崔小明
(中國石化北京北化院燕山分院 橡塑新型材料合成國家工程研究中心,北京 102500)
丁基橡膠(IIR)是由異丁烯與少量異戊二烯通過低溫陽離子聚合反應(yīng)合成的線形高分子化合物,可分為普通IIR和鹵化丁基橡膠(HIIR)兩大類,HIIR主要包含溴化丁基橡膠(BIIR)和氯化丁基橡膠(CIIR)。IIR具有優(yōu)異的氣密性和良好的耐熱、耐老化、耐酸堿、耐臭氧、耐溶劑、電絕緣、減震、低吸水性能,在輪胎內(nèi)胎、氣密層和胎側(cè),水胎,硫化膠囊,電線電纜護(hù)套,防水建材,減震制品,耐熱輸送帶,橡膠水壩,防毒用具,防腐蝕制品,粘合劑,以及食品輔料(口香糖基料),護(hù)舷等領(lǐng)域具有廣泛的用途[1]。
近年來,世界IIR的生產(chǎn)能力穩(wěn)步增長,新增生產(chǎn)能力主要來自我國大陸、日本、俄羅斯和新加坡。截至2015年12月底,世界IIR的總年生產(chǎn)能力達(dá)到171.1萬t,其中北美地區(qū)的年生產(chǎn)能力為49.5萬t,占世界總年生產(chǎn)能力的28.93%;西歐地區(qū)的年生產(chǎn)能力為33.0萬t,占世界總年生產(chǎn)能力的19.29%;中東歐地區(qū)的年生產(chǎn)能力為25.3萬t,占世界總年生產(chǎn)能力的14.79%;亞太地區(qū)的年生產(chǎn)能力為63.3萬t,占世界總年生產(chǎn)能力的36.99%。世界IIR生產(chǎn)裝置主要集中在美國、俄羅斯以及我國大陸等,我國是世界最大的IIR生產(chǎn)國家,年生產(chǎn)能力為36.0萬t,占世界總年生產(chǎn)能力的21.04%;其次是美國,年生產(chǎn)能力為34.5萬t,占世界總年生產(chǎn)能力的20.16%。??松梨诨瘜W(xué)公司是世界最大的IIR生產(chǎn)企業(yè),年生產(chǎn)能力為61.15萬t,占世界總年生產(chǎn)能力的35.74%,分別在美國、英國、法國和日本建有生產(chǎn)裝置;其次是朗盛公司,年生產(chǎn)能力為40.0萬t,占世界總年生產(chǎn)能力的23.38%,分別在比利時、加拿大和新加坡建有生產(chǎn)裝置。2015年世界IIR主要生產(chǎn)企業(yè)生產(chǎn)情況見表1,世界IIR生產(chǎn)國家或地區(qū)的生產(chǎn)能力分布情況見 圖1[2-4]。
圖1 2015年世界IIR生產(chǎn)國家或地區(qū)的生產(chǎn)能力分布情況
表1 2015年世界IIR主要生產(chǎn)企業(yè)生產(chǎn)情況
??松梨诨瘜W(xué)公司與沙特阿拉伯基礎(chǔ)工業(yè)公司合資在沙特阿拉伯朱拜勒新建年生產(chǎn)能力為11萬t的IIR生產(chǎn)裝置,生產(chǎn)普通IIR和HIIR,產(chǎn)品主要供應(yīng)中東和亞洲市場,該裝置已于2016年4月建成投產(chǎn)。
印度信誠工業(yè)公司與俄羅斯西伯爾公司合資成立信誠西伯爾彈性體公司,在印度西部的賈姆納加爾建設(shè)年生產(chǎn)能力為10萬t的IIR生產(chǎn)裝置,其中印度信誠工業(yè)公司持股74.9%,俄羅斯西伯爾公司持股25.1%,俄羅斯西伯爾公司提供IIR溶液聚合工藝及后處理專利技術(shù),印度信誠工業(yè)公司供應(yīng)單體并提供基礎(chǔ)設(shè)施與公用工程,該裝置2016年已開始商業(yè)化操作。
??松梨诨瘜W(xué)公司將在新加坡石化公司新建年生產(chǎn)能力為14萬t的HIIR生產(chǎn)裝置,計劃2017年建成投產(chǎn)。
臺塑合成橡膠工業(yè)(寧波)有限公司除了在寧波新建的年生產(chǎn)能力為5萬t的普通IIR生產(chǎn)裝置之外(2015年投產(chǎn)),2014年7月又在寧波新建年生產(chǎn)能力為5萬t的HIIR生產(chǎn)裝置,該裝置正在建設(shè)中。
如果上述項目能夠按時完成,再加上我國大陸的IIR新增生產(chǎn)能力,預(yù)計2020年世界IIR的總生產(chǎn)能力將達(dá)到250萬t,亞洲地區(qū)將成為IIR的重要生產(chǎn)基地。
