丁基橡膠是異丁烯和少量異戊二烯或丁二烯的共聚體。生產方法有淤漿法和溶液法。淤漿法是以氯甲烷為稀釋劑,以H2O-AlCl3為引發體系,在低溫(-100℃左右)下將異丁烯與少量異戊二烯通過陽離子聚合制得的。傳統的淤漿法合成丁基橡膠生產工藝技術成熟,但由于聚合反應溫度低,制冷設備龐大,聚合釜連續運轉周期短,能耗高(1kg膠能量消耗約35~55MJ)。為了能提高反應溫度,對用溶液法合成丁基橡膠進行了大量的研究。
為改善丁基橡膠共混性差的缺點,1960年以來出現了鹵化丁基橡膠。這種橡膠是將丁基橡膠溶于烷烴或環烷烴中,在攪拌下進行鹵化反應制得。它含溴約 2%或含氯1.1%~1.3%,分別稱溴化丁基橡膠和氯化丁基橡膠。鹵化丁基橡膠除有一般丁基橡膠的用途外,特別適用于制作無內胎輪胎的內密封層、子午線輪胎的胎側和膠黏劑等。
丁基橡膠生產現狀
近幾年,世界丁基橡膠的產能穩步增長。2017年世界丁基橡膠的產能達192.6萬噸,大陸是目前世界上最大的丁基橡膠生產國家,產能39.5萬噸,約占世界總產能的22.24%;其次是美國,產能34.5萬噸,約占總產能的19.42%;排名第三的是俄羅斯,產能25.3萬噸,約占總產能的14.25%。
世界IIR主要生產企業生產情況 單位:萬t/a
丁基橡膠在內胎、水胎、硫化膠囊、氣密層、胎側、電線電纜、防水建材、減震材料、藥用瓶塞、食品(口香糖基料)、橡膠水壩、防毒用具、黏合劑、內胎氣門芯、防腐蝕制品、碼頭船護舷、橋梁支承墊以及耐熱運輸帶等方面具有廣泛用途。隨著我國汽車輪胎工業的發展,近年來我國丁基橡膠表觀消費量不斷增加。2005年表觀消費量只有15.46萬噸,2010年增加到 28.15萬噸,同比增長9.02%。2016年表觀消費量為41.48萬噸,同比增長13.15%。預計到2021年,我國丁基橡膠總需求量將達到50.0萬~55.0萬噸,其中鹵化丁基橡膠需求量將達到43.0萬~45.0萬噸。
未來發展趨勢
(1)淤漿法生產技術仍將是丁基橡膠的主要生產工藝技術,技術研發的主要發展方向是聚合溫度的升高和能耗下降,設備和工藝過程的研發重點是聚合物反應器、技術和過程控制等,以期節約能源,降低生產成本,減少對環境的污染。在新技術研發領域,高性能化、環?;偷吞际嵌』鹉z工藝技術的發展趨勢。新型溶液法技術、茂金屬等新型催化劑、接枝和離子化化學改性等新技術也將在丁基橡膠生產和應用中不斷得到發展。
(2)今后幾年,世界范圍仍有多套丁基橡膠生產裝置計劃建成投產,新增產能主要集中在亞洲地區,隨著產能不斷增加,競爭會更加激烈。
如果這些裝置均如期建成投產,預計2021年,世界丁基橡膠的產能將達到232.0萬噸左右,其中大陸的產能將達到60.0萬噸左右。
(3)從總體上看,世界丁基橡膠的產能總體過剩,但各地區之間的發展不平衡,未來的發展推動力主要集中在包括在內的亞洲地區,該地區也將成為未來世界主要生產商爭奪的重點。
(4)鹵化丁基膠既保留了丁基膠的性能,還具備與天然橡膠和丁苯橡膠快速共硫化性能,是生產子午胎不可替代的高端合成新材料。隨著輪胎工業的迅速發展與輪胎子午化率的提高,國內外市場對鹵化丁基膠的需求與日俱增,并在很多應用領域內正逐步替代普通丁基膠,因此鹵化丁基膠將成為未來的發展重點。
