丁基橡膠（Isobutylene-isoprene rubber，IIR）是重要的合成橡膠產(chǎn)品，優(yōu)良的理化性能包括耐腐蝕（熱、老化、酸堿、臭氧和溶劑）、氣密性、電絕緣、低吸水以及減震性能。

鹵化丁基橡膠（HIIR）則是在脂肪烴溶劑反應(yīng)環(huán)境中丁基橡膠和氯（或溴）反應(yīng)的主要生成物，在保留丁基橡膠優(yōu)良性能的基礎(chǔ)上，HIIR能夠與天然橡膠和丁苯橡膠進行快速共硫化，進而生產(chǎn)氯化丁基橡膠（CIIR）和溴化丁基橡膠（BIIR）。

一、國外丁基橡膠市場分析

2015年世界IIR生產(chǎn)規(guī)模達到168.2萬t/a，產(chǎn)能主要集中在北美、東亞和西歐產(chǎn)能占總產(chǎn)能的72.7%，詳見表1所示。

全球IIR產(chǎn)能集中在10個國家，美國、俄羅斯、中國、加拿大和日本占全球總產(chǎn)能的71.9%，詳見表2所示。

埃克森美孚（ExxonMobil）和朗盛（Lanxess）是世界主要的IIR產(chǎn)品及技術(shù)的生產(chǎn)和供應(yīng)企業(yè)，旗下產(chǎn)能占全球總產(chǎn)能的59.4%，詳見表3所示。

1.ExxonMobil

ExxonMobil化學(xué)公司是全球領(lǐng)先的丁基橡膠和鹵化丁基橡膠產(chǎn)品和工藝技術(shù)供應(yīng)商，在美國、法國、英國和日本均設(shè)有生產(chǎn)基地，產(chǎn)能約占世界總產(chǎn)能的33.5%，上下游主要產(chǎn)品包括IIR（商品名“ExxonTM”）、HIIR、異丁烯及對甲基苯乙烯的溴化共聚物（商品名“ExxproTM”）以及動態(tài)硫化的共聚物和尼龍共混產(chǎn)品（商品名“ExxproTM DVA”）。例如，ExxproTM DVA可用于生產(chǎn)轎車的無內(nèi)胎內(nèi)層，質(zhì)量可減輕0.5kg，降低滾動阻力，從而減少油耗。

ExxonMobil在俄羅斯等國家成功申請氟烴化物作懸浮聚合烯釋劑專利（2001年），主要技術(shù)優(yōu)勢在于減少粒子聚和反應(yīng)釜堵塞，生產(chǎn)沒有長鏈枝化的高分子量聚合物，從而提高聚合物的流變性能[1]。

2007年，ExxonMobil采用AlCl3+2-氯-2，4，4-三甲基戊烷催化體系（法國工廠），降低聚合物基質(zhì)黏度，增大反應(yīng)釜熱傳導(dǎo)系數(shù)，懸浮液中聚合物含量由25%提高到32.5%（質(zhì)量分數(shù)），聚合工作時長縮短50%。理論上，上述工藝技術(shù)可在適度增加投資的情況下顯著提高裝置的生產(chǎn)效率。2010年10月，ExxonMobil公司日本丁基橡膠工廠采用上述工藝技術(shù)方案（設(shè)計年產(chǎn)能9.8萬t）。

此外，通過設(shè)備改造和新建裝置，ExxonMobil公司溴化丁基橡膠（ExxproTM Bromobutyl）產(chǎn)量增加60%（2008年）。

2.Lanxess AG

德國Lanxess AG公司是世界第二大丁基橡膠及鹵化丁基橡膠生產(chǎn)供應(yīng)商，在加拿大和比利時設(shè)有分公司，產(chǎn)能占世界總產(chǎn)能的25.9%。

Lanxess已交聯(lián)（二乙烯苯）丁基橡膠的異戊二烯含量可達到到4.1%（摩爾比），冷流性小（相比普通丁基橡膠），可以作為尚未結(jié)構(gòu)化丁基橡膠的添加劑，以提高其挺性以及改善橡膠半成品的外觀。

