丁基橡胶是异丁烯和少量异戊二烯或丁二烯的共聚体。生产方法有淤浆法和溶液法。淤浆法是以氯甲烷为稀释剂,以H2O-AlCl3为引发体系,在低温(-100℃左右)下将异丁烯与少量异戊二烯通过阳离子聚合制得的。传统的淤浆法合成丁基橡胶生产工艺技术成熟,但由于聚合反应温度低,制冷设备庞大,聚合釜连续运转周期短,能耗高(1kg胶能量消耗约35~55MJ)。为了能提高反应温度,对用溶液法合成丁基橡胶进行了大量的研究。
为改善丁基橡胶共混性差的缺点,1960年以来出现了卤化丁基橡胶。这种橡胶是将丁基橡胶溶于烷烃或环烷烃中,在搅拌下进行卤化反应制得。它含溴约 2%或含氯1.1%~1.3%,分别称溴化丁基橡胶和氯化丁基橡胶。卤化丁基橡胶除有一般丁基橡胶的用途外,特别适用于制作无内胎轮胎的内密封层、子午线轮胎的胎侧和胶黏剂等。
丁基橡胶生产现状
近几年,世界丁基橡胶的产能稳步增长。2017年世界丁基橡胶的产能达192.6万吨,大陆是目前世界上最大的丁基橡胶生产国家,产能39.5万吨,约占世界总产能的22.24%;其次是美国,产能34.5万吨,约占总产能的19.42%;排名第三的是俄罗斯,产能25.3万吨,约占总产能的14.25%。
世界IIR主要生产企业生产情况 单位:万t/a
丁基橡胶在内胎、水胎、硫化胶囊、气密层、胎侧、电线电缆、防水建材、减震材料、药用瓶塞、食品(口香糖基料)、橡胶水坝、防毒用具、黏合剂、内胎气门芯、防腐蚀制品、码头船护舷、桥梁支承垫以及耐热运输带等方面具有广泛用途。随着我国汽车轮胎工业的发展,近年来我国丁基橡胶表观消费量不断增加。2005年表观消费量只有15.46万吨,2010年增加到 28.15万吨,同比增长9.02%。2016年表观消费量为41.48万吨,同比增长13.15%。预计到2021年,我国丁基橡胶总需求量将达到50.0万~55.0万吨,其中卤化丁基橡胶需求量将达到43.0万~45.0万吨。
未来发展趋势
(1)淤浆法生产技术仍将是丁基橡胶的主要生产工艺技术,技术研发的主要发展方向是聚合温度的升高和能耗下降,设备和工艺过程的研发重点是聚合物反应器、技术和过程控制等,以期节约能源,降低生产成本,减少对环境的污染。在新技术研发领域,高性能化、环保化和低碳是丁基橡胶工艺技术的发展趋势。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。
(2)今后几年,世界范围仍有多套丁基橡胶生产装置计划建成投产,新增产能主要集中在亚洲地区,随着产能不断增加,竞争会更加激烈。
如果这些装置均如期建成投产,预计2021年,世界丁基橡胶的产能将达到232.0万吨左右,其中大陆的产能将达到60.0万吨左右。
(3)从总体上看,世界丁基橡胶的产能总体过剩,但各地区之间的发展不平衡,未来的发展推动力主要集中在包括在内的亚洲地区,该地区也将成为未来世界主要生产商争夺的重点。
(4)卤化丁基胶既保留了丁基胶的性能,还具备与天然橡胶和丁苯橡胶快速共硫化性能,是生产子午胎不可替代的高端合成新材料。随着轮胎工业的迅速发展与轮胎子午化率的提高,国内外市场对卤化丁基胶的需求与日俱增,并在很多应用领域内正逐步替代普通丁基胶,因此卤化丁基胶将成为未来的发展重点。
(5)随着汽车等行业更高、更专业化的需求,未来世界丁基橡胶行业的主要发展趋势是新品种开发将适应更多领域的发展需求,同时新的应用又刺激市场对丁基橡胶的需求,丁基橡胶的产品和消费结构将发生一定的变化,但轮胎领域仍将是世界丁基橡胶最主要的消费领域。普通丁基橡胶的消费量增长率将逐渐下降,而卤化丁基橡胶的需求量增长率将呈现稳步增长的态势。
(6)随着产能的不断增加和技术的逐渐完善,我国丁基橡胶生产装置的开工率将进一步提高,产量也将得到较大幅度的提升,但由于国内产品品种和牌号还无法满足实际生产的需求,因此,预计未来我国丁基橡胶的进口量将逐渐减少,但高性能、多用途产品仍需要进口。在出口方面,由于受到技术等方面的原因,国内产品质量仍需要进一步提升,故出口量有一定的增长,但幅度不会太大。
(7)2018年4月19日,我国商务部初步裁定原产于美国、欧盟和新加坡的进口卤化丁基橡胶存在倾销,国内卤化丁基橡胶产业受到了实质损害,且倾销与实质损害之间存在因果关系,并决定对原产于美国、欧盟和新加坡的进口卤化丁基橡胶产品实施保证金形式的临时反倾销措施。国内卤代丁基企业在这一机遇下,应增加技术改进或引进更先进技术,快速推广自身产品抢占市场。
存在问题及发展建议
目前,我国丁基橡胶还产不足需,发展前景广阔,但也面临严峻的挑战。
(1)今后几年,除了面临国内产能不断增长的压力之外,更为主要的是还要受到世界,尤其是亚太其他国家和地区新增产能的影响。ExxonMobil公司和阿朗新科等世界丁基橡胶生产巨头技术先进,产品质量高,在市场上竞争力强,其装置的主要目标就是针对我国市场,这将对我国丁基橡胶未来的发展带来挑战。因此,国内相关企业除了对市场进行深入调查研究,从原料、技术、市场、研发、售后服务等多角度充分论证项目的可行性,慎重新建或者扩建生产装置,杜绝低水平重复建设,规避无序的恶性竞争之外,更应该密切关注世界丁基橡胶,尤其是印度、新加坡及沙特等装置的生产情况,采用更加有效的应对措施,避免国外大公司产品对国内市场造成的巨大冲击,确保国内产品的市场占有率。
(2)在生产工艺方面,我国已建或在建的装置采用的均为淤浆法工艺。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。
(3)从目前国内市场丁基橡胶的供求关系看,普通丁基橡胶的产能已经供过于求,市场竞争激烈。提高普通丁基橡胶的产品质量,降低成本,规范国内市场,是今后努力的方向。而我国卤化丁基橡胶产品自给率较低,主要依靠进口。因此需要密切关注国外卤化丁基橡胶生产技术新动向,加大对其生产工艺的研究和加工技术的改进创新,不断提高我国卤化丁基橡胶的生产水平,提高普通丁基橡胶和卤化丁基橡胶的性价比,以适应轮胎高性能化发展的需要。此外,还应该应积极开发丁基橡胶其它新产品,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。
(4)目前,我国丁基橡胶主要应用于轮胎领域,今后应该积极开发非内胎用胶市场,为下游加工企业提供应用技术服务。
(5)加快国内技术开发与创新,加强应用研究开发和产品的推广力度,以扩大内需。同时相关生产企业要积极扩大面向国际市场的出口,尤其是针对东南亚国家(例如,越南、泰国、马来西亚和印度尼西亚)内胎生产企业进行供应原料,为进一步积极参与国际市场竞争积累稳定的基本市场面。
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