汽車工業(yè)的發(fā)展和對汽車安全性和舒適性的要求提高,加速了汽車輪胎子午化的進(jìn)程及無內(nèi)胎輪胎的發(fā)展。過去幾年,世界IIR總消費量呈穩(wěn)定增長趨勢。2008年世界IIR總消費量約為88萬t,2015年增長到125萬t,主要集中在北美、西歐和亞太地區(qū),其中北美地區(qū)IIR消費量占世界IIR總消費量的18%,西歐地區(qū)IIR消費量占世界IIR總消費量的19%,亞太地區(qū)IIR消費量占世界IIR總消費量的56%。預(yù)計到2020年,世界IIR總消費量將達(dá)到150萬t,其中HIIR消費量將超過IIR總消費量的85%。
我國IIR的研發(fā)始于20世紀(jì)60年代,但由于各種原因一直未建成工業(yè)化生產(chǎn)裝置。1999年,中國石化北京燕山石油化工公司引進(jìn)意大利PI公司技術(shù),建成1套年生產(chǎn)能力為3萬t的IIR生產(chǎn)裝置,結(jié)束了我國無IIR工業(yè)生產(chǎn)裝置的歷史,2008年該裝置年生產(chǎn)能力擴(kuò)建至4.5萬t,2010年該裝置進(jìn)行了改建(其中BIIR年生產(chǎn)能力為3萬t,IIR年生產(chǎn)能力為1.5萬t),2014年新建1套年生產(chǎn)能力為9萬t的IIR生產(chǎn)裝置,該公司IIR總年生產(chǎn)能力達(dá)到13.5萬t。
2010年9月,浙江信匯合成新材料有限公司與清華大學(xué)合作在嘉興建設(shè)的年生產(chǎn)能力為5萬t的IIR生產(chǎn)裝置投產(chǎn),2012年其生產(chǎn)能力擴(kuò)建至6.5萬t。2013年8月,盤錦振奧化工有限公司采用俄羅斯Yarsintez公司技術(shù)建設(shè)的年生產(chǎn)能力為6萬t的IIR生產(chǎn)裝置投產(chǎn)。2015年,臺塑合成橡膠工 業(yè)(寧波)有限公司和山東京博石油化工有限公司建設(shè)的年生產(chǎn)能力為5萬t的IIR生產(chǎn)裝置均投產(chǎn),生產(chǎn)普通IIR。
截止到2015年12月,我國IIR的總年生產(chǎn)能力達(dá)到36萬t,是世界最大的IIR生產(chǎn)國。此外,江蘇南通東騰特種橡膠有限公司、珠海澳圣聚合物材料有限公司以及浙江龍盛集團(tuán)股份有限公司等企業(yè)也分別建成千噸級CIIR和BIIR中試或示范 裝置。
近年來,由于子午線輪胎的發(fā)展與國家政策的鼓勵,我國盤錦振奧化工有限公司、山東神 馳(東營)石化有限公司及臺塑合成橡膠工業(yè)(寧波)有限公司等多家企業(yè)準(zhǔn)備新建或擴(kuò)建IIR生產(chǎn)裝置。如果這些裝置能夠按照計劃投產(chǎn),預(yù)計2020年我國IIR的總年生產(chǎn)能力將超過70萬t。但由于近幾年我國IIR市場受合成橡膠行業(yè)以及下游輪胎行業(yè)發(fā)展趨緩的影響,部分IIR項目的建設(shè)將會延遲。2016—2020年我國IIR新建與擴(kuò)建裝置情況見表2[5]。
表2 2016—2020年我國IIR新建與擴(kuò)建裝置情況
由于目前我國IIR的生產(chǎn)能力和產(chǎn)量還不能滿足實際生產(chǎn)需求,因而每年需要大量進(jìn)口IIR。隨著我國IIR產(chǎn)量逐年提高,近年來IIR進(jìn)口量增速有所放緩,甚至出現(xiàn)下降。根據(jù)海關(guān)統(tǒng)計,我國IIR進(jìn)口量2005年為12.56萬t;2010年為24.92萬t,同比增長11%;2015年為24.88萬t,同比降低7.47%。
由于我國高性能子午線輪胎與藥用膠塞等產(chǎn)品的需求快速增長,導(dǎo)致HIIR進(jìn)口量2014年前逐年提高,但近兩年增長趨緩,甚至出現(xiàn)下降。我國HIIR進(jìn)口量2005年為8.24萬t,2010年為17.02萬t,同比增長8.75%;2015年為18.02萬t,同比降低11.84%。
