国内外聚丁二烯橡胶生产及应用概况_王凤菊

专论·综述

弹性体, 2003-06-25, 13(3) :61～65

CHINA 　ELAST OM ERICS

国内外聚丁二烯橡胶生产及应用概况

王凤菊1, 刘　利2, 杨雨富3

(1. 中国石化齐鲁股份有限公司橡胶厂, 山东淄博　255438; 2. 中国石油集团工程设计有限责任公司东北分公司, 吉林吉林　132022; 3. 中国石油吉林石化公司研究院, 吉林吉林　132021)

摘　要:概述了世界聚丁二烯橡胶供需现状及消费结构, 介绍了国内聚丁二烯橡胶产需状况、消费结构及下游加工企业使用聚丁二烯橡胶现状, 对国内聚丁二烯橡胶发展前景及需求进行了预测, 并提出了发展建议。

关键词:聚丁二烯橡胶; 生产; 应用; 供需; 预测; 发展

中图分类号:T Q 333. 2　文献标识码:A 　　文章编号:1005-3174(2003) 03-0061-05

　　聚丁二烯橡胶目前是世界上仅次于丁苯橡

胶的第二大胶种, 2001年生产能力已达304. 4万t /a 以上, 约占世界合成橡胶总生产能力的20%。按照聚合物的微观结构, 聚丁二烯橡胶细分为下述几种:高顺式聚丁二烯橡胶(顺式-1, 4结构90%以上) ; 低顺式聚丁二烯橡胶(顺式-1, 4结构35%～40%) ; 高乙烯基聚丁二烯橡胶(1, 2结构65%以上) ; 中乙烯基聚丁二烯橡胶(1, 2结构35%～65%) ; 高反式聚丁二烯橡胶(反式-1, 4结构65%以上) 。聚丁二烯橡胶微观结构的不同主要取决于催化剂、聚合溶剂和聚合反应温度。钴系、钛系、镍系和稀土催化剂主要用于生产高顺式-1, 4聚丁二烯橡胶, 其它聚丁二烯橡胶品种则主要采用锂系催化体系。

目前世界上产量最大、应用最广泛的聚丁二烯橡胶品种是高顺式-1, 4聚丁二烯橡胶(即国内通常所说的顺丁橡胶) 。高顺式-1, 4聚丁二烯橡胶的主要特点是耐磨耗性优异、耐屈挠性好、回弹性高、滞后损失小、生热低, 低温性能好; 缺点是抗撕裂强度较低、抗湿滑性不好, 生胶有冷流现象。一般与其它胶种并用, 来制造轮胎胎面、胎侧和胎体等各种部件, 也用于胶带、胶管、胶鞋以及其它工业制品制造。

低顺式-1, 4聚丁二烯橡胶(以下简称LCBR 聚物。LCBR 具有优异的耐寒性、回弹性、收稿日期:2003-01-13作者简介:王凤菊(1955-) 女, 山东利津人, 中国石化齐

股份有限公司橡胶厂科技处副处长, 副译审, 长期从事, 先后获省、部级果项, 性、耐老化及耐油性, 尤以低温屈挠性为最佳, 此外还具有色浅、透明、凝胶少和纯度高的特点, 是H IPS 和ABS 的理想的抗冲击改性剂。LCBR 与其它胶种并用做轮胎胎面胶, 可改善轮胎的抗湿滑性并降低滚动阻力, 是子午胎胎面的理想胶种。近年来LCBR 在欧、美、日等国的产耗量均以较高的速率增长(年增长速率5%以上) 。目前世界范围内有十多个国家, 近二十家公司生产LCBR , 总生产能力约70万t /a 。

中、高乙烯基聚丁二烯橡胶也是颇有发展前途的胶种, 其特点是用于轮胎可改善胎面的抗撕裂强度、抗湿滑性和动态生热性等, 该系列胶种近年来一直是国内外研究的热点, 美国、德国、日本等国家均已有工业化产品上市。1　世界聚丁二烯橡胶供需现状

