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,在輪胎內胎、氣密層和胎側,水胎,硫化膠囊,電線電纜護套,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),護舷等領域具有廣泛的用途[1]。
近年來,世界IIR的生產能力穩步增長,新增生產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的總年生產能力達到171.1萬t,其中北美地區的年生產能力為49.5萬t,占世界總年生產能力的28.93%;西歐地區的年生產能力為33.0萬t,占世界總年生產能力的19.29%;中東歐地區的年生產能力為25.3萬t,占世界總年生產能力的14.79%;亞太地區的年生產能力為63.3萬t,占世界總年生產能力的36.99%。世界IIR生產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生產國家,年生產能力為36.0萬t,占世界總年生產能力的21.04%;其次是美國,年生產能力為34.5萬t,占世界總年生產能力的20.16%。埃克森美孚化學公司是世界最大的IIR生產企業,年生產能力為61.15萬t,占世界總年生產能力的35.74%,分別在美國、英國、法國和日本建有生產裝置;其次是朗盛公司,年生產能力為40.0萬t,占世界總年生產能力的23.38%,分別在比利時、加拿大和新加坡建有生產裝置。2015年世界IIR主要生產企業生產情況見表1,世界IIR生產國家或地區的生產能力分布情況見 圖1[2-4]。

圖1 2015年世界IIR生產國家或地區的生產能力分布情況

表1 2015年世界IIR主要生產企業生產情況
??松梨诨瘜W公司與沙特阿拉伯基礎工業公司合資在沙特阿拉伯朱拜勒新建年生產能力為11萬t的IIR生產裝置,生產普通IIR和HIIR,產品主要供應中東和亞洲市場,該裝置已于2016年4月建成投產。
印度信誠工業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年生產能力為10萬t的IIR生產裝置,其中印度信誠工業公司持股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,印度信誠工業公司供應單體并提供基礎設施與公用工程,該裝置2016年已開始商業化操作。
埃克森美孚化學公司將在新加坡石化公司新建年生產能力為14萬t的HIIR生產裝置,計劃2017年建成投產。
臺塑合成橡膠工業(寧波)有限公司除了在寧波新建的年生產能力為5萬t的普通IIR生產裝置之外(2015年投產),2014年7月又在寧波新建年生產能力為5萬t的HIIR生產裝置,該裝置正在建設中。
如果上述項目能夠按時完成,再加上我國大陸的IIR新增生產能力,預計2020年世界IIR的總生產能力將達到250萬t,亞洲地區將成為IIR的重要生產基地。
汽車工業的發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程及無內胎輪胎的發展。過去幾年,世界IIR總消費量呈穩定增長趨勢。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,其中北美地區IIR消費量占世界IIR總消費量的18%,西歐地區IIR消費量占世界IIR總消費量的19%,亞太地區IIR消費量占世界IIR總消費量的56%。預計到2020年,世界IIR總消費量將達到150萬t,其中HIIR消費量將超過IIR總消費量的85%。
我國IIR的研發始于20世紀60年代,但由于各種原因一直未建成工業化生產裝置。1999年,中國石化北京燕山石油化工公司引進意大利PI公司技術,建成1套年生產能力為3萬t的IIR生產裝置,結束了我國無IIR工業生產裝置的歷史,2008年該裝置年生產能力擴建至4.5萬t,2010年該裝置進行了改建(其中BIIR年生產能力為3萬t,IIR年生產能力為1.5萬t),2014年新建1套年生產能力為9萬t的IIR生產裝置,該公司IIR總年生產能力達到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合作在嘉興建設的年生產能力為5萬t的IIR生產裝置投產,2012年其生產能力擴建至6.5萬t。2013年8月,盤錦振奧化工有限公司采用俄羅斯Yarsintez公司技術建設的年生產能力為6萬t的IIR生產裝置投產。2015年,臺塑合成橡膠工 業(寧波)有限公司和山東京博石油化工有限公司建設的年生產能力為5萬t的IIR生產裝置均投產,生產普通IIR。
截止到2015年12月,我國IIR的總年生產能力達到36萬t,是世界最大的IIR生產國。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股份有限公司等企業也分別建成千噸級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(寧波)有限公司等多家企業準備新建或擴建IIR生產裝置。如果這些裝置能夠按照計劃投產,預計2020年我國IIR的總年生產能力將超過70萬t。但由于近幾年我國IIR市場受合成橡膠行業以及下游輪胎行業發展趨緩的影響,部分IIR項目的建設將會延遲。2016—2020年我國IIR新建與擴建裝置情況見表2[5]。