在進(jìn)口的同時,我國IIR也有部分出口。2005年IIR出口量為1萬t;2010年為0.97萬t;2015年為1.72萬t,同比增長50.88%。
2005—2015年我國IIR的進(jìn)出口情況見表3。
表3 2005—2015年我國IIR的進(jìn)出口情況 萬t
2.3.1 進(jìn)口國家或地區(qū)
我國IIR進(jìn)口主要來自美國、比利時、新加坡和俄羅斯等國家或地區(qū)。2015年來自這4個國家的IIR進(jìn)口量合計達(dá)到20.02萬t,占IIR總進(jìn)口量的80.47%,同比增長1.93%。
近幾年,來自俄羅斯和新加坡的IIR進(jìn)口量逐年增長。來自俄羅斯的IIR進(jìn)口量2013年為3.94萬t,占IIR總進(jìn)口量的15.65%;2015年增長到5.02萬t,占IIR總進(jìn)口量的20.18%,同比增長12.56%。來自新加坡的IIR進(jìn)口量2013年只有0.88萬t,占IIR總進(jìn)口量的3.49%;2015年增長到4.70萬t,占IIR總進(jìn)口量的18.89%,同比增長12.44%。來自美國和比利時的IIR進(jìn)口量變化不大。來自美國的IIR進(jìn)口量2013年為6.52萬t,占IIR總進(jìn)口量的26.89%;2015年為6.74萬t,占IIR總進(jìn)口量的27.09%,同比降低3.30%。來自比利時的IIR進(jìn)口量2013年為3.79萬t,占IIR總進(jìn)口量的15.05%;2015年為3.56萬t,占IIR總進(jìn)口量的14.31%。來自日本和加拿大的IIR進(jìn)口量逐年減小。來自日本的IIR進(jìn)口量2013年為3.14萬t,占IIR總進(jìn)口量的12.47%;2015年為1.83萬t,占IIR總進(jìn)口量的7.36%,同比降低24.38%。來自加拿大的IIR進(jìn)口量2013年為5.46萬t,占IIR總進(jìn)口量的21.95%;2015年為1.28萬t,占IIR總進(jìn)口量的5.14%,同比降低57.75%。
2013—2015年我國IIR各進(jìn)口國家或地區(qū)的進(jìn)口情況見表4。
表4 2013—2015年我國IIR各進(jìn)口國家或地區(qū)的進(jìn)口情況
2.3.2 進(jìn)口貿(mào)易方式
我國IIR的進(jìn)口貿(mào)易方式主要為一般貿(mào)易和進(jìn)料加工貿(mào)易。2015年這兩種貿(mào)易方式的IIR進(jìn)口量合計達(dá)到19.43萬t,占IIR總進(jìn)口量的78.09%,同比降低8.09%。其中,一般貿(mào)易的IIR進(jìn)口量為10.86萬t,占IIR總進(jìn)口量的43.65%,同比增長0.28%;進(jìn)料加工貿(mào)易的IIR進(jìn)口量為8.57萬t,占IIR總進(jìn)口量的34.44%,同比降低16.88%。
2013—2015年我國IIR各進(jìn)口貿(mào)易方式的進(jìn)口情況見表5。
表5 2013—2015年我國IIR各進(jìn)口貿(mào)易方式的進(jìn)口情況
2.3.3 進(jìn)口省市
我國IIR的進(jìn)口省市主要為山東省、江蘇省、浙江省、上海市和福建省等。2015年這5個省市的IIR進(jìn)口量合計達(dá)到19.41萬t,占IIR總進(jìn)口量的78.01%,同比降低8.18%。其中,山東省IIR進(jìn)口量為8.70萬t,占IIR總進(jìn)口量的34.97%,同比降低8.23%;江蘇省的IIR進(jìn)口量為3.52萬t,占IIR總進(jìn)口量的14.15%,同比降低5.88%;浙江省的IIR進(jìn)口量為2.80萬t,占IIR總進(jìn)口量的11.25%,同比降低4.44%;上海市的IIR進(jìn)口量為2.38萬t,占IIR總進(jìn)口量的9.56%,同比降低22.73%;福建省的IIR進(jìn)口量為2.01萬t,占IIR總進(jìn)口量的8.08%,同比增長5.23%。2013—2015年我國IIR各進(jìn)口省市的進(jìn)口情況見表6。
