原创《稀土顺丁橡胶：未来很美》
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6 月28 日至30 日,国家科技部组织专家对国家重点研发计划“重点基础材料技术提升与产业化”重点专项计划任务书进行审核.中国石油集团公司承担了“高性能合成橡胶产业化关键技术”的研发工作.该项目致力于打造溶聚丁苯、丁基橡胶、稀土顺丁橡胶高端牌号产品工程化示范及在轮胎中的应用技术开发.
稀土顺丁橡胶是生产高性能轮胎、绿色轮胎优选的原料胶,在钴系、镍系、钛系、锂系、稀土五大体系聚丁二烯橡胶中,能够同时满足高顺、低支化、窄分布几个要求的,只有稀土顺丁橡胶.
稀土顺丁橡胶是方向
近年来,我国合成橡胶产业发展较快,除中石化、中石油两大集团外,台资、外资、地方和民营资本纷纷进入合成橡胶领域.由于顺丁橡胶生产技术为我国自主研发,入行门槛低,导致了国内顺丁橡胶装置盲目扩建.2009 年至2013 年四年间,合成橡胶新增产能239 万吨,其中44% 为顺丁橡胶.
目前国内顺丁橡胶行业呈现产能明显过剩、同质化严重问题.2013 年、2014 年顺丁橡胶国内产量分别为70.9 万吨、76.3 万吨,产能157 万吨,开工率不足50%.2017 年顺丁橡胶产能在170万吨左右.其中原料外购的顺丁橡胶生产企业近几年基本处于停产状态,一些民营企业开始将顺丁橡胶生产装置改造成SBS 装置,如山东万达、华宇.
顺丁橡胶近70% 的消费量在轮胎行业,因此轮胎的发展和技术需求对顺丁橡胶的发展具有重要影响.2012 年欧盟颁布的轮胎标签法对轮胎滚动阻力和抗湿滑性能提出了强制性要求,按优劣分为A ～ G 七个等级,其中A 级比G 级滚动阻力低50%,节油 8%,湿路面刹车距离缩短30%.国外轮胎正向双B 级发展,国内为E/D 级.
专家认为,只有溶聚丁苯橡胶和稀土顺丁橡胶能满足此类要求.因此,在高性能轮胎应用中采用稀土顺丁橡胶取代传统顺丁橡胶品种是轮胎制造业发展的必然趋势.
我国是世界上最大的轮胎生产和出口国家,对外出口是国内轮胎行业发展的一个重要途径,而对外出口,首先必须符合国外新的轮胎法规要求.这就必然促使我国各生产企业通过技术进步,采用高性能橡胶材料来生产符合出口要求的绿色轮胎.这必将会增加对稀土顺丁橡胶的需求.此外,随着我国高等级公路建设的飞速发展,对轮胎的质量和使用性能提出了更高要求,也为稀土顺丁橡胶在轮胎中的应用提供了良好的发展机遇和空间.预计到2017 年,我国对稀土顺丁橡胶的实际总需求量将达到6.0万～ 6.5 万吨.
市场暂时显冷清
我国是世界上最早研究开发稀土BR的国家.20 世纪60 年代,中国科学院长春应用化学研究所就在世界上率先开发出高顺式稀土顺丁橡胶.21 世纪初,在中石油的支持下,独山子石化进行了稀土顺丁橡胶工程化技术优化研究及新产品的开发研究.目前国内具有稀土顺丁橡胶生产技术或生产能力的企业有5 家,分别是锦州石化、独山子石化、燕山石化、山东华宇、齐翔腾达,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,用以生产稀土顺丁橡胶.
2015 年, 专家对国内7 家轮胎企业进行走访调研,重点了解稀土顺丁橡胶国内市场应用情况.其中,5 家在用稀土顺丁橡胶；1 家在进行试验并有意愿使用稀土顺丁橡胶；1 家曾试验过,暂无明显需求.
2017 年中石油华北销售公司橡胶推介会上,笔者通过与双星轮胎等多家轮胎企业、橡胶贸易商交流,明显感受到轮胎企业对稀土顺丁橡胶的关注度远高于5 年前（2012 年欧盟强制实施轮胎标签法）,就连贸易商也对稀土顺丁橡胶的应用情况感兴趣.
虽然市场感兴趣,虽然我国建有多套稀土顺丁橡胶生产装置,但由于稀土顺丁橡胶市场高于镍系顺丁橡胶、产品质量和加工应用技术开发存在一定的不足；生产和应用开发处于起步阶段,目前的需求量有限；近几年我国对包括顺丁橡胶 在内的合成橡胶的需求低迷,使合成橡胶的在低位运行,这些原因导致稀土顺丁橡胶 生产厂家的装置大都在生产其他橡胶产品或处于闲置状态.
技术储备进行中
短期内,稀土顺丁橡胶虽然在国内市场需求占比不会有大幅度增长,但合成橡胶企业和具有较强实力的轮胎企业正在利用这段时间,为稀土顺丁橡胶的大规模市场应用做准备.
大连理工大学王植源博士介绍,目前我国稀土催化剂及聚丁二烯橡胶研究工作主要分三个方向：一是开发新稀土催化剂制备技术,提高稀土催化剂产品质量；二是重点研究稀土顺丁橡胶窄分子量分布控制技术、长链支化技术、官能团改性技术,开发性能特点突出的高性能稀土顺丁橡胶系列牌号产品；三是研究稀土顺丁橡胶工程问题,解决高黏度胶液凝聚、输送等工程瓶颈.
近5 年,国内稀土顺丁橡胶合成技术取得较好的发展,催化剂活性进一步提高,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.2017 年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,催化剂活性与镍系相当.
窄分子量分布稀土顺丁橡胶发展迅速.目前窄分子量分布稀土顺丁橡胶优异的动态力学性能获得了普遍认可,SSBR/NdBR/ 改性白炭黑是目前生产高性能轮胎、绿色轮胎备受推崇的原料组合.
窄分布高门尼稀土顺丁橡胶BR9112的开发受重视.近几年的专利技术、会议交流信息分析显示,高门尼稀土顺丁橡胶受到国外顺丁橡胶生产企业、轮胎企业的重视.笔者据此推测,高门尼稀土顺丁橡胶在稀土顺丁橡胶生产中的占比会迅速提高.
高分子量、窄分子量分布可以进一步提高稀土顺丁橡胶的物理机械性能、应用性能,但同时带来胶液黏度增加,加工性能变差,给生产增加了难度.针对这个问题,国内外研究结果显示,支化尤其是长链支化技术是解决该问题较好的手段,因为短链支化会对物理机械性能造成较大损失.目前,国内中科院长春应化所、北京化工大学、中国石油锦州石化等都在积极开展此类研究工作.
在轮胎制造关键工序硫化成型中,核心部件硫化胶囊对轮胎质量和成本有着重要影响,国内使用次数约450 次,国外大于600 次,急需开发气密层和硫化胶囊专用丁基/ 溴化丁基橡胶高性能材料及其应用技术.要解决以上两个关键产业问题,必须在高性能橡胶材料分子设计与可控合成技术、关键装备及工程化技术、轮胎和胶囊制造配方及工艺技术上取得突破并实现产业化.
责任编辑：石杏茹
稀土论文参考资料：
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