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丁苯橡胶:加强应用开发 拓展相关领域
2024年2期 发行日期:2024-01-15
作者:■晓铭

  丁苯橡胶(sbr)是目前世界上产能和消费量最大的通用合成橡胶(sr)品种,其物理性能、加工性能及产品的使用性能与天然橡胶相近,耐磨、耐热、耐老化等性能优于天然橡胶,但生胶强度低于天然橡胶,是天然橡胶最好的代用胶之一。sbr常与天然橡胶及其他合成橡胶掺混或者单独使用,广泛应用于轮胎、胶带、胶管、电线电缆、医疗器具及各种橡胶制品的生产等领域。

  按聚合方法的不同,sbr可分为乳液聚合丁苯橡胶(esbr)和溶液聚合丁苯橡胶(ssbr)。其中esbr主要用于胶带、胶管、胶辊、胶布、鞋底、医疗用品及其他工业制品,并少量用于电线、电缆等非橡胶制品中;ssbr具有优异的耐热性能、耐磨性能、耐龟裂性能、路面抓着性能,以及在高温下长时间暴露的耐屈挠性能良好,广泛应用于轮胎(胎面)、胶管、输送带、鞋底和气垫床等领域。

  esbr的技术研发始于20世纪20年代,1937年实现工业化生产。经过近百年的发展,其生产工艺和聚合配方基本定型,单体转化率从60%提高到70%,甚至更高;为加速聚合反应,减少冷剂消耗,聚合温度也有所提高;聚合设备趋向大型化;在凝聚和后处理过程中,以高分子絮凝剂代替氯化钠,大大减少了氯化钠消耗量;聚合工艺自动化水平不断提高,改善了产品质量;充油胶、充碳黑胶及充油充碳黑胶的出现,使esbr品种大大丰富。

  ssbr的研发工作始于20世纪50年代末期,美国的菲利普斯公司采用有机金属锂引发阴离子聚合,成功地合成了ssbr,并于20世纪60年代初由美国菲利普斯公司和费尔斯通公司率先实现了工业化生产。ssbr的聚合工艺有连续聚合(包括单釜串联工艺、多釜串联工艺和其他连续聚合工艺)和间歇聚合两大类。其中,间歇聚合生产灵活性大,品种应变性强,是现阶段ssbr生产较为常用的工艺模式。近年来,ssbr的改性研究成为关注的重点,主要包括分子链末端官能化改性和分子链链中接枝改性等。

生产现状

   2010—2015年,随着多套esbr生产装置建成投产,我国sbr产能由2010年的96.7万吨/年增长到2015年的163.7万吨/年。2016—2019年产能没有发生变化。2020年之后,随着镇江奇美化工有限公司、中国石油独山子石油化工公司及浙江石油化工有限公司新建或者扩建sbsr生产装置的建成投产,我国sbr产能进一步增长。截至2023年9月底(以下用2023年进行表述),我国有18家企业生产sbr,产能为188.7万吨/年。其中11家企业生产esbr,产能合计为145.0万吨/年,约占sbr总产能的76.84%;有7家企业生产ssbr,产能合计为43.7万吨/年,约占sbr总产能的23.16%。2015—2023年我国sbr产能变化和主要生产厂家情况分别见图1和图2。

  从生产装置分布来看,我国sbr生产装置主要分布在华东地区(包括山东省、江苏省、上海市、浙江省)、东北地区(包括辽宁省和吉林省) 和西北地区(包括甘肃省和新疆维吾尔自治区)。2023年这3个地区的产能合计达到157.7万吨/年,约占总产能的83.57%。2023年我国sbr主要省市区产能分布情况见图3。

  从装置规模来看,中国石化齐鲁石油化工公司是我国sbr最大生产厂家,2023年的产能为23.0万吨/年,约占总产能的12.19%;其次是中国石油抚顺石油化工公司,产能为20.0万吨/年,约占总产能的10.60%。中国石化齐鲁石油化工公司是最大的esbr生产厂家,产能为23.0万吨/年,约占esbr总产能的15.86%;其次是中国石油抚顺石油化工公司,产能为20.0万吨/年,约占esbr总产能的13.79%。中国石油独山子石油化工公司是我国最大的ssbr生产厂家,2023年的产能为12.0万吨/年,约占ssbr总产能的27.46%;其次是镇江奇美化工有限公司,产能为8.0万吨/年,约占ssbr总产能的18.31%。