1. 1　生产能力

根据国际合成橡胶生产者协会的统计, 2001年世界聚丁二烯橡胶生产能力为304. 4万t /a 。2001年世界主要国家和地区聚丁二烯橡胶生产能力见表1。

表1　2001年世界主要国家和地区聚丁二烯橡胶产能[1]

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　　2003年世界排名前10位的聚丁二烯橡胶生

公　　司德国拜耳公司固特异轮胎与橡胶公司

中石化集团公司

俄罗斯叶夫列莫夫合成橡胶公司

米西林公司

俄罗斯尼日涅卡缅斯克石化公司

埃尼化学公司桥石费尔斯通韩国锦湖石油化学中石油集团公司

产能/(万t ·a -1)

52. 336. 028. 023. 022. 015. 014. 012. 512. 312. 0

弹　性　体第13卷

产厂家见表2所示。

备　　注

表2　2002年世界排名前10位的聚丁二烯橡胶生产厂家

该公司在美国、法国和德国共拥有5套BR 生产装置, 分别采用钴系、钛系、锂系

和钕系生产高顺式BR 、低顺式BR 、高乙烯基BR 、中乙烯基BR 以及充油BR 和充油充碳黑母炼胶。

采用钛系和锂系两种催化体系生产高顺式BR 、中乙烯基BR 和低顺式BR , 也生产少量S SBR 。

该公司拥有5套BR 生产装置, 多数采用镍系催化体系, 也采用锂系生产少量低顺式BR 。

钛系BR 生产装置。

在美国和法国各拥有一套BR 生产装置, 在美国的装置系1992年购买的美国合成橡胶公司的钛系高顺式BR 装置, 在德国的装置则为锂系, 生产高性能BR 自用。

钛系BR 生产装置。

在意大利拥有一套8万t 的钕系BR 装置, 生产高顺式BR 及充油BR ; 在80年代购买了英国合成橡胶公司的锂系BR 装置生产低顺式BR 和SS BR 。在美国拥有两套装置, 在Orange 的装置主要生产锂系低顺式BR , 设在Lake Charles 的装置则生产少量高顺式BR 自用。日本JSR 技术, 产品包括高顺式BR 和低顺式BR 。

该公司在大庆、锦州和独山子分别拥有一套BR 装置, 生产镍系BR 。

1. 2　产量与消费量

根据国际合成橡胶生产者协会2001年公布的统计数据, 近几年世界聚丁二烯橡胶产量与消费量如表3所示。

表3　1999～2001年世界聚丁二烯橡胶产量与消费量[2]年　份

[**************]5年预计

产量/万t 188. 5198. 7--消费量/万t 195. 3198. 5199. 9224. 3

我国2001年聚丁二烯橡胶生产装置及生产能力

见表5。

表5　我国2001年聚丁二烯橡胶生产能力及产品牌号生产厂家燕化公司齐鲁公司高桥石化岳阳石化锦州石化茂名石化大庆石化独山子合计

生产能力/万t

[1**********]

产品牌号

BR9000; BR9002; BR9003; BR9004(HIPS 改性用胶) BR9000; BR9073(充油胶) BR9000BR9000BR9000; BR9100(稀土胶) F250(低顺式) BR9000BR9000

1. 3　消费结构

国外主要国家与地区的消费构成见表4。可以看出, 轮胎是聚丁二烯橡胶的最大消费领域, 约占70%,其次为塑料改性, 占25%左右, 其它工业制品用量较少, 。

表4　西欧、美国及日本BR 消费构成[3～

国家美国西欧日本

BR 消费构成/%

轮胎72. 669. 362. 2

制鞋

--1. 85

塑料改性

23. 625. 619. 6

工业制品

3. 85. 02. 06

其他

--14. 3

4]