(5)隨著汽車等行業更高、更專業化的需求,未來世界丁基橡膠行業的主要發展趨勢是新品種開發將適應更多領域的發展需求,同時新的應用又刺激市場對丁基橡膠的需求,丁基橡膠的產品和消費結構將發生一定的變化,但輪胎領域仍將是世界丁基橡膠最主要的消費領域。普通丁基橡膠的消費量增長率將逐漸下降,而鹵化丁基橡膠的需求量增長率將呈現穩步增長的態勢。
(6)隨著產能的不斷增加和技術的逐漸完善,我國丁基橡膠生產裝置的開工率將進一步提高,產量也將得到較大幅度的提升,但由于國內產品品種和牌號還無法滿足實際生產的需求,因此,預計未來我國丁基橡膠的進口量將逐漸減少,但高性能、多用途產品仍需要進口。在出口方面,由于受到技術等方面的原因,國內產品質量仍需要進一步提升,故出口量有一定的增長,但幅度不會太大。
(7)2018年4月19日,我國商務部初步裁定原產于美國、歐盟和新加坡的進口鹵化丁基橡膠存在傾銷,國內鹵化丁基橡膠產業受到了實質損害,且傾銷與實質損害之間存在因果關系,并決定對原產于美國、歐盟和新加坡的進口鹵化丁基橡膠產品實施保證金形式的臨時反傾銷措施。國內鹵代丁基企業在這一機遇下,應增加技術改進或引進更先進技術,快速推廣自身產品搶占市場。
存在問題及發展建議
目前,我國丁基橡膠還產不足需,發展前景廣闊,但也面臨嚴峻的挑戰。
(1)今后幾年,除了面臨國內產能不斷增長的壓力之外,更為主要的是還要受到世界,尤其是亞太其他國家和地區新增產能的影響。ExxonMobil公司和阿朗新科等世界丁基橡膠生產巨頭技術先進,產品質量高,在市場上競爭力強,其裝置的主要目標就是針對我國市場,這將對我國丁基橡膠未來的發展帶來挑戰。因此,國內相關企業除了對市場進行深入調查研究,從原料、技術、市場、研發、售后服務等多角度充分論證項目的可行性,慎重新建或者擴建生產裝置,杜絕低水平重復建設,規避無序的惡性競爭之外,更應該密切關注世界丁基橡膠,尤其是印度、新加坡及沙特等裝置的生產情況,采用更加有效的應對措施,避免國外大公司產品對國內市場造成的巨大沖擊,確保國內產品的市場占有率。
(2)在生產工藝方面,我國已建或在建的裝置采用的均為淤漿法工藝。今后應該進一步完善淤漿法生產工藝技術,重點是聚合物反應器的研發,工藝技術和過程控制等,以節約能源,降低生產成本,減少對環境的污染。此外,還應該加快新型溶液法等聚合工藝的開發,以提高整體技術水平。
(3)從目前國內市場丁基橡膠的供求關系看,普通丁基橡膠的產能已經供過于求,市場競爭激烈。提高普通丁基橡膠的產品質量,降低成本,規范國內市場,是今后努力的方向。而我國鹵化丁基橡膠產品自給率較低,主要依靠進口。因此需要密切關注國外鹵化丁基橡膠生產技術新動向,加大對其生產工藝的研究和加工技術的改進創新,不斷提高我國鹵化丁基橡膠的生產水平,提高普通丁基橡膠和鹵化丁基橡膠的性價比,以適應輪胎高性能化發展的需要。此外,還應該應積極開發丁基橡膠其它新產品,如星型支化丁基膠、全飽和丁基膠、磺化丁基膠、馬來酸酐改性丁基膠、交聯丁基膠、長鏈支化輕度交聯丁基膠、液體丁基膠、高阻尼丁基膠以及聚氧化乙烯接枝鹵化丁基膠等,以增加國產丁基橡膠的牌號品種,改善目前我國產品結構現狀,更好地滿足市場需求。
(4)目前,我國丁基橡膠主要應用于輪胎領域,今后應該積極開發非內胎用膠市場,為下游加工企業提供應用技術服務。
(5)加快國內技術開發與創新,加強應用研究開發和產品的推廣力度,以擴大內需。同時相關生產企業要積極擴大面向國際市場的出口,尤其是針對東南亞國家(例如,越南、泰國、馬來西亞和印度尼西亞)內胎生產企業進行供應原料,為進一步積極參與國際市場競爭積累穩定的基本市場面。