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我国合成橡胶发展战略刍议
2018年17期 发行日期:2018-08-30
作者:兰州石化公司合成橡胶厂 马莉莉 管东红 李金山 中国石油兰州化工研究中心 仇国贤

  经历半个多世纪的发展,我国已成为世界合成橡胶生产和消费大国,产量、消费量均居世界首位。国民经济的快速发展,为合成橡胶工业带来了新的发展机遇,橡胶加工应用型新技术、新产品开发、合成新技术将是未来发展的主要方向。

技术差距制约行业发展
   
     随着汽车、轮胎等行业的快速增长,我国已掌握大部分合成橡胶技术,形成了相对完备的产业体系,企业技术开发能力不断增强。但与国际先进水平相比,我国合成橡胶在生产技术水平、生产规模、产品牌号、产品性能等方面,与国际先进水平相比还存在一定差距,制约了行业发展。
    目前,世界合成橡胶技术进展主要表现在以下几方面:新产品开发集中在轮胎用胶种上,包括钕系丁二烯橡胶、集成橡胶、卤化丁基橡胶研究等;合成橡胶的化学改性技术活跃,如氢化改性和离子化改性等;气相聚合技术及茂金属催化剂在合成橡胶生产中得到应用;合成橡胶的分子设计技术、活性离子聚合技术等可控聚合技术不断进步;环保型橡胶及环保助剂应用与研究进一步加强。
    面对更为激烈的市场竞争和发展要求,技术进步特别是形成自主知识产权核心技术是我国合成橡胶工业发展的主要动力。国情决定了今后我国合成橡胶技术的发展应是生产技术和产品应用型开发并重。
     一方面,做好环保橡胶及环保助剂的研究。为应对日益严格的环保法规,实现产品绿色化,世界各大生产商和轮胎生产公司已纷纷开展环保助剂的开发和芳烃油的替代工作,并已经取得明显成效。截至目前,国内的一些企业在此领域形成了一些自主知识产权技术,希望我国合成橡胶企业能够继续加大环保橡胶及环保助剂的研究开发力度,丰富专利技术体系,挺进环保橡胶市场。
    另一方面,加快高性能汽车轮胎用橡胶加工应用研究。近年来,国外已将技术开发的重点转向橡胶应用型技术开发上。对于高性能轮胎用合成橡胶应用技术研发成为国外公司的研发热点,国内企业可重点开展反式结构橡胶、白炭黑补强和集成橡胶等高性能轮胎用橡胶的加工应用研究。另外,要重视与国内大型轮胎制造企业的合作,重点进行高性能汽车轮胎用橡胶加工应用研究,共同拓展市场。
  