2. 2　产量、进出口量及表观消费量

2001年, 全国聚丁二烯橡胶产量为33. 41

万t , 进口5. 7万t , 出口2. 98万t , 表观消费量36. 31万t 。与2000年相比, 增长约10%。2002年, 国内聚丁二烯橡胶产量为33. 75万t , 进口6. 87万t , 出口3. 27万t , 表观消费量37. 35万t , 较2001年增长3%。2000年～2002年全国聚丁二烯产量、进出口量及表观消费量, 见表6。

表6　聚丁二烯橡胶产量、进出口量及表观消费量年份[1**********]2

产量/万t 进口量/万t 出口量/万t 表观消费量/万t 31. 35. 33. 732. 933. 415. 72. 9836. 3133. 756. 873. 2737. 35

2　国内聚丁二烯橡胶产需状况

2. 1　生产能力

目前, 国内共有8套聚丁二烯橡胶生产装置,

总生产能力为40万t 。其中, 除茂名的低顺式-1, 4聚丁二烯橡胶装置采用了引进的比利时FINA , 72. 3　国内橡胶加工业使用聚丁二烯橡胶状况

目前, 国内轮胎企业所用聚丁二烯橡胶绝大,

第3期王凤菊, 等. 国内外聚丁二烯橡胶生产及应用概况

3. 2　发展前景及消耗预测

　　　

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JSR 产高1, 2-聚丁二烯橡胶(RB 树脂) 和低顺式聚丁二烯橡胶。多数轮胎企业顺丁胶的使用比例虽然较往年有所下降, 但仍然略高于丁苯胶, 只有少数企业基本平衡或丁苯胶高于顺丁胶。随着国内斜交胎产能及产量的逐渐萎缩, 子午胎的产能

及产量的大幅度增加, 今后顺丁胶的使用比例还会逐步降低。

制鞋工业是聚丁二烯橡胶的第二大用户。近年来, 由于胶鞋行业开始追求高质量, 注重胶鞋的穿着舒适、美观、防滑、寿命长, 在用料上也有了较大变化。尤其是一些有实力的大型制鞋企业, 为了提高产品的竞争力, 增加了使用其他进口胶的比例, 如高苯乙烯胶、SSBR 、粉末丁腈胶及其他热塑性弹性体等。顺丁橡胶的用量相应有所减少。2000年全国胶鞋产量12. 9亿双, 耗顺丁胶4万t , 估计2001年胶鞋耗顺丁胶约3. 7万t , 较上年减少10%。

顺丁橡胶的另一用途是用于胶管、胶带。2001年胶管、胶带耗顺丁胶的用量有了较大幅度的增加。这一方面是受到胶管、胶带产量增加的带动, 另一方面则是由于大批乡镇及个体胶带、胶管企业的出现。顺丁胶耐磨性、弹性、耐低温性能及耐屈挠性较好, 适合于一般胶管及耐磨胶管的各胶层及耐磨层胶料、V 带的底胶和普通输送带的覆盖胶和缓冲胶等, 由于顺丁胶较丁腈、丁基、乙丙及氯丁胶的价格低, 一些中小企业偏重于使用顺丁胶和丁苯胶, 采用低成本低价销售的策略来获取利润。因此, 估计2001年胶管、胶带耗顺丁胶约3. 2万t , 较2000年增加约50%。

3　国内聚丁二烯消费结构及前景预测

3. 1　消费结构

聚丁二烯的最大消费市场是载重斜交胎及农业斜交胎, 但随着我国轮胎子午化的发展和斜交

胎的逐渐萎缩, 聚丁二烯橡胶用于轮胎的比例会有所降低, 2001年我国丁苯橡胶表观消费量约47万t , 2002年则达到了53. 7万t , 增加了约14%。据分析, 2002年丁苯橡胶消耗增长量主要用于轮胎。但是还应该看到, 伴随着轮胎产量的大幅度增长, 聚丁二烯橡胶在轮胎市场的需求还会增加, 但年增长速率估计不会超过5%,远低于SBR 的增长速率。

