稀土顺丁橡胶是以稀土元素为主体的催化体系聚合的一种顺丁橡胶,采用这种橡胶为原料制造轮胎可以极大地提高轮胎的质量和性能。根据IISRP(世界合成橡胶生产者协会)的不完全统计,截至2017年底,全世界12个国家和地区的17家生产商具有稀土顺丁橡胶工业生产能力,总生产能力在90万吨左右。其中,阿朗新科公司的稀土顺丁橡胶总产能及单套装置产能最大、牌号最多,总计有12个牌号。从各生产商稀土顺丁橡胶的牌号分析,顺式含量为95%~98%,以96%居多;门尼粘度38~73,以40、50、60居多;分子链结构分为线性和支化,以线性结构居多;产品分为非充油和充油,充油的品种有S-RAE、MES及TDAE;应用范围分为轮胎、鞋、高尔夫球和塑料改性。
产业发展进入快车道
我国是进行稀土顺丁橡胶研发最早的国家。20世纪60年代,中科院长春应用化学研究所首次发现稀土催化体系可制备高顺式结构高分子量的聚丁二烯橡胶,80年代与锦州石化合作开发进行中试获得成功,90年代又进行了工业试验,之后工业化的进程却受各种因素影响止步不前。由于钛系顺丁橡胶存在顺式含量低(92%左右)等性能及工艺缺点,意大利Europa公司、德国Lanxess公司和俄罗斯NKNK公司在我国研究稀土丁二烯橡胶的基础上先后开展了稀土催化体系研究,淘汰了钛系顺丁橡胶,成功实现了稀土顺丁橡胶的工业化生产,抢占了该胶种商业化的先机。目前,国内稀土顺丁橡胶的生产企业主要有4家,即中石油独山子石化、中石化燕山石化、中石油锦州石化、浙江传化,总产能在20万吨左右。
中石油锦州石化与中科院长春应化所合作,于1975年进行稀土充油顺丁橡胶开发,形成全套生产工艺技术。1983年,在化工部和应化所等单位支持下,锦州石化累计生产近千吨稀土顺丁充油橡胶,试制试验轮胎千余条,取得不错的效果。1988年锦州石化进行了万吨级工业生产设计,完成了国内首次稀土顺丁橡胶工业化生产,在2000年、2001年、2004年又分别进行了批量生产。锦州石化稀土顺丁橡胶牌号主要有BR9100、BR9110、BR9112。
由于锦州石化无原料丁二烯配套,中石油公司将独山子石化作为稀土顺丁橡胶工业化的重点。2007年,独山子石化对其1.5万吨镍系顺丁橡胶生产线进行改造。2009年7月首次工业化试生产成功,产出合格产品,但后处理仍存在问题。经过2013年和2014年两年的改造与试产,终于实现了连续稳定、安全可控的运行,具备了1.5万吨的产能,其产品牌号为BR9101。
燕山石化于2012年采用与北京化工大学合作开发的技术建成了3万吨稀土顺丁橡胶装置,当年10月成功产出合格产品。2014年10月,装置实现长周期连续稳定运行,11月通过中石化组织的标定。2018年1月,燕山石化采用第二代稀土催化剂(成本降至第一代催化剂的20%)连续工业化生产成功,产品性能进一步提高,催化剂消耗大幅度降低。目前燕山石化稀土顺丁橡胶已在下游多家轮胎企业中应用,产品牌号为ND40、ND50、ND60。
2014年12月,浙江传化与浙江大学合作开发稀土顺丁橡胶。2017年3月中试成功,试产出产品。4月、6月先后两次在其改造完成的镍系5万吨生产线上进行工业化生产,成功产出稀土顺丁橡胶产品,产品牌号为BR9104和BR9106。
除上述4套装置外,四川石化也在改造现有镍系顺丁橡胶装置。目前,我国稀土顺丁橡胶正进入发展快车道,随着生产及应用水平的不断改进,我国稀土顺丁橡胶的潜在生产能力还将快速增加,并且短期内计划新增的顺丁橡胶装置均为稀土/镍系柔性装置。
国内消费市场将起飞
我国稀土顺丁橡胶进口主要来自新加坡、德国、美国、日本和俄罗斯等国家,详见图1。朗盛在新加坡的14万吨稀土顺丁橡胶装置于2015年建成投产后,我国从新加坡进口稀土顺丁橡胶的量也大幅增加。2017年来自新加坡的顺丁橡胶进口量达3.74万吨,较2016年的1.47万吨增加154.4%。
我国稀土顺丁橡胶消费则刚刚启动,随着近年来汽车行业对高性能轮胎需求的增加,以及阿朗新科在新加坡新建装置的投产,我国稀土顺丁橡胶的消费量快速增加。自2016年起,稀土顺丁橡胶在轮胎行业的消费进入快速增长期。2017年,国内稀土顺丁橡胶消费量在5万~6万吨,较2016年增加近一倍,但产品主要依赖进口。
国内稀土顺丁橡胶的消费在外资轮胎企业中消费较为普及,内资轮胎企业消费较少。但随着2016年阿朗新科稀土顺丁橡胶价格与镍系顺丁胶价差的缩小,部分内资轮胎企业的消费量也在大幅增加,如山东某大型内资轮胎企业2017年进口新加坡稀土顺丁橡胶数量为1.3万吨,而2016年进口量仅为1400吨。但多数内资轮胎企业还没有应用稀土顺丁橡胶,部分企业曾少量用过或试用过,大部分企业则完全没有接触过。
关于稀土顺丁橡胶发展的建议
未来稀土顺丁橡胶产能仍将不断扩大,将成为高性能轮胎不可或缺的产品。国产稀土橡胶产品的加工应用研究还有很多工作要做,为此,笔者提出以下建议:
一是不要盲目新建和扩建稀土顺丁橡胶装置,以防在产品应用推广期造成装置利用率低。
二是继续提高国产稀土催化剂的催化效率,降低生产成本,提高生产效率。
三是保持橡胶各种性能的平衡。1,4-顺式结构的含量达96%以上即可,据悉,阿朗新科公司稀土胶产品高顺式结构含量已由之前的98%降至96%。
四是建议生产企业与轮胎企业联合,坚持产学研用一体化开发,制备出满足不同需求的稀土顺丁橡胶,如开发支化型稀土顺丁、端基改性官能化稀土顺丁,以及塑料改性、高尔夫球用的稀土顺丁橡胶等,扩大应用领域。
此外,未来电动汽车的发展对轮胎更高耐磨性的要求也将促进稀土BR需求快速提升,预计未来稀土BR需求也将以年均10%左右的速度增长,有替代镍系顺丁橡胶的趋势,业内对此需要加以重视。