五大胶种发展战略
    
    1.丁苯橡胶
    丁苯橡胶一直是世界上产量最高、消费量最大的通用合成橡胶品种。按生产工艺,可以分为乳聚丁苯橡胶(ESBR)和溶聚丁苯橡胶(SSBR)两大类。我国是世界最大的ESBR生产国,SSBR产能居世界前列。
    与ESBR相比,SSBR滚动阻力低20%~30%,湿抓着力和耐磨耗性能也都有所提高,是高性能轮胎胎面用胶的主要胶种。SSBR是综合性能介于ESBR和顺丁橡胶之间一种通用橡胶。在实际使用中,与ESBR相比,它具有耐磨耗、耐屈挠、耐低温、生热低、滚动阻力小等优点;具有生胶不冷流,混炼胶挺性好,硫化胶拉伸强度高、抗撕裂、抗湿滑等优点。在加工工艺性能方面,SSBR混炼胶收缩小,挤出物表面光滑,模压流动性好,硫化胶花纹清晰且色彩鲜明,可大量用于轮胎胎面胶、制鞋工业及其他橡胶工业制品。
    SSBR的生产成本略高于ESBR,但其性能要比ESBR优越得多。因此,从性价比来看,SSBR比ESBR有更大的优势,这促使SSBR得到迅速发展。国际上SSBR的消费一直在上升,西欧和日本消费量占丁苯橡胶总消费量的31%。目前,SSBR已经发展到了第三代,发达国家已经开始研究第四代乃至第五代SSBR。
    2.丁二烯橡胶
    丁二烯橡胶(顺丁橡胶)是仅次于丁苯橡胶的世界第二大通用合成橡胶。它具有弹性好、耐磨性和耐低温性能好、生热低、滞后损失小,耐屈绕性、抗龟裂性及动态性能好等优点。目前世界上生产顺丁橡胶普遍采用溶液聚合法,新技术是采用新型的钕系、镍系催化剂而淘汰传统的钛系催化剂,不久的将来将会用茂金属催化剂来进行二烯烃聚合。
    国内稀土顺丁橡胶合成技术取得较好的进展。中科院长春应化所率先发明稀土催化体系可逆链转移技术;北京化工大学宣布中试试验中催化剂用量明显降低;浙江传化也紧随其后宣布工业化稀土顺丁橡胶试生产成功,其催化剂活性与镍系相当。
    未来,相关企业首先要以提升钕系催化剂高效性作重点研究。我国拥有钕系稀土丁二烯橡胶自主知识产权,随着稀土丁二烯橡胶市场的不断开拓和成本的降低,产品将会更适应和满足轮胎高性能化的需求。目前国内具有稀土顺丁橡胶生产技术或生产能力的有锦州石化、独山子石化、燕山石化等多家企业,近期四川石化、大庆石化也在积极准备对原镍系顺丁橡胶生产装置进行改造,以适应稀土顺丁橡胶的生产需要。
    国外许多橡胶公司在有关丁二烯催化剂专利中均涉及到铁系催化剂,国内也有相关专利。开发铁系催化剂主要是为了提高活性、调节分子量、减少催化剂及其聚合体系毒性,同时也能降低催化剂成本。
    3.丁腈橡胶
    丁腈橡胶是由丙烯腈与丁二烯共聚的合成橡胶,是一种非结晶性的典型耐油性橡胶,其气密性、抗静电性,以及与极性物质的相容性较好。丁腈橡胶的总产量虽然不大,但品种牌号繁多,应用广泛。
    未来,企业要重视高附加值丁腈橡胶产品的开发与研究,加强核心技术的研发及专利保护。改性是丁腈橡胶重要发展方向之一,国外专利有1/3是关于丁腈橡胶的掺混改性技术,技术主要涉及丁腈橡胶与合成树脂(如PVC)混合制备各种热性弹性体的研究。我国丁腈橡胶企业需要加强丁腈橡胶掺混改性研究,以满足橡胶制品需求,拓展丁腈橡胶应用领域。
    4.乙丙橡胶
    全球乙丙橡胶产能和技术主要控制在少数跨国公司手中,这些公司主宰着世界乙丙橡胶工业的命运。国内现有的4家乙丙橡胶生产商中有两家外资、一家合资。国内企业要加速产品升级及技术创新,尽早形成具有自主知识产权的产品和技术。
    为提高国内企业竞争能力,建议深度分析进口产品牌号及性能,开发替代产品,丰富现有乙丙橡胶装置的产品牌号;加强上下游沟通与合作,有针对性开发定制化、功能性产品,拓展产品应用领域;提高产品质量及稳定性,扩大产品知名度,进一步开拓国际市场。
    5.丁基橡胶
    我国丁基橡胶虽然产品严重过剩,但整体技术水平还需要进一步提高。要实现我国丁基橡胶整体技术水平的全面提升,建议在自主创新基础上加强与拥有核心技术的国外公司开展技术交流、进行技术引进,两条腿走路。
    在生产工艺方面,成熟淤浆法是丁基橡胶生产的主流技术,高性能化、环保化和低碳是其发展趋势,研究的主要发展方向为聚合温度的升高和能耗的降低。此外,新型溶液法技术、茂金属等新型催化剂、接枝和离子化化学改性等新技术也将在丁基橡胶生产和应用中不断得到发展。今后应该进一步完善淤浆法生产工艺技术,重点是聚合物反应器的研发、工艺技术和过程控制等,以节约能源,降低生产成本,减少对环境的污染。此外,还应该加快新型溶液法等聚合工艺的开发,以提高整体技术水平。
    此外,目前我国丁基橡胶高端产品少,远不能满足市场需求。因此在保证现有生产装置稳定运行的前提下,应积极开发新产品,如星型支化丁基胶、全饱和丁基胶、磺化丁基胶、马来酸酐改性丁基胶、交联丁基胶、长链支化轻度交联丁基胶、液体丁基胶、高阻尼丁基胶以及聚氧化乙烯接枝卤化丁基胶等,以增加国产丁基橡胶的牌号品种,改善目前我国产品结构现状,更好地满足市场需求。  

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