在制鞋行业, 由于国家宏观控制胶鞋产量的增长, 而且随着人们消费水平的不断提高, 胶鞋用替代材料不断增加, 因而胶鞋的BR 消耗量几年内将不会有太大变化。

我国的胶管、胶带质量整体水平不高, 尤其是耐油、耐热、耐酸碱、耐寒胶管及胶带的质量水平与国外仍有较大差距, 日本橡胶工业协会2000年曾对我国的橡胶制品做过一项调查, 认为我国橡胶制品竞争力最差的则是胶带、胶管, 这与我国缺乏相应的胶料有很大关系, 如丁基、乙丙、硅橡胶、丙烯酸酯橡胶以及氟橡胶等的产能、产量均很少。另一原因则是小型企业太多, 设备及工艺落后, 规模小, 产品档次低, 生命力差, 随着我国加入WTO 和市场规则的建立, 大批的小型的胶管、胶带企业将会陆续被淘汰。BR 的消耗比例也会相应减少。

此外, 国内聚丁二烯橡胶的另一重要用途是聚苯乙烯改性。2001年, 燕山石化生产了9265t 专用于聚苯乙烯改性的镍系高顺式聚丁二烯橡胶供国内一些中小乙烯装置使用, 受到欢迎。

今后几年国内BR 市场发展最快的将是低顺式聚丁二烯橡胶。尤其是随着高桥石化10万t 溶聚丁苯、低顺式BR 装置的投产, 低顺式BR 的消耗量将会有一个明显的飞跃。除用于H IPS 和ABS 的生产外, 轮胎业也会有较大的需求量, 预计2005年国内低顺式聚丁二烯的需求量约为5万t ～6万t 左右。国内BR 需求预测见表8。

表8　2003年～2005年国内BR 需求量预测BR 高顺式BR 低顺式BR 合计

预测需求量/万t

2003年33. 8～34. 03. 5～4. 037. 3～38. 0

2004年34～354. 0～5. 038～40

2005年36～375. 0～6. 041～43

2000年国内聚丁二烯橡胶表观消耗量为32. 9万t 。2001年产量略高于上年, 出口量与进口量与上年大致相当, 表观消耗量为36. 31万t 。2001年国内聚丁二烯橡胶消费结构比例大致如表7所示。

表7　2001年国内BR 消费结构比例用途轮胎

胶鞋胶管、胶带HIPS 改性其他合计

消耗量/万t

23. 53. 73. 23. 52. 336. 2

比例/%64. 92

10. 228. 849. 676. 35100

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4　国内聚丁二烯橡胶生产现状及存在的问题

我国现有8套聚丁二烯橡胶生产装置, 总生产能力40万t , 年产量33～34万t 。基本只生产一个牌号的产品, 低顺式顺丁、充油顺丁及稀土顺丁每年只有很少的产量。

存在的问题主要表现在以下几个方面。(1) 装置规模小, 不利于降低成本。目前除燕山和高桥的BR 装置能力分别为13万t 和8万t 外, 其余装置均在2～5万t 之间, 难以发挥规模效益, 缺乏竞争力。

(2) 产品牌号单一, 缺少不同充油份数及不同门尼的产品, 难以适应多种用途、多种加工配方的需要。

(3) 自控水平低, 如在线门尼检测水平低, 导致产品门尼粘度波动大, 影响用户使用。5　今后发展建议

5. 1　开发精细化、差别化聚丁二烯橡胶产品随着轮胎高性能化的发展, 各轮胎企业竟相开发不同的轮胎配方, 因此对橡胶的门尼粘度、强度等提出了不同的要求, 逐步向精细化、差别化发展。如门尼粘度偏低的顺丁胶加工性能好, 可以制成母炼胶或用做帘布胶; 门尼粘度偏高的顺丁胶强度高, 可以用于胎侧和胎面。如有些轮胎企业要求使用顺丁胶门尼粘度为45±3, 而目前国内一般均按国标生产门尼粘度为45±5的顺丁胶, 这说明国内镍系顺丁胶不仅产品牌号单一, 而且在使用性能上已经不能适应迅速发展的橡胶加工的需要, 必须尽快开发不同门尼粘度, 不同充油份数的聚丁二烯橡胶。5. 2　建设稀土顺丁胶生产装置, 提高产品竞争力