表2 2016—2020年我國IIR新建與擴建裝置情況
由于目前我國IIR的生產能力和產量還不能滿足實際生產需求,因而每年需要大量進口IIR。隨著我國IIR產量逐年提高,近年來IIR進口量增速有所放緩,甚至出現下降。根據海關統計,我國IIR進口量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品的需求快速增長,導致HIIR進口量2014年前逐年提高,但近兩年增長趨緩,甚至出現下降。我國HIIR進口量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的進出口情況見表3。

表3 2005—2015年我國IIR的進出口情況 萬t
2.3.1 進口國家或地區
我國IIR進口主要來自美國、比利時、新加坡和俄羅斯等國家或地區。2015年來自這4個國家的IIR進口量合計達到20.02萬t,占IIR總進口量的80.47%,同比增長1.93%。
近幾年,來自俄羅斯和新加坡的IIR進口量逐年增長。來自俄羅斯的IIR進口量2013年為3.94萬t,占IIR總進口量的15.65%;2015年增長到5.02萬t,占IIR總進口量的20.18%,同比增長12.56%。來自新加坡的IIR進口量2013年只有0.88萬t,占IIR總進口量的3.49%;2015年增長到4.70萬t,占IIR總進口量的18.89%,同比增長12.44%。來自美國和比利時的IIR進口量變化不大。來自美國的IIR進口量2013年為6.52萬t,占IIR總進口量的26.89%;2015年為6.74萬t,占IIR總進口量的27.09%,同比降低3.30%。來自比利時的IIR進口量2013年為3.79萬t,占IIR總進口量的15.05%;2015年為3.56萬t,占IIR總進口量的14.31%。來自日本和加拿大的IIR進口量逐年減小。來自日本的IIR進口量2013年為3.14萬t,占IIR總進口量的12.47%;2015年為1.83萬t,占IIR總進口量的7.36%,同比降低24.38%。來自加拿大的IIR進口量2013年為5.46萬t,占IIR總進口量的21.95%;2015年為1.28萬t,占IIR總進口量的5.14%,同比降低57.75%。
2013—2015年我國IIR各進口國家或地區的進口情況見表4。

表4 2013—2015年我國IIR各進口國家或地區的進口情況
2.3.2 進口貿易方式
我國IIR的進口貿易方式主要為一般貿易和進料加工貿易。2015年這兩種貿易方式的IIR進口量合計達到19.43萬t,占IIR總進口量的78.09%,同比降低8.09%。其中,一般貿易的IIR進口量為10.86萬t,占IIR總進口量的43.65%,同比增長0.28%;進料加工貿易的IIR進口量為8.57萬t,占IIR總進口量的34.44%,同比降低16.88%。
2013—2015年我國IIR各進口貿易方式的進口情況見表5。

表5 2013—2015年我國IIR各進口貿易方式的進口情況
2.3.3 進口省市
我國IIR的進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進口量合計達到19.41萬t,占IIR總進口量的78.01%,同比降低8.18%。其中,山東省IIR進口量為8.70萬t,占IIR總進口量的34.97%,同比降低8.23%;江蘇省的IIR進口量為3.52萬t,占IIR總進口量的14.15%,同比降低5.88%;浙江省的IIR進口量為2.80萬t,占IIR總進口量的11.25%,同比降低4.44%;上海市的IIR進口量為2.38萬t,占IIR總進口量的9.56%,同比降低22.73%;福建省的IIR進口量為2.01萬t,占IIR總進口量的8.08%,同比增長5.23%。2013—2015年我國IIR各進口省市的進口情況見表6。

表6 2013—2015年我國IIR各進口省市的進口情況
2.3.4 進口價格
近年來,我國IIR的進口價格總體呈現先上漲后下降的趨勢。2009年我國初級形狀普通IIR的進口價格為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的進口價格走勢見圖2。