  从企业性质方面来看,2023年,中国石油化工集团公司(含合资企业)sbr的产能为55.7万吨/年,约占总产能的29.52%;中国石油天然气股份公司的产能为61.0万吨/年,约占总产能的32.33%;民营等其他企业的产能为72.0万吨/年,约占总产能的38.15%。

  从上游原料来源来看,我国sbr生产企业中中国石油和中国石化所属企业大都配套建有丁二烯生产装置,其他企业除浙江石化公司配套建有丁二烯装置外,均需要外购。

进出口分析

  根据中国海关总署有关统计,2018—2022年,我国sbr的进口呈现先逐年增长,然后又逐年下降的发展态势。其中2018年的进口量为37.53万吨;2022年的进口量为30.66万吨,同比下降约14.60%;2023年1—9月的进口量为27.02万吨,同比增长约13.96%。 2022年,我国sbr的进口主要来自韩国、日本、泰国、新加坡、俄罗斯及德国这6个国家,进口量合计达到24.36万吨,约占总进口量的79.48%,同比下降约6.95%。其中韩国是最大的进口来源国家,进口量为8.34万吨,约占总进口量的27.20%,同比下降约16.60%。2023年1—9月,我国sbr的进口主要来自韩国、俄罗斯、新加坡、日本、德国、泰国这6个国家,进口量合计达到21.97万吨,约占总进口量的81.31%,同比增长约20.45%。2022年,我国sbr的进口主要集中在江苏、山东、辽宁及浙江4个省市,进口量合计达到21.99万吨,约占总进口量的71.72%,同比下降约12.53%。进口均主要以一般贸易和进料加工贸易这2种贸易方式为主,进口量合计达到24.26万吨,约占总进口量的79.15%,同比下降约23.08%。  

  2018—2022年,除2019年有小幅度下降之外,我国sbr的出口量整体呈现逐年增长的发展态势,主要出口到印度尼西亚、巴基斯坦、韩国、泰国和越南这5个国家。2022年出口量合计达到8.29万吨,约占总出口量的74.82%,同比增长约58.21%。出口主要集中江苏、浙江和山东这3个省市,出口量合计达到8.26万吨,约占总出口量的74.55%,同比增长约60.70%。2022年,我国sbr的出口主要以一般贸易和海关特殊监管区域物流货物贸易这2种贸易方式为主,出口量合计达到10.32万吨,约占总出口量的93.14%,同比增长约62.78%。  

消费现状及发展前景

  2018—2022年.我国sbr的表观消费量呈现先逐年增长,然后下降的发展态势。其中2018年的表观消费量为132.83万吨;2022年为151.68万吨,同比下降约1.69%。相应产品自给率2018年为73.63%;2022年为87.09%,同比增长约7.41%。2018—2022年我国sbr的供需情况见图4。

  我国sbr主要用于生产轮胎、胶鞋、胶管胶带及力车胎等。2022年的消费结构为:轮胎及其制品的消费量约占总消费量的68.0%,车力胎约占7.0%,胶管胶带约占10.0%,胶鞋行业约占7.0%,其他方面的消费量约占8.0%。