稀土胶顺式含量比较高, 耐磨耗、耐疲劳、耐低温、粘着性及拉伸性能均优于普通顺丁胶, 用于轮胎可改善抗湿滑性, 并降低滚动阻力, 适合制造高性能轮胎。此外, 由于稀土催化剂活性较高, 将有利于生产装置的节能降耗。近年来, 稀土胶在世界轮胎企业备受关注, 如轮胎巨头米其林在国外的轮胎企业使用了大量的稀土胶。随着市场的发展, 世界上两大稀土顺丁胶生产企业拜耳公司和埃尼公司不断扩大产能。如拜耳公司已拥有一套8万t 生产能力的稀土胶生产装置, 还计划建a 一装置上可依市场需求生产稀土系顺丁胶、溶聚丁苯胶及其他锂系合成胶。

国内已有不少轮胎企业(包括外资企业) 多次呼吁希望使用稀土胶, 但目前只有锦州拥有千吨级的生产能力尚未形成规模化生产。因此, 采用先进技术, 尽快建设一套钕系生产装置, 不仅可以满足国内轮胎企业的迫切需要, 还可以平衡国内丁苯、顺丁比例倒挂的问题, 替代溶聚丁苯橡胶, 促进我国高性能轮胎的发展。

5. 3　增加锂系产品生产能力

国内锂系生产装置均集中在中石化集团公司内部, 生产能力及产量远远不能满足国内需求, 产品质量及产品牌号除SBS 外, 其他产品的差距则更为明显。溶聚丁苯拥有6万t 生产能力, 但开工率极低; 低顺式顺丁胶茂名石化虽有1万t 的生产能力, 但只生产F250一个牌号的产品, 且因质量不稳定等原因, 产量很少。国内SBS 虽年产量16万t 左右, 但与每年30万t 的需求量相比, 还差得太远。高桥石化虽然已有一套10万t 锂系装置立项, 但投产后全国的锂系聚合物总生产能力也不过27万t 。因此, 可考虑新建一套以生产SBS 为主的10万t ～15万t 生产能力的锂系聚合物装置, 根据市场需求增加系列品种, 以缓解国内的供需矛盾。

5. 4　发展顺丁胶改性产品

开发顺丁胶改性产品, 对于扩大顺丁胶的应用范围, 提高市场竞争力具有重要意义。国内在顺丁胶改性方面已开展了大量研究工作。如齐鲁公司与俄罗斯共同开发的氯化顺丁橡胶生产技术已经通过了中试, 并已顺利打通了流程。氯化顺丁胶的耐热性、耐老化、耐溶剂、耐寒、阻燃性能均优于氯丁胶和丁腈胶, 可以替代氯丁胶用于制造胶管、胶带、电缆护套等, 且生产成本要低于氯丁胶。该产品若能顺利投放市场, 不仅可缓解国内氯丁胶供不足需的矛盾, 也将是一个新的效益增长点。

此外, 还应开展环氧化、羧化、卤磺化改性顺丁胶的研究。

5. 5　把镍系顺丁胶推出国门, 努力扩大出口

镍系高顺式聚丁二烯橡胶在轮胎应用方面, 其综合性能优于钴系或钛系胶。美国固特异公司以及日本JSR 公司多年来一直着重于镍系聚丁二烯橡胶的研究。2001年, 我国聚丁二烯橡胶出口近7万t , 较2000年全年出口量3. 7万t 增长

第3期王凤菊, 等. 国内外聚丁二烯橡胶生产及应用概况　　　

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已经逐步站稳了脚跟。前几年我国的出口胶主要

面向东南亚, 事实上, 高顺式聚丁二烯胶在北美和欧洲市场仍有一定的发展空间。美国聚丁二烯橡胶生产能力2000年为83. 5万t , 年消耗量约60万t , 出口约20万t , 进口约10万t 。美国的聚丁二烯橡胶装置多数为多用途装置, 低顺式胶产能及产量均居世界首位, 因此进口胶基本是高顺式胶。美国BR 进口的主要来源是加拿大, 占全部进口份额的40%;其次是西欧, 占26%;然后是远东, 占21%。固特异公司以及普利斯通在我国的轮胎企业已经习惯使用