圖2 2009—2015年我國IIR的進口價格走勢
隨著我國汽車工業和輪胎工業的不斷發展,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域。其中,84.6%用于輪胎,10.5%用于藥用瓶塞,4.9%用于其他領域。
輪胎是我國IIR最大的消費領域。近年來,作為國民經濟支柱產業的汽車產業發展迅速,并逐步向大型化、高速化、專業化方向發展,輪胎也向子午化、扁平化、無內胎化方向轉化,促進了高性能輪胎的發展,也帶動了IIR消費量增長。與發達國家相比,我國輪胎(包括農業輪胎)子午化率和內胎丁基化率仍然較低,IIR在輪胎領域還具有較大的發展空間。
藥用瓶塞是我國IIR的第二大消費領域。為保證用藥安全,國家醫藥主管部門已規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。隨著我國制藥行業的快速發展,IIR藥用瓶塞需求量將不斷增大。
另外,隨著我國城市化進程的加快,各種基礎設施建設步伐加速,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。預計到2020年,我國IIR的總需求量將達到50萬~55萬t,其中HIIR的需求量將達到43萬~45萬t,輪胎仍將是我國IIR最主要的消費領域。普通IIR的消費量將逐漸下降,而HIIR的需求量將穩步增長。
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,這也從一個側面反映出國外IIR產品質量穩定性好,值得我國IIR生產企業思考。
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)??松梨诨瘜W公司和朗盛公司等世界IIR巨頭在亞洲地區不斷新建IIR生產裝置,其主要目標就是我國市場。這將對我國IIR的發展帶來重壓。因此,我國應該密切關注世界IIR市場,尤其是新加坡和印度等周邊國家或地區的動向,并采取積極的應對措施,盡可能避免由此所導致的不良影響。
(2)未來IIR合成工藝的主要發展方向為聚合溫度升高和能耗降低。此外,溶液法新技術、茂金屬等新型催化劑,接枝和離子化改性等新技術也將在IIR的生產和應用中不斷發展。我國己建或在建的IIR裝置均采用淤漿法。今后應進一步完善淤漿法生產工藝技術,重點是聚合物反應器的研發、工藝技術和過程控制等,以節約能源,降低生產成本,減少對環境的污染。此外,還應該加快新型溶液法等聚合技術的開發,以提高IIR生產的整體技術水平。
(3)隨著我國汽車工業對輪胎性能要求的提高,對普通IIR的需求量將逐漸減小。而目前我國企業生產的主要品種為普通IIR,且同質化現象嚴重,產品品種和質量與埃克森美孚化學公司和朗盛公司等企業的產品相比仍然存在一定差距。今后我國IIR企業除了與國外IIR企業競爭之外,國內IIR企業之間的競爭也將加劇。因此,提高普通IIR的質量、降低生產成本、規范市場是我國IIR行業努力的方向。此外,新建或擴建IIR裝置應該慎重,不宜盲目擴能,以免導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,是生產子午線輪胎不可替代的高端合成新材料。隨著輪胎工業的迅速發展與輪胎子午化率的提高,HIIR的需求量與日俱增,并在很多應用領域正逐步替代普通IIR,因此HIIR將成為未來發展重點。目前,我國HIIR的生產和應用均仍處于起步階段,技術水平還不成熟,產品自給率低,IIR供應在近年內仍將主要依賴進口。因此,努力完善HIIR生產技術,提高產品質量和產量,加強應用技術服務和推廣,盡快占領國內市場是我國HIIR發展的當務之急。此外,新建普通IIR生產裝置最好配套HIIR,以適應輪胎高性能化的需要。
(5)我國IIR的高端產品現在仍然較少,遠遠不能滿足高性能橡膠制品發展的需求。因此在保證現有IIR生產裝置穩定運行的前提下,應積極開發新產品,如星形支化IIR、全飽和IIR、磺化IIR、馬來酸酐改性IIR、交聯IIR、長鏈支化輕度交聯IIR、液體IIR、高阻尼IIR以及聚氧化乙烯接枝HIIR等,增加國產IIR的品種,改善目前我國IIR產品結構單一的現狀,更好地滿足市場需求。
(6)加快IIR技術開發與創新,加強應用研究和產品的推廣力度,擴大內需,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產業的整體技術水平提供支撐。