整體而言，2006-2015年期間世界丁基橡膠產(chǎn)業(yè)處于快速發(fā)展階段，2006-2010年世界丁基橡膠表觀消費量年均增長速度達到8.0%，2010-2015年期間亞太地區(qū)IIR裝置集中擴建投產(chǎn)，全球市場表觀消費量年均增長速度達到3.6%。

2015年世界IIR表觀消費量達到110.0萬t，詳見表4所示。

在世界范圍內(nèi)，消費市場對汽車安全性和舒適性的要求將進一步提高，有利于推動汽車輪胎子午化技術(shù)和無內(nèi)胎輪胎的發(fā)展，穩(wěn)定帶動全球IIR市場需求量的增長，世界IIR產(chǎn)業(yè)將進入產(chǎn)能調(diào)整的穩(wěn)定發(fā)展階段，詳見表5所示。

預(yù)計2020年和2025年世界IIR產(chǎn)能規(guī)模將達到184.2萬t/a和189.2萬t/a，年均增長率分別約1.8%和0.5%；同期世界丁基橡膠市場需求量將達到147.4萬t和160.8萬t，年均增長率分別約2.4%和1.8%。

二、國內(nèi)丁基橡膠市場分析

2011-2015年我國丁基橡膠產(chǎn)業(yè)處于快速發(fā)展時期，產(chǎn)能、產(chǎn)量和表觀消費量的年均增長速率分別達到26.7%、27.9%和17.8。截至2015年底，我國丁基橡膠有效產(chǎn)能約24.5萬t，市場供需結(jié)構(gòu)詳見表6所示。

我國丁基橡膠生產(chǎn)企業(yè)主要有3家，詳見表7所示。

2015年我國丁基橡膠的市場表觀消費量約20.1萬t，主要用于生產(chǎn)鹵化丁基橡膠、藥用瓶塞和食品（口香糖基膠）等，詳見表8所示。

2015年我國鹵化丁基橡膠的市場表觀消費量約23.15萬t，主要應(yīng)用于輪胎和藥用瓶塞領(lǐng)域，詳見表9所示。

2015年我國丁基橡膠產(chǎn)品自給率約73.1%，凈進口量約5.4萬t。相對于國內(nèi)產(chǎn)品，進口產(chǎn)品的質(zhì)量穩(wěn)定性能較好。由于國內(nèi)丁基橡膠產(chǎn)能的持續(xù)釋放和中下游市場需求減緩的不利影響，我國IIR和HIIR產(chǎn)品的進口價格呈現(xiàn)逐年下降的趨勢，到岸平均完稅價格詳見表10所示。

1.輪胎

根據(jù)中國汽車工業(yè)協(xié)會相關(guān)數(shù)據(jù)，2015年我國汽車產(chǎn)量和銷量分別為2 450.33萬輛和2 459.76萬輛，連續(xù)7年居全球第1。根據(jù)交通運輸部《2015年交通運輸行業(yè)發(fā)展統(tǒng)計公報》，2015年全國擁有公路營運汽車1 473.12萬輛，載客汽車83.93萬輛。其中，大型客車30.49萬輛；載貨汽車1389.19萬輛、10 366.50萬噸位。其中，普通貨車1 011.87萬輛、4 982.50萬噸位；專用貨車48.40萬輛、503.09萬噸位。

目前，我國轎車已普遍采用無內(nèi)胎子午輪胎，大部分客車也已推廣使用無內(nèi)胎子午線輪胎。受成本和超載運輸?shù)纫蛩氐挠绊懀d重汽車內(nèi)胎輪胎依然占95%以上的市場份額。2015年，我國42家輪胎企業(yè)（中國橡膠工業(yè)協(xié)會輪胎分會統(tǒng)計）輪胎產(chǎn)量為3.35億條，同比下降5.6%；銷售收入約1 376.3億元，同比下降13.35%。其中，全鋼子午線輪胎產(chǎn)量為8 250萬條，同比下降6.67%；半鋼子午線輪胎產(chǎn)量為2.358億條，同比下降4.52%。