  我国sbr消费主要集中在华东地区,与下游轮胎、制鞋、胶管胶带及车力胎等行业区域分布基本一致。其中山东省消费量约占全国消费总量的30%;其次是江苏,约占17%。

  近年来,受美国对中国产轮胎“双反”调查的影响,我国出口至美国的轮胎数量逐年递减,而中美贸易摩擦对于本就严峻的轮胎出口形势来说更是雪上加霜。美国公布的拟加征关税中国商品清单中,几乎囊括所有中国输美轮胎品种,进一步限制了国内轮胎出口至美国的数量。为规避国际贸易壁垒,玲珑、中策等轮胎企业已加快“走出去”步伐,在东南亚和美国等地建厂,加速世界化产能布局。受此影响,未来轮胎行业对合成橡胶的需求增长将十分有限,预计难以给sbr市场带来有效支撑。随着东南亚地区制鞋业的快速发展,国内sbr在制鞋行业的消费占比也将呈现下降趋势。而sbr在力车胎、管带等其他领域消费占比将呈小幅上升趋势。预计到2027年,我国对sbr的消费量将达到170.0万吨。汽车工业仍将是主要消费领域,未来消费量将逐渐增加,但所占比例将下降。传统esbr的需求量增速将减缓,高性能esbr和ssbr将成为未来需求的主要品种,消费占比将不断提升。

发展建议

  近年来,随着产能的不断增长和技术的进步,我国sbr行业得到较快发展,但也存在以下主要问题:产品同质化现象严重,应用领域基本相同;ssbr装置开工率较低,技术有待加强;生产成本较高,限制了应用推广;应用技术有待加强等。为了适应汽车工业、胶鞋、胶管胶带及力车胎等产品的未来发展要求,我国sbr行业今后应该:

  (1)慎重新建或者扩建生产装置。今后几年,我国仍将有中国石油广西石油化工公司、山东裕龙石化有限公司、中国石化海南炼化公司、申华化学工业有限公司等企业计划新建或者扩建sbr生产装置。随着新装置的建成投产,我国sbr的产能过剩矛盾将进一步加剧。尤其是ssbr,经过近几年的新建,其产能已经有了较大幅度的增长。未来我国sbr新建或者扩建装置主要品种也集中在ssbr产品方面,ssbr过剩矛盾已经凸显。为此,今后新建或者扩建装置应该慎重,应该综合考虑技术来源及先进性、原料来源、产品结构、下游需求等多种因素,以免造成人力、物力和财力的浪费,避免国内企业之间的盲目竞争。

  (2)对于现有生产装置,应该不断完善生产工艺,降低能耗物耗,降低生产成本,实现清洁生产。此外,要积极开发新技术。对于esbr,重点开展聚氨酯改性、耐磨改性产品、液体esbr制备、接枝sbr改性共聚物制备、液相混炼母炼胶技术、高固含量胶乳制备技术等一批特色技术的研究开发,提高聚合反应单体转化率及节能降耗、改进聚合配方和生产工艺、添加第三单体或填充剂来改善产品性能等方面技术的开发。对于ssbr,不断提高聚合过程中对乙烯基含量和苯乙烯含量的调控能力;开发合成工艺简单、原料易得、价廉和官能度便于调节的新型高效引发体系;开发高效、耐温、不影响后续反应的新型调节剂体系;开发官能化和各种改性技术;在进一步完善间歇式聚合工艺的基础上,开发具有自主知识产权的连续法聚合工艺等,以提高我国sbr的整体生产技术水平。

  (3)充分发挥“产销研用”协同创新联动机制的作用,主动贴近市场需求。针对市场需求及产业发展方向,积极开发专用化、差别化、高附加值的高端定制化新产品,比如充油esbr、不含亚硝酸铵的esbr、适用于高性能沥青改性专用粉末的sbr、填充增强材料的sbr、嵌段无规型ssbr、单元组成与结构呈梯形渐变状态的ssbr、部分氢化ssbr、含渐变1,2—结构的ssbr、三元集成橡胶(sibr),以及不同乙烯基含量和结合苯乙烯含量的ssbr、各种(单端、双端改性)端基改性ssbr产品等,以扩大sbr品种和牌号,满足不同用户的需求。

  (4)加强应用开发,拓展应用领域。积极开发新的加工助剂和加工工艺;采用与其他橡胶并用的方法,制备综合性能更优异的材料,降低成本;与石墨烯或者碳纳米管等制备复合材料,以改善sbr的导热、导电等性能,拓展新的应用领域,满足不同用途的需要,增加消费量。

  (5)提高产品质量,降低生产成本,积极开拓国际市场,扩大出口,以化解国内产能过剩矛盾,确保sbr相关行业健康稳步发展。


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