。由於分子結構的差異，甚至不溶於對常見硫有較強溶解性的有機溶劑，如二硫化碳、甲苯等。為了在室溫下獲得不溶性硫磺，通常采用“急冷”的方法“凍結”高溫硫磺熔體或蒸汽的化學平衡，即在室溫下固定高溫下不溶性硫磺與可溶性硫磺的質量比，這就是制備不溶性硫磺的工藝原理。而不溶性硫磺產品未經有效的化學穩定化處理仍不穩定，甚至可在幾天內還原為可溶性低分子量菱面體硫磺[1]。
2發展及應用前景
2.1不溶性硫磺的研制
在國外，DUMS在1927將硫磺熔體噴入水中，得到壹種塑性硫磺，即壹種聚合硫磺。直到20世紀30年代，美國Stauffer公司首次獲得制備低品位不溶性硫磺(IS含量為50% ~ 60%)的專利，並於40年代實現工業化生產。自20世紀50年代以來，美國、英國、法國、前蘇聯、日本和波蘭、羅馬尼亞、捷克等東歐國家相繼研究開發了不溶性硫磺。然而，由於生產過程中存在易燃、爆炸、靜電、腐蝕和毒性等危險，直到20世紀70年代末，美國Stauffer公司才取得巨大成功。Crystex的IS含量達到90%，並逐漸產生充油不溶性硫磺產品。目前該產品由Flexsys化學公司(荷蘭Akzo公司和美國孟山都化學公司組成的財團的子公司)生產經營，幾乎壟斷了全球不溶性硫磺市場。
在國內，原化工部北京橡膠工業研究設計院在1974開始研究不溶性硫磺的制備技術。采用幹法(二硫化碳淬冷)、濕法(水介質淬冷)、熔融法、氣化法制備了含量為55%的不溶性硫磺產品，並於1977在上海南匯瓦化工廠中試成功，為我國發展鋼制子午線輪胎發揮了巨大作用。七五期間，為適應國家引進鋼制子午線輪胎的需要，上海京海化工有限公司與北京橡膠工業研究設計院合作，針對Crystex的產品水平，開發了“三錢牌”不溶性硫磺系列產品，開發了新的穩定系統，形成了6000t/a的生產能力，同時公司還與南華集團研究院合作制定了不溶性硫磺的專業標準，淘汰了含量為58%的低檔產品。中高檔產品發展到16個，IS-60含量不低於63%，IS-90含量不低於95%。壹些產品還出口到德國、巴西和美國。
據不完全統計，全國20多個省市的30多個科研院所、高校、化工廠都在開發不溶性硫磺，已建成數十套不同的生產裝置。部分企業產品質量基本達到國外先進水平，但仍存在規模小、部分單位設備落後、生產成本高等問題，不具備競爭優勢。據中國橡膠工業協會橡膠助劑專業委員會統計數據，2003年國內不溶性硫磺產能近2萬t/a，產量1.1.2萬t，出口量約4000t..但由於國內不溶性硫磺產品的熱穩定性達不到國外水平，大部分能滿足全鋼子午線輪胎生產需要的高熱穩定性不溶性硫磺(IS-HS)仍需進口，2003年進口量約為8000t。
鑒於我國高熱穩定性不溶性硫磺的巨大缺口和廣闊的市場前景，無錫錢橋化工廠於2004年在無錫開發區建設了5000 t/a生產裝置。據說熱穩定性高的不溶性硫磺的熱穩定指數可以接近Flexsys公司的水平。焦作惠科化工有限公司1萬噸/年高熱穩定性不溶性硫磺項目也於2004年2月開工。壹期工程3000噸/年，計劃於2005年8月建成投產。
2.2不溶性硫磺的應用前景
不溶性硫磺是壹種性能優異的橡膠硫化劑，能防止橡膠制品或半成品表面結霜，增加附著力，有利於改善操作環境。同時，它也是壹種很好的橡膠硫化促進劑，可以加快硫化速度，使硫化均勻。目前，不溶性硫磺已廣泛應用於輪胎胎體膠、緩沖膠、白胎側膠和骨架材料中，能提高橡膠與鍍銅鋼絲的粘合力。此外，不溶性硫磺還適用於電纜、膠輥、油封、膠鞋等橡膠制品。，可防止早期硫化，保持膠料具有良好的粘度等優點。雖然不溶性硫磺的價格是普通菱面體硫磺的5 ~ 15倍，但仍是子午線輪胎和其他橡膠復合制品的首選硫化劑。目前，國外輪胎工業中不溶性硫磺的消耗量已占硫磺總消耗量的40%，並且還在不斷增加。
隨著高速公路的發展，汽車速度不斷提高，對輪胎提出了更高的要求，普通斜交輪胎已經不能滿足要求。由於子午線輪胎的耐磨性比普通輪胎高30% ~ 50%，使用壽命比普通輪胎長1.5倍，節油6% ~ 8%，高速行駛時具有安全、舒適、經濟的優勢，成為輪胎行業發展的必然趨勢。壹些發達國家輪胎的子午線率已經達到90%以上[2]。近年來，由於市場的熱銷和技術的日益成熟，出現了全鋼子午線輪胎生產的投資熱潮，特別是國家對子午線輪胎生產免征消費稅的扶持政策也促進了全鋼輪胎的快速發展。據中國橡膠工業協會統計，1998年全國子午線輪胎產量為1986萬條，2003年為7500萬條，平均增長30.5%。同時，輪胎子午線率也從1998的22%上升到2003年的47%。預計2004年全國子午線輪胎產量將超過65，438+億，不溶性硫磺年需求量將達到3萬噸左右..
作為化工大省，山東橡膠工業在全國壹直占有重要地位。近年來，隨著科技投入的不斷加大和生產規模的擴大，憑借原料基礎和加工應用優勢，山東省橡膠產業蓬勃發展。其中，輪胎生產是山東省橡膠加工業的支柱產品，產量連續多年位居全國第壹，擁有三角、成山、玲瓏、華清、黃海等多個知名品牌。2004年全鋼子午線輪胎十大“中國名牌”中，山東企業占了壹半；2004年，山東企業在全球輪胎排名75強中占據6席，可見山東輪胎工業在國內外的重要地位。預計2004年山東省子午線輪胎產量約為2000萬條，年不溶性硫磺需求量約為6000噸..與此同時，2003年以來，許多民營企業也紛紛搶灘子午線輪胎市場，全省新建、擴建了十幾條全鋼子午線輪胎生產線，工程設計能力超過654.38+0.2萬條。據預測，未來兩年全鋼子午線輪胎產量將保持超高增長態勢，這將極大帶動不溶性硫磺的需求。