我國輪胎正向子午化、扁平化、無內(nèi)胎化的發(fā)展趨勢將促進含丁基及鹵化丁基橡膠等高性能輪胎的發(fā)展。鑒于BIIR是生產(chǎn)無內(nèi)胎子午線輪胎氣密層的首選材料，硫化膠囊等高端應(yīng)用領(lǐng)域目前主要采用?？松蚅anxess的進口產(chǎn)品[2]，預(yù)計2016-2020年期間我國高端丁基橡膠市場需求仍將部分依賴進口產(chǎn)品。

2.藥用膠塞

丁基橡藥用膠塞是輸液、粉針、凍干等注射類藥品的重要包裝材料，為純膠制品（炭黑含量<0.03%[3]），主要成分為鹵化丁基膠和合成異戊二烯膠，膠料黏性高，嚴格的半成品尺寸難于控制[4]，主要用于生產(chǎn)注射液用鹵化丁基橡膠塞、注射用無菌粉末用鹵化丁基橡膠塞、預(yù)灌封注射器用活塞、筆式注射器用活塞等。

藥用膠塞主要包括粉針膠塞、輸液膠塞、采血器膠塞、凍干膠塞、注射器活塞、口服液膠塞[5]。目前，我國市場流通的藥用膠塞溴化丁基橡膠產(chǎn)品主要是Exxon公司的BB2211、BB7211，Lanxess的BB2030和俄羅斯的BBK-232。

（1）粉針膠塞

主要封裝藥粉，膠塞與藥粉長期直接接觸，結(jié)構(gòu)較簡單，國內(nèi)年用量超過100億個。

（2）輸液膠塞

分為丁基類和異戊類輸液塞，主要封裝輸液類產(chǎn)品，國內(nèi)年用量約150億個。其中，丁基類輸液塞結(jié)構(gòu)簡單，直接接觸藥液；異戊類輸液塞結(jié)構(gòu)復(fù)雜，間接接觸藥液。

（3）采血器膠塞

主要封裝真空采血管，結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，封裝后與藥液直接為真空接觸狀態(tài)，國內(nèi)市場每年需求量大約50億個。

（4）凍干膠塞

主要低溫封裝和保存疫苗，膠塞真空接觸藥液，結(jié)構(gòu)復(fù)雜（塞部帶棱角且多叉），國內(nèi)市場年用量約30億個。

（5）注射器活塞

注射器配套器件，使用時直接接觸藥液，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，國內(nèi)市場年用量約150億個。

（6）口服液膠塞

主要封裝口服藥品，直接接觸藥品，結(jié)構(gòu)簡單，國內(nèi)市場年用量約80億個。

藥用丁基膠塞是特種橡膠制品又是藥用包裝材料，屬于I類藥包材，作為與藥品直接接觸的包裝材料，對保證藥品穩(wěn)定性和安全性起（設(shè)備及工裝器具接觸膠料部分不得污染膠料）決定性作用，需要獲得國家藥監(jiān)局注冊證才能生產(chǎn)。隨著我國城鄉(xiāng)人均醫(yī)療水平的進一步提高，丁基橡膠在藥用膠塞領(lǐng)域的市場需求仍將進一步增長。

3.食品（口香糖基膠）

口香糖是時尚快速消費品，2015年我國人均年消費口香糖15片，口香糖市場規(guī)模約50億元[6]，2002-2015年期間年均增長率約7.3%，是全球口香糖的第2大消費市場（僅次于美國），口香糖產(chǎn)品配方中含有20%～30%的膠基[7]。預(yù)計2020-2025年將達到人均年需求20～25片的市場規(guī)模，相應(yīng)帶動食品級丁基橡膠產(chǎn)品市場需求的增長。

