“朗盛百年合成橡胶专栏”专题报道之三
追赶世界:中国合成橡胶工业向技术强国迈进
□ 北京燕山石化橡胶事业部原总工程师 中国合成橡胶工业协会 张爱民
合成橡胶作为国民经济的重要战略物资和人民生活的重要原材料, 在汽车、军工、航空航天、建筑、机械、电
器仪表、信息、医疗卫生、人体器官代用和生活用品等各个领域中都有着极为广泛的应用,它在经济和社会发展与
国家战略安全中的重要地位是其他材料无法取代的,因此有关合成橡胶的基础科学以及各种通用合成橡胶和特种合
成橡胶的单体合成、聚合催化体系、聚合工艺、聚合反应工程、后处理工程、加工应用技术的发展始终受到世界科
技界和工业界的高度重视。合成橡胶工业的诞生和发展,在一定程度上反映了近代人类物质文明和科学技术的发展
水平。
科技进步推动行业大发展
在世界范围来看,从德国朗盛公司前身采用其化学家弗雷茨·霍夫曼的研究成果,首先实现甲基橡胶150吨/
月工业化生产开始,在这近100年中,世界合成橡胶历经了研究开发乳液聚合工艺技术、丁二烯生产技术、
Ziegler/Natta催化剂和定向配位聚合技术及溶液聚合技术、活性负离子聚合技术、链端官能团改性技术及大分子
设计技术等一系列技术进步;在合成橡胶科学方面的发展包括自由基聚合、离子聚合、配位聚合、共聚合反应的加
成聚合化学、缩合聚合化学、开环聚合化学、合成橡胶交联(硫化)反应化学;研究开发了乳液聚合、溶液聚合、
悬浮聚合、气相聚合、本体聚合等聚合反应工程和聚合工艺。从而催生了品种众多、性能各异的合成橡胶生产技术,
并大幅提高了各种合成橡胶的性能、生产规模、生产技术和经济水平,极大地拓展了合成橡胶的应用范围。迄今,
人类已能用先进的技术装备生产包括乳聚丁苯橡胶、溶液聚合丁苯橡胶、丁腈橡胶、氯丁橡胶、聚丁二烯橡胶、乙
丙橡胶、丁基橡胶、异戊橡胶和聚氨酯橡胶、丁二烯/苯乙烯共聚或异戊二烯/苯乙烯共聚、聚烯烃类热塑性弹性体
与氟橡胶、硅橡胶及各种特种橡胶等众多合成橡胶品种。2008年世界合成橡胶总产量已达到1278万t,品种牌号
达数百个之多。
在新中国成立后才起步的中国合成橡胶工业,从第一套合成橡胶工业装置建成投产至今已走过50 年,这50
年是中国合成橡胶从无到有、从小到大快速发展的50年,现在除异戊橡胶以外的七大通用合成橡胶都能生产,合
成橡胶的总产能已达到了200万t/a以上,成为产能和产量位居世界第二、消费量位居世界第一的世界合成橡胶生
产大国。这50年是中国合成橡胶工业坚持走科技创新之路的50年,氯丁橡胶、镍催化体系和稀土催化体系顺丁橡
胶、有机锂催化体系橡胶和热塑性弹性体、羧基丁苯胶乳及多种特种合成橡胶生产技术开发成功并实现产业化;乳
聚丁苯橡胶、丁基橡胶、乙丙橡胶等在消化吸收引进技术的基础上进行创新开发并取得了重大突破。这50年也是
中国合成橡胶工业发扬自力更生、艰苦奋斗精神的50年,氯丁橡胶、顺丁橡胶等胶种的发展都是在国外实行技术
封锁和中国工业基础薄弱的环境下起步的,中国第一代合成橡胶人奋发图强、攻艰克难终于生产出优质产品,及时
满足了国家的急需,同时形成了宝贵的精神财富,始终激励着中国合成橡胶一代又一代后继者。50年来,中国合
成橡胶行业一直是中国三大合成材料领域技术与装备国产化的先驱者。目前国产化技术生产的合成橡胶的产能已占
中国合成橡胶总产能的 50% 以上,这是中国石油化工领域中自主研发的范例之一,也为国家积累了大量科学技术