表6 2013—2015年我國IIR各進(jìn)口省市的進(jìn)口情況
2.3.4 進(jìn)口價格
近年來,我國IIR的進(jìn)口價格總體呈現(xiàn)先上漲后下降的趨勢。2009年我國初級形狀普通IIR的進(jìn)口價格為3 057.48美元·t-1,2011年上漲到 4 823.55美元·t-1,此后進(jìn)口價格開始降低,2015年降低到3 375.01美元·t-1,同比降低25.46%。2009年我國初級形狀HIIR的進(jìn)口價格為3 596.18美元·t-1,2012年上漲到5 009.37美元·t-1,2015年降低到3 311.91美元·t-1,同比降低17.41%。2009—2015年我國IIR的進(jìn)口價格走勢見圖2。
圖2 2009—2015年我國IIR的進(jìn)口價格走勢
隨著我國汽車工業(yè)和輪胎工業(yè)的不斷發(fā)展,近年來我國IIR表觀消費量不斷增長。2005年我國IIR表觀消費量僅為15.46萬t,自給率為25.23%;2010年IIR表觀消費量增長到28.15萬t,自給率為14.92%;2015年IIR表觀消費量增長到36.66萬t,自給率為36.82%。2005—2015年我國IIR的供需情況見圖3。
圖3 2005—2015年我國IIR的供需情況
目前,我國IIR主要用于輪胎和藥用瓶塞等領(lǐng)域。其中,84.6%用于輪胎,10.5%用于藥用瓶塞,4.9%用于其他領(lǐng)域。
輪胎是我國IIR最大的消費領(lǐng)域。近年來,作為國民經(jīng)濟(jì)支柱產(chǎn)業(yè)的汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅速,并逐步向大型化、高速化、專業(yè)化方向發(fā)展,輪胎也向子午化、扁平化、無內(nèi)胎化方向轉(zhuǎn)化,促進(jìn)了高性能輪胎的發(fā)展,也帶動了IIR消費量增長。與發(fā)達(dá)國家相比,我國輪胎(包括農(nóng)業(yè)輪胎)子午化率和內(nèi)胎丁基化率仍然較低,IIR在輪胎領(lǐng)域還具有較大的發(fā)展空間。
藥用瓶塞是我國IIR的第二大消費領(lǐng)域。為保證用藥安全,國家醫(yī)藥主管部門已規(guī)定我國所有藥用瓶塞(包括粉針劑、輸液及口服液等各劑型瓶塞)一律停止使用天然橡膠藥用瓶塞,IIR藥用瓶塞成為更安全和方便的替代品。隨著我國制藥行業(yè)的快速發(fā)展,IIR藥用瓶塞需求量將不斷增大。
另外,隨著我國城市化進(jìn)程的加快,各種基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)步伐加速,也將使IIR在膠帶、膠管、粘合劑和防水卷材等方面的需求增大。預(yù)計到2020年,我國IIR的總需求量將達(dá)到50萬~55萬t,其中HIIR的需求量將達(dá)到43萬~45萬t,輪胎仍將是我國IIR最主要的消費領(lǐng)域。普通IIR的消費量將逐漸下降,而HIIR的需求量將穩(wěn)步增長。
我國IIR的市場價格主要受原材料異丁烯與下游需求的影響。近幾年,由于整個化工市場行情走低,我國IIR市場價格總體呈現(xiàn)下降趨勢。以我國某牌號IIR為例,2014年1月市場價格為每噸2.35萬元·t-1,5月降至1.98萬元·t-1,12月降至全年最低價格1.97萬元·t-1。2015年我國IIR市場價格繼續(xù)低位運行,7月市場價格為全年最高價格1.81萬元·t-1,12月市場價格為全年最低價格1.62萬元·t-1。2016年上半年我國IIR市場價格呈現(xiàn)先上漲后下降趨勢,4月市場價格為上半年最高價格1.7萬元·t-1。預(yù)計今后一段時間,由于輪胎需求乏力以及橡膠行情低迷,IIR的需求量增長緩慢,再加上異丁烯等原材料價格低迷,IIR的市場價格仍將低位運行。與我國IIR相比,國外IIR的市場價格雖然也不斷降低,但降幅較小,這也從一個側(cè)面反映出國外IIR產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定性好,值得我國IIR生產(chǎn)企業(yè)思考。