国内镍系顺丁胶, 因此我国的镍系胶完全可以顺利地打入美国市场。此外, 还可以开拓西欧市场。

参　考　文　献:

[1]　IISRP . Worldw ide Rubber Statistics [M ]. USA :IIS RP staff ,

2002. [2]　Jamie G . Lacson . Polybutadiene Elastomers [M ]. Chemical E -conomics Handbook , SRI -International , 2000. [3]　徐惠美. 全球合成橡胶的供需概况[J ]. Taiw an Rubber In -dustries , 2002, 27(1) :44. [4]　日本经济产业省化学课. 合成ゴム品种别出荷量[J ].ラバ-ィンダストリ,2002, 38(12) :63.

Production and application situation of polybutadiene at home and abroad

WANG Feng -ju 1, LIU Li 2, YANG Yu -fu 3

(1. Synthetic Rubber Com plex of Qilu Co . , Zibo 255438, China ; 2. CPE . Northeast Branch Compa -ny , Jilin 132022, China ; 3. Research Institute of Jilin Petrochem ical Company , PetroChina Com pany Limited , J ilin 132021, China )

A bstracts :The poly butadiene supply , demand and the consumption patterns of the w orld were sum -merized . The domestic polybutadiene supply , dem and , application and consum ption patterns w ere intro -duced . The domestic polybutadiene market prospect w as forcasted and some development suggestio ns w ere proposed .

Key words :polybutadiene ; production ; application ; supply and demand ; fo rcast ; development

国外简讯

高门尼粘度级不充油EPDM

中图分类号:T Q 333. 4　　文献标识码:D

美国杜邦·道聚合物(DuPont Dow Elas -tomers , 缩写DDE ) 公司已推出一种EPDM 新产品———高门尼粘度级不充油EPDM 。据DDE 介绍, 现有的所有高门尼粘度级EPDM 在生产时就已充油, 并以块状打包出售。命名为MG47130的新品级EPDM 在生产时不充油, 只填充少量炭黑, 最后以粉末状出售。

目前DDE 只有一间厂, 亦即德克萨斯州Seadrift 厂在利用金属催化剂和气相聚合法生产上述品级EPDM 。这间厂是2002年DDE 根据协议从道化学(Dow Chemical ) 公司手中接收过来的。M G47130是Seadrift 厂在执行一份《3～4年跃进计划》的头几个月内推出的第三个新品级。这三个新品级EPDM 全都填充大约10%炭黑, 并反应缩短混炼时间30%,增产节能效果显著。

DDE 的EPDM 产品全球业务经理Torkel Rhenman 说, 密炼机在加工传统的EPDM 时, 首先得花时间把成块的EPDM 打碎, 才能开始真正意义的混炼。粉状EPDM 自然就省去了这一过程, 投入密炼机后立即可以与配合剂混合。而且粉状EPDM 是不充油的, 这就使客户在不影响性能的情况下, 能够把填料的用量由常用的400份左右提高到500份。

据Rhenman 介绍, 目前EPDM 市场, 高门尼粘度级EPDM 的占有率不到15%,但是DDE 希望随着新品级EPDM 的推出, 该比例能够大幅度上升。许多生产橡胶型材和管带类汽车配件的厂家虽然一直希望使用高门尼粘度级EPDM , 并尽可能增大填料的用量, 但由于现有品级EPDM 加工困难, 生产成本高而无法如愿。因此, Rhenman 预测, 高门尼粘度级EPDM 的市场占有率每年有望增长20%～30%。为了满足客户的需要, DDE 计划开发一个高分子量品级的EPDM , 从而满足诸如生胶强度极高、成品适用于极低温环境等苛刻要求。

(邓海燕)