我國汽車輪胎用合成橡膠生產(chǎn)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢

趙姜維

Zhao Jiangwei

（中國石油化工股份有限公司北京北化院燕山分院，北京 102500）

合成橡膠最重要、用量最大的用途是生產(chǎn)汽車輪胎。近年來，汽車工業(yè)迅猛發(fā)展，現(xiàn)代汽車在高速、安全、節(jié)能、環(huán)保方面的發(fā)展對輪胎性能提出了新的要求（見表1），從而對合成橡膠原料也提出了更高的要求（見表2）[1-3]，其中轎車輪胎對橡膠的性能要求高于載重車輪胎。近年來，在丁苯橡膠、順丁橡膠、異戊橡膠、丁基橡膠和乙丙橡膠5大汽車輪胎常用合成橡膠領(lǐng)域，新技術(shù)、新產(chǎn)品和新裝置不斷涌現(xiàn)，標(biāo)志著我國合成橡膠工業(yè)進(jìn)入了大發(fā)展時期。

表1 現(xiàn)代汽車對輪胎性能的需求

表2 輪胎研究課題及對橡膠的性能要求

1 丁苯橡膠

丁苯橡膠是用量最大的合成橡膠，目前市場上以乳聚丁苯橡膠（ESBR）為主。乳聚丁苯橡膠的工業(yè)化始于 1960年，經(jīng)過不斷改造擴(kuò)能和新建，包括中國石化和中國石油在內(nèi)的共7家企業(yè)10家工廠在生產(chǎn)乳聚丁苯[4]，產(chǎn)能達(dá)130.5萬t/a，詳見表3。

表3 我國2011年乳聚丁苯橡膠裝置及產(chǎn)能

續(xù)表3

近年來，溶聚丁苯橡膠（SSBR）逐漸在中國興起。通過高分子合成技術(shù)，溶聚丁苯橡膠可以在滾動阻力、抗?jié)窕阅芎湍湍バ阅苤g建立最佳平衡，具有優(yōu)良耐磨性能、耐屈撓性能、耐低溫性能和動態(tài)力學(xué)性能，特別適合用于轎車輪胎的胎面、胎體和胎側(cè)等部位，代表著丁苯橡膠的發(fā)展方向。目前溶聚丁苯橡膠主要的已建和在建裝置及其產(chǎn)能情況詳見表 4，產(chǎn)能共計 28.2萬t/a[4，5]。由于溶聚丁苯橡膠生產(chǎn)可以與熱塑性丁苯橡膠及鋰系聚丁二烯橡膠等共用一套裝置，各廠家會依據(jù)市場情況隨時調(diào)整產(chǎn)能，因此統(tǒng)計的數(shù)據(jù)偏差較大。

表4 我國2011年溶聚丁苯橡膠已建/在建裝置及產(chǎn)能

2 順丁橡膠

我國在20世紀(jì)70年代采用自主開發(fā)技術(shù)實現(xiàn)了順丁橡膠工業(yè)化生產(chǎn)，采用的是鎳系催化劑，其生產(chǎn)技術(shù)一直處于世界先進(jìn)水平行列。目前，中國石化、中國石油和一些民企均擁有鎳系順丁橡膠生產(chǎn)裝置，總產(chǎn)能達(dá)66萬t/a（見表5），產(chǎn)品銷往世界各國[6]。未來幾年，我國鎳系順丁橡膠產(chǎn)能將進(jìn)一步擴(kuò)大，預(yù)計在2年內(nèi)鎳系順丁橡膠產(chǎn)能將超過100萬t/a。