和知识财富。
新一轮技术较量箭在弦上
经济全球化、市场竞争愈发激烈,社会对生态环境保护的重视和汽车及轮胎等行业的技术进步,推动着发达国
家合成橡胶科学技术新一轮的创新,使具有特定几何结构的茂金属催化剂在合成弹性体得到了应用,大幅提高了聚
合活性位的可设定性和催化剂的生产效率,极大地扩展了包括单烯烃在内的合成橡胶单体的种类,使橡塑合流技术
的发展有了新的进步;双锂、多锂引发剂及载体催化剂气相聚合的研发,官能团、多官能团在活性负离子聚合物端
基上的精确定位技术,实现了多种功能化、高性能化,大范围扩展了活性负离子聚合物的应用范围;由于质子阱技
术的发现,使活性正碳离子聚合和进行大分子设计步入实用性研究开发阶段;钕系等新催化体系的发展和工业应用,
显著提高了二烯烃类合成橡胶的性能和质量;乙丙橡胶气相聚合工艺实现工业化、系列反应器或多元催化剂直接合
成聚烯烃热塑性弹性体的新工艺、通过乳液聚合成功制成可用于全天候轮胎改性的间同1, 2-聚丁二烯,预示着合
成橡胶反应工程技术重大进展的开始。同时,节能与环保、废旧轮胎利用等新的诉求正日益成为合成橡胶技术的发
展方向。
面对这些技术进步我们需要清醒地认识到中国目前还不是一个合成橡胶技术强国,与国外先进水平相比,仍存
在一定的差距。其具体表现在:我国现有的合成橡胶生产技术中,不论是自有知识产权还是引进的技术,传统生产
工艺仍占主导地位,在自主创新能力、工程技术开发、大团队协同作战组织准备方面仍显不足;基础研究和应用基
础研究薄弱,聚合反应工程和其他工程研究远落后于工艺研究,影响了科研成果产业的进程,更难于产生在合成橡
胶科学上具有划时代意义的创新成果和研究开发出具有超强竞争能力的新技术。针对在合成橡胶产品和生产过程中
加强生态环境保护的世界趋势,我国的反应措施和进程还比较被动和缓慢。
建设科技创新体系迎接挑战
中国合成橡胶工业今后既享有市场需求持续增长、原料供应能力不断增强、国际贸易空间容量较大的良好发展
机遇,更面临下述各种严峻的挑战:①由金融危机所引发的全球需求下降造成部分品种产能过剩、轮胎出口大幅度
减少;②更加激烈的国内外市场竞争;③跨国公司在技术水平和创新能力上更为严酷的竞争压力;④节能和减少二
氧化碳排放要求行业承担高性能合成橡胶开发的重大责任,这些挑战的关键是对自身创新能力的挑战,也是核心技
术竞争能力的挑战。
面对以上巨大挑战,我国合成橡胶工业应加快以企业为主体、产学研结合、科研设计生产结合的科技创新体系
建设,解决市场经济行为和各种科学技术必须全方位密切合作的矛盾;要建立项目团队统一领导,从事催化剂体系
聚合工艺-聚合反应工程-其他化工工程-自控工程-橡胶干燥工程-产品加工应用-橡胶制品应用这一技术链中的全
部技术开发工作;认真组织合成橡胶基础科学和前沿技术的研究,积极采用最新理论成果大力推进合成橡胶催化剂
技术和反应工程技术创新,不断开发新技术和新装备;加快新一代通用合成橡胶的研究开发和产业化,例如卤化丁
基橡胶、稀土顺丁橡胶和异戊橡胶、中高乙烯基丁二烯橡胶、集成橡胶(SIBR)、高性能溶聚丁苯橡胶、茂金属催
化剂乙丙橡胶;努力开发技术经济效率更高的丁基橡胶聚合反应器、溶聚丁苯橡胶连续聚合反应器、乙丙橡胶气体
循环移热反应器、微混效果更高传热传质更好的顺丁橡胶聚合反应器,尽快实现中国从世界合成橡胶生产大国到技
术强国的转变。