4.其他

①丁基橡膠（提純級）幾乎不含硬脂酸鈣，屬飽和度低的膠種，門尼粘度較低，是生產(chǎn)絕緣材料、密封材料和薄膜級產(chǎn)品（例如，電絕緣層和電纜頭薄膜）的良好基材[8]。

②由于丁基橡膠中揮發(fā)物含量較低，用于粘合雙層玻璃等不容易產(chǎn)生霧化。

③相對丁基橡膠而言，含有離子鍵（離子交聯(lián)聚合物）的溴化丁基橡膠制品可防菌和提高生膠強度、粘合性和抗龜裂性能，可作為加工助劑使用。

整體而言，2011-2015年期間我國丁基橡膠裝置開工率仍具有進一步提高的空間，產(chǎn)品自給率將逐年提高，預(yù)計2020年我國丁基橡膠產(chǎn)能和市場需求量將分別達到30.5萬t/a和27.3萬t，市場格局略供大于求，整體產(chǎn)業(yè)進入產(chǎn)能整合調(diào)整期和產(chǎn)品高端化的發(fā)展階段，詳見表11所示。

預(yù)計2025年我國丁基橡膠產(chǎn)能和市場需求量將分別擴大至35.5萬t/a和30.4萬t，市場供需平衡關(guān)系將得到一定程度的優(yōu)化。

三、產(chǎn)業(yè)發(fā)展前景分析

1.優(yōu)化產(chǎn)品結(jié)構(gòu)

目前，國內(nèi)普通丁基橡膠產(chǎn)能已供過于求，生產(chǎn)裝置的工藝技術(shù)水平基本相同，產(chǎn)品品種和牌號單一[9]，市場競爭激烈。普通型IIR產(chǎn)品的市場重點發(fā)展方向在于提高產(chǎn)品質(zhì)量，開發(fā)非膠用市場產(chǎn)品，為下游加工企業(yè)提供應(yīng)用技術(shù)服務(wù)。

例如，Lanxess公司研發(fā)的新的丁基橡膠（X-Butyl 14565P）在丁基主鏈的附著持久性離子電荷[10]，具有普通丁基橡膠的優(yōu)異性能（不滲透性和低溫撓性），同時展現(xiàn)出優(yōu)越的膠料強度，從而提高聚合物/填充物相互作用和穩(wěn)定造粒成型。Lanxess公司業(yè)已證明，配合有X-Butyl 14565P的氣密層明顯改善了抗龜裂增長性和與胎體膠的粘合性，顯著延長輪胎氣密層壽命，有利于工程機械輪胎的制造和翻新。

又如，常熟市三恒建材有限公司開發(fā)的EPB反應(yīng)性丁基橡膠自粘防水卷材[11]，兼具三元乙丙橡膠和丁基橡膠的優(yōu)點，可以滿足現(xiàn)代建筑（特別是地下建筑）防水工程的需要。

2.降低生產(chǎn)成本

IIR主流生產(chǎn)技術(shù)是Lewis酸引發(fā)的陽離子聚合工藝，選擇質(zhì)子酸活化，反應(yīng)過程的典型特征包括引發(fā)快、增長快、易轉(zhuǎn)移、難終止。鑒于鏈轉(zhuǎn)移活化能高于鏈增長活化能，因而降低反應(yīng)溫度將有助于降低鏈轉(zhuǎn)移反應(yīng)速率，從而提高相對分子質(zhì)量較高聚合物產(chǎn)品的產(chǎn)率。

目前，IIR裝置的聚合溫度通常控制在-90～-100℃之間，需要冷劑快速移除聚合反應(yīng)熱。在實際生產(chǎn)過程中，丁基橡膠聚合釜在引發(fā)、反應(yīng)、洗釜和降溫等不同操作階段對冷劑的需要量是不相同，制冷單元需要采用彈性設(shè)計來適應(yīng)不同實際操作工況[12-13]，詳見表12所示。

在丁基橡膠新產(chǎn)品和新技術(shù)的開發(fā)領(lǐng)域，ExxonMobil化學(xué)公司和Lanxess公司仍處于世界領(lǐng)先地位，生產(chǎn)裝置多采用懸浮聚合工藝，占全球總產(chǎn)能的95.4%，詳見表13所示。