表5 我國2011年鎳系順丁橡膠裝置及產(chǎn)能

近年來，稀土順丁橡膠因其優(yōu)異的性能被視為鎳系順丁橡膠的升級品種，逐漸被工業(yè)界所重視。稀土順丁橡膠與鎳系順丁橡膠相比具有較高的彈性、較好的拉伸性能、較低的生熱和滾動阻力以及優(yōu)異的耐磨耗和抗疲勞等物理機(jī)械性能，符合高性能輪胎在高速、節(jié)能、安全、環(huán)保等方面發(fā)展的需要，常用于高性能輪胎的胎面和胎側(cè)[7]。據(jù)世界合成橡膠生產(chǎn)者協(xié)會統(tǒng)計，2011年全球有7個國家9家企業(yè)在生產(chǎn)稀土順丁橡膠，總產(chǎn)能約在50萬t/a左右，分布在意大利、德國、俄羅斯、南非、巴西、日本和中國。目前市場上的主流產(chǎn)品是德國Lanxess（原 Bayer）生產(chǎn) Buna CB 系列牌號的稀土順丁橡膠，其裝置建于20世紀(jì)80年代。中國早在20世紀(jì)60年代就開始了稀土催化丁二烯聚合的研究，由于當(dāng)時經(jīng)濟(jì)發(fā)展落后，未能實現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)。1998年在國家863計劃的支持下，中國石油錦州石化公司在鎳系萬噸級順丁橡膠生產(chǎn)裝置上成功地生產(chǎn)出了稀土順丁橡膠。2011年，中國石油獨(dú)山子石化公司1.5萬t/a稀土順丁橡膠生產(chǎn)裝置和5萬t/a的稀土/鎳系順丁橡膠柔性生產(chǎn)裝置分別于 9月和 10月投產(chǎn)成功，稀土順丁橡膠生產(chǎn)裝置實現(xiàn)了零突破。未來幾年，我國將新增26萬t/a稀土順丁橡膠的產(chǎn)能，包括中國石化3萬t/a、齊翔騰達(dá) 5萬 t/a、山東玉皇 8萬 t/a和浙江TransFar的10萬t/a。屆時中國稀土順丁橡膠總產(chǎn)能達(dá)32.5萬t/a（見表6），成為稀土順丁橡膠第一生產(chǎn)大國。

表6 我國2011年稀土順丁橡膠已建/在建裝置及產(chǎn)能

3 異戊橡膠

異戊橡膠是所有合成橡膠中結(jié)構(gòu)和性能最為接近天然橡膠的膠種，是天然橡膠最佳的替代膠種。我國是世界上天然橡膠最大的消費(fèi)國，但天然橡膠資源緊缺，因而同時也是最大的進(jìn)口國，發(fā)展異戊橡膠可以有效地緩解這個問題。我國早在20世紀(jì)70年代就開發(fā)出了相對成熟的異戊橡膠生產(chǎn)技術(shù)，但由于缺乏穩(wěn)定廉價的原料，一直未能實現(xiàn)工業(yè)化[8]。進(jìn)入21世紀(jì)，中國乙烯產(chǎn)能大幅度增長，副產(chǎn)豐富的碳五資源解決了原料來源問題，中國石化、中國石油和一些民營企業(yè)開始加緊進(jìn)行稀土異戊橡膠工業(yè)生產(chǎn)技術(shù)開發(fā)。2010年4月，中國第一套異戊橡膠生產(chǎn)裝置在茂名順利投產(chǎn)，填補(bǔ)了國內(nèi)異戊橡膠的空白，結(jié)束了中國不能生產(chǎn)異戊橡膠的歷史。該裝置產(chǎn)能為1.5萬t/a。2011年，青島和撫順分別建成了3萬t/a的異戊橡膠生產(chǎn)裝置，中國異戊橡膠生產(chǎn)能力達(dá)7.5萬t/a，占世界總產(chǎn)能的 10%。未來幾年，中國石化、中國石油、山東魯華和盤錦振奧共計18萬t/a的生產(chǎn)裝置將相繼建成投產(chǎn)，而目前國外任何一家公司都沒有擴(kuò)產(chǎn)或新建裝置的計劃（見表7）。預(yù)計2年后中國異戊橡膠總產(chǎn)能達(dá)25.5萬t/a，占世界總產(chǎn)能的 27%，成為僅次于俄羅斯的第二大異戊橡膠生產(chǎn)國。