2014—2016年我國IIR市場價格走勢見圖4。
圖4 2014—2016年我國IIR市場價格走趨
(1)埃克森美孚化學(xué)公司和朗盛公司等世界IIR巨頭在亞洲地區(qū)不斷新建IIR生產(chǎn)裝置,其主要目標(biāo)就是我國市場。這將對我國IIR的發(fā)展帶來重壓。因此,我國應(yīng)該密切關(guān)注世界IIR市場,尤其是新加坡和印度等周邊國家或地區(qū)的動向,并采取積極的應(yīng)對措施,盡可能避免由此所導(dǎo)致的不良影響。
(2)未來IIR合成工藝的主要發(fā)展方向為聚合溫度升高和能耗降低。此外,溶液法新技術(shù)、茂金屬等新型催化劑,接枝和離子化改性等新技術(shù)也將在IIR的生產(chǎn)和應(yīng)用中不斷發(fā)展。我國己建或在建的IIR裝置均采用淤漿法。今后應(yīng)進(jìn)一步完善淤漿法生產(chǎn)工藝技術(shù),重點是聚合物反應(yīng)器的研發(fā)、工藝技術(shù)和過程控制等,以節(jié)約能源,降低生產(chǎn)成本,減少對環(huán)境的污染。此外,還應(yīng)該加快新型溶液法等聚合技術(shù)的開發(fā),以提高IIR生產(chǎn)的整體技術(shù)水平。
(3)隨著我國汽車工業(yè)對輪胎性能要求的提高,對普通IIR的需求量將逐漸減小。而目前我國企業(yè)生產(chǎn)的主要品種為普通IIR,且同質(zhì)化現(xiàn)象嚴(yán)重,產(chǎn)品品種和質(zhì)量與??松梨诨瘜W(xué)公司和朗盛公司等企業(yè)的產(chǎn)品相比仍然存在一定差距。今后我國IIR企業(yè)除了與國外IIR企業(yè)競爭之外,國內(nèi)IIR企業(yè)之間的競爭也將加劇。因此,提高普通IIR的質(zhì)量、降低生產(chǎn)成本、規(guī)范市場是我國IIR行業(yè)努力的方向。此外,新建或擴(kuò)建IIR裝置應(yīng)該慎重,不宜盲目擴(kuò)能,以免導(dǎo)致資源浪費和無序競爭。
(4)HIIR既保留了普通IIR的性能,又具備與天然橡膠和丁苯橡膠快速共硫化的性能,是生產(chǎn)子午線輪胎不可替代的高端合成新材料。隨著輪胎工業(yè)的迅速發(fā)展與輪胎子午化率的提高,HIIR的需求量與日俱增,并在很多應(yīng)用領(lǐng)域正逐步替代普通IIR,因此HIIR將成為未來發(fā)展重點。目前,我國HIIR的生產(chǎn)和應(yīng)用均仍處于起步階段,技術(shù)水平還不成熟,產(chǎn)品自給率低,IIR供應(yīng)在近年內(nèi)仍將主要依賴進(jìn)口。因此,努力完善HIIR生產(chǎn)技術(shù),提高產(chǎn)品質(zhì)量和產(chǎn)量,加強應(yīng)用技術(shù)服務(wù)和推廣,盡快占領(lǐng)國內(nèi)市場是我國HIIR發(fā)展的當(dāng)務(wù)之急。此外,新建普通IIR生產(chǎn)裝置最好配套HIIR,以適應(yīng)輪胎高性能化的需要。
(5)我國IIR的高端產(chǎn)品現(xiàn)在仍然較少,遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足高性能橡膠制品發(fā)展的需求。因此在保證現(xiàn)有IIR生產(chǎn)裝置穩(wěn)定運行的前提下,應(yīng)積極開發(fā)新產(chǎn)品,如星形支化IIR、全飽和IIR、磺化IIR、馬來酸酐改性IIR、交聯(lián)IIR、長鏈支化輕度交聯(lián)IIR、液體IIR、高阻尼IIR以及聚氧化乙烯接枝HIIR等,增加國產(chǎn)IIR的品種,改善目前我國IIR產(chǎn)品結(jié)構(gòu)單一的現(xiàn)狀,更好地滿足市場需求。
(6)加快IIR技術(shù)開發(fā)與創(chuàng)新,加強應(yīng)用研究和產(chǎn)品的推廣力度,擴(kuò)大內(nèi)需,同時積極提高IIR出口量,避免造成裝置開工狀況不佳的局面,為提升我國IIR產(chǎn)業(yè)的整體技術(shù)水平提供支撐。