今后一段時期，世界主要生產(chǎn)技術(shù)服務(wù)商仍將進一步完善淤漿法生產(chǎn)工藝技術(shù)，技術(shù)研發(fā)的主要發(fā)展方向是聚合溫度的升高和能耗下降，設(shè)備和工藝過程的研發(fā)重點是聚合物反應(yīng)器、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。例如：

①日本關(guān)聯(lián)公司埃克森美孚株式會社采用專有技術(shù)使IIR聚合反應(yīng)在-75℃進行（常規(guī)技術(shù)為-95℃），顯著降低川崎IIR生產(chǎn)裝置的能耗。

②Lanxess新加坡裕廊島IIR裝置采用改良工藝顯著降低裝置蒸汽用量，降低能耗。

③中國石化開發(fā)丁基橡膠汽提裝置，采用適宜的操作溫度和壓力，保證丁基橡膠性質(zhì)的穩(wěn)定性，滿足鹵化用丁基橡膠膠液中異戊二烯含量低于鹵化反應(yīng)的要求，減少氯甲烷分解。

在新技術(shù)研發(fā)領(lǐng)域，高性能化、環(huán)保化和低碳是丁基橡膠工藝技術(shù)的發(fā)展趨勢。例如，新型溶液法技術(shù)、茂金屬等新型催化劑、接枝和離子化化學(xué)改性等新技術(shù)將在丁基橡膠生產(chǎn)和應(yīng)用中不斷發(fā)展。

3.提高鹵化技術(shù)

輪胎子午化率的提高將推動我國鹵化丁基橡膠市場需求的增長。中國石化燕山分公司合成橡膠廠的溴化丁基橡膠裝置是我國第1套HIIR商業(yè)化生產(chǎn)裝置（2010年建成投產(chǎn)）我國也成為全球第5個擁有IIR/HIIR生產(chǎn)技術(shù)的國家。投產(chǎn)以來，產(chǎn)品門尼粘度異常升高、雙螺桿膨脹干燥機模頭頻繁積垢堵塞、溴利用率低、產(chǎn)品顏色深等問題影響該裝置的長周期穩(wěn)定運行。中國石化北京化工研究院燕山分院承擔的年產(chǎn)3萬t溴化丁基橡膠（BIIR）生產(chǎn)裝置工藝優(yōu)化及產(chǎn)品質(zhì)量提高技術(shù)攻關(guān)項目，2015年7月該項目通過中國石油化工股份公司科技部組織的鑒定，產(chǎn)品合格率從67%提高至91%，溴利用率從67%提高至86%，實現(xiàn)自主BIIR工業(yè)成套技術(shù)的優(yōu)化升級。根據(jù)相關(guān)測算，減少廢膠和提高溴利用率分別節(jié)約成本1 730萬元和127萬元。

浙江信匯合成新材料有限公司溴化丁基橡膠生產(chǎn)工藝采用氣相溴進料（替代溴烷烴溶液），反應(yīng)物混合迅速，整體反應(yīng)速度快，反應(yīng)時間可控，產(chǎn)物溴化度可在0～1.8%范圍內(nèi)調(diào)控，仲位溴含量高于97%，產(chǎn)品的不飽和度、門尼粘度等指標性能表現(xiàn)優(yōu)良。

總之，我國鹵化丁基橡膠的生產(chǎn)技術(shù)水平有待于進一步提高，重點增加國產(chǎn)IIR的牌號品種。除滿足國內(nèi)市場需求外，相關(guān)生產(chǎn)企業(yè)要積極擴大面向國際市場的出口，尤其是針對東南亞國家（例如，越南、泰國、馬來西亞和印度尼西亞）內(nèi)胎生產(chǎn)企業(yè)進行供應(yīng)原料，為進一步積極參與國際市場競爭積累穩(wěn)定的基本市場面。

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