表7 我國2011年異戊橡膠已建/在建裝置及產(chǎn)能

4 丁基橡膠

丁基橡膠最大的性能特點是其氣密性好，是制作汽車輪胎內(nèi)胎的主要材料。由于丁基橡膠生產(chǎn)工藝特殊，我國在這方面的研發(fā)力度相對較弱[9]。1999年，中國石化北京燕山分公司引進(jìn)意大利PI 公司技術(shù)，建成我國第一套3萬t/a丁基橡膠生產(chǎn)裝置。經(jīng)不斷改造和技術(shù)革新，該裝置于2003年基本實現(xiàn)穩(wěn)定生產(chǎn)，于2009年擴(kuò)能至4.5萬 t/a。由于丁基橡膠在國內(nèi)市場需求旺盛，近年來一大批丁基橡膠項目陸續(xù)開工建設(shè)，其中盤錦振奧和浙江信匯共計11萬t/a丁基橡膠裝置已于2011年投產(chǎn)，F(xiàn)ormosa合成橡膠股份公司的5萬t/a丁基橡膠裝置預(yù)計在2013年建成投產(chǎn)，中國石化北京燕山分公司將繼續(xù)新建9萬t/a的丁基裝置，最終形成13.5萬t/a的生產(chǎn)能力，詳見表8。

表8 我國2011年丁基橡膠已建/在建裝置及產(chǎn)能

現(xiàn)代輪胎發(fā)展使得無內(nèi)胎輪胎成為未來發(fā)展的趨勢，而丁基橡膠由于硫化速度慢，無法作為氣密層與外胎一起進(jìn)行硫化。鹵化丁基橡膠是對普通丁基橡膠進(jìn)行鹵化改性得到的，其硫化速度滿足輪胎生產(chǎn)要求。目前我國鹵化丁基橡膠生產(chǎn)剛剛起步，中國石化北京燕山分公司于2010年建成了一套3萬t/a鹵化丁基橡膠裝置，并進(jìn)行了數(shù)次工業(yè)試生產(chǎn)，已有批量產(chǎn)品投放市場。鑒于市場需求旺盛，中國石化北京燕山分公司將繼續(xù)新建6萬t/a的裝置，將鹵化丁基橡膠產(chǎn)能增至9萬t/a。

5 乙丙橡膠

乙丙橡膠具有優(yōu)異的耐臭氧性、耐老化性、耐化學(xué)品腐蝕性、優(yōu)異的電絕緣性和耐蒸汽性等特點，在汽車工業(yè)中應(yīng)用廣泛，可用于制造車輛的門窗密封條、水箱軟管及加熱軟管、雨刷器等。相比之下，用于輪胎生產(chǎn)的乙丙橡膠用量很小，主要用于內(nèi)胎[10]。目前我國只有中國石油吉林石化公司生產(chǎn)乙丙橡膠，產(chǎn)能為 5.5萬 t/a，計劃2012年擴(kuò)至7.5萬t/a。此外，中國石化在積極興建總產(chǎn)能 10.5萬 t/a的乙丙橡膠裝置，包括與三井化學(xué)合資的 7.5萬t/a和單獨(dú)投資的3萬t/a；玉皇化工5萬t/a乙丙橡膠預(yù)計在 2013年投產(chǎn)。上述裝置全部建成，我國乙丙橡膠總產(chǎn)能將達(dá)到23萬t/a，見表9。

表9 我國2011年乙丙橡膠已建/在建裝置及產(chǎn)能

6 結(jié)束語

我國合成橡膠工業(yè)進(jìn)入高速發(fā)展的時期，為我國汽車輪胎工業(yè)發(fā)展提供良好的基礎(chǔ)。因缺乏高性能橡膠的生產(chǎn)，我國目前輪胎生產(chǎn)企業(yè)主要以生產(chǎn)載重輪胎為主。隨著溶聚丁苯橡膠、稀土順丁橡膠等高性能橡膠生產(chǎn)裝置的陸續(xù)投產(chǎn)，必定促進(jìn)我國高性能轎車輪胎的發(fā)展。輪胎生產(chǎn)企業(yè)應(yīng)審時度勢，加大轎車輪胎開發(fā)力度，增加轎車輪胎生產(chǎn)能力，進(jìn)而提升我國汽車輪胎工業(yè)在世界的地位。

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