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請大師介紹橡膠 sbs 的性質和用途

1產品概述

苯乙烯基熱塑性彈性體(又稱苯乙烯基嵌**** 聚合物Styreneic Block Copolymers,簡稱SBCs),是目前世界上產量最大、與橡膠性能最相似的壹種熱塑性彈性體。目前,SBCs 系列品種主要有四類,即:苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段 **** 聚合物(SBS);苯乙烯-異戊二烯-苯乙烯嵌段 **** 聚合物(SIS);苯乙烯-乙烯-丁烯-苯乙烯嵌段 **** 聚合物(SEBS);苯乙烯-乙烯-丙烯-苯乙烯類嵌段 **** 聚合物(SEPS)。SEBS 和 SEPS 分別是 SBS 和 SEPS。SEBS 和 SEPS 分別是 SBS 和 SIS 的氫化 **** 聚合物。

SBS苯乙烯類熱塑性彈性體是SBCs中產量最大(占70%以上)、成本最低、應用較廣的壹種以苯乙烯、丁二烯為單體的三嵌段**** 聚合物,兼具塑料和橡膠兩種性能,被稱為 "第三代合成橡膠"。與丁苯橡膠類似,SBS可與水、弱酸、堿等接觸,具有優異的拉伸強度、表面摩擦系數、低溫性能、良好的電性能、良好的加工性能等,成為消費量最大的熱塑性彈性體。

SBS在加工應用方面具有熱固性橡膠無法比擬的優勢:

(1)可用熱塑性加工設備進行加工成型,如擠出、註射、吹塑等、成型速度比傳統硫化橡膠工藝快;

(2)無需硫化,可省去壹般熱固性橡膠加工過程中的硫化工序,因而設備投資少,生產能耗低,工藝簡單,加工周期短,生產效率高,加工成本低;

(3)加角渣可多次回收利用,節約資源,有利於環境保護。

目前,SBS 主要應用於橡膠制品、樹脂改性劑、粘合劑和瀝青改性劑四大領域。在橡膠制品方面,SBS模壓制品主要用於制鞋(鞋底)行業,擠出制品主要用於膠管和膠帶;作為樹脂改性劑,少量的SBS與聚丙烯(PP)、聚乙烯(PE)、聚苯乙烯(PS)****,可顯著提高制品的低溫性能和沖擊強度;SBS作為粘合劑具有固含量高、幹燥快、耐低溫的特點;SBS作為建築瀝青和道路瀝青的改性劑可明顯改善瀝青的耐候性和抗負荷能力。

目前,我國SBS生產能力為21萬噸/年,而國內市場需求量已超過35萬噸,國內市場缺口較大,該產品具有良好的市場發展前景。

2國內外市場需求現狀及預測

2.1國外市場分析

世界SBS產品工業化生產始於20世紀60年代。1963 年美國飛利浦石油公司首次用偶聯法生產出線型 SBS **** 聚合物,商品名為 Solprene。1965 年 美國殼牌公司。1965 年,美國殼牌公司利用負離子聚合技術開發出三步順序加料法,並實現了同類產品的工業化生產,商品名為 Kraton D。1967 年,華蘭飛利浦公司開發出星型(或徑向型)SBS 產品,1972 年,美國殼牌公司開發出氫化 SBS 產品(SEBS)。1973 年,飛利浦公司推出了星型 SBS 產品。1980 年,Firestone 公司推出了商品名為 Streon 的 SBS 產品,該產品的苯乙烯結合量為 43%,產品具有較高的熔融指數,主要用於塑料改性和熱熔膠。隨後,日本旭化成、意大利 Anic、比利時 Petrochim 等公司也相繼開發出 SBS 產品。

進入20世紀90年代,隨著SBS應用領域的不斷擴大,世界SBS生產發展迅速,許多國家的石化公司紛紛建立SBS生產裝置。特別是在1994-1995年期間,由於殼牌公司在美國俄亥俄州的SBS生產裝置爆炸,造成世界市場SBS供應緊張,從而引發了世界SBS生產能力的迅速增長,特別是在東亞和東南亞地區,如中國臺灣省、韓國等地新建了壹批規模化生產的SBS生產裝置。此外,隨著近年來苯乙烯嵌段**** 高分子熱塑性彈性體應用領域的不斷擴大,市場需求增長加快,反過來又促進了該裝置生產能力的快速增長。1992-2002年期間世界SBS生產能力年均增長率達到8.04%,世界SBS生產能力已從1992年的60萬噸增長到2002年的130萬噸/年。世界SBS生產能力已從1992年的60萬噸/年增長到2002年的13萬噸/年。

目前,世界上約有美國、意大利、中國、中國臺灣省、比利時、法國、德國、日本、韓國等12個國家和地區生產SBS產品。

1995-2002年世界SBS消費量年均增長率約為6.6%,到2002年已由1992年的56.7萬噸增長到89萬噸的水平,增長速度明顯高於其他合成橡膠品種。

世界 SBS 主要用於制鞋、粘合劑、瀝青改性和聚合物改性。在不同的國家和地區,各應用領域所占的比例也不盡相同。在北美和西歐,SBS 的最大應用領域是瀝青改性,其次是粘合劑和制鞋業;在日本,SBS 主要用於聚合物改性和粘合劑,其次是瀝青改性;在中國和東南亞,SBS 的最大消費領域是制鞋業。

預計在 2002-2007 年期間,世界 SBS 產品消費量年均增長率約為 5-6%,到 2007 年其消費量將達到 115-120 萬噸。美國、西歐和日本等發達國家的消費增長速度正在放緩,而亞太地區將成為新壹輪SBS發展的中心。

2.2國內市場分析

我國對SBS的研究開發始於20世紀70年代中期,北京燕山石化公司研究所、蘭州石化公司研究所、北京化工研究院、輕工業部制鞋廠等單位都對SBS產品做了大量的科研開發工作。1984 年 4 月燕山石化公司研究院 1984 年 4 月,燕山石化公司研究院試制成功千噸級 SBS 生產技術,隨後又開發出萬噸級成套工業技術。

1989年,湖南嶽陽巴陵石化公司合成橡膠廠采用燕山石化公司研究院的技術,建成第壹套萬噸/年SBS生產裝置,並於1990年投產,結束了SBS產品長期完全依賴進口的局面。

1996年底,嶽陽石化總廠將SBS裝置生產能力擴大到3萬噸/年,1998年又將裝置生產能力擴大到1萬噸/年。1996 年底,嶽陽石化總廠將 SBS 裝置的生產能力擴大到 3 萬噸/年,1998 年又將該裝置的生產能力擴大到 5 萬噸/年。近年來,隨著國內SBS市場的迅速擴大,2001年又再次將裝置產能擴大到10萬噸/年。

繼湖南嶽陽巴陵石化公司之後,1993年,北京燕山石化公司合成橡膠廠也采用燕山石化公司研究院技術,建成了壹套1萬噸/年SBS生產裝置。隨後的1998年,該套生產裝置的產能由1萬噸/年擴大到3萬噸/年,該套裝置基本生產純膠。2001年,公司再次擴建改造後的三條SBS生產線,總設計產能達6萬噸/年左右,可生產充油橡膠。

1997年初,茂名石化公司30萬噸/年乙烯工程合成橡膠裝置投產,該裝置設計年產量為5萬噸,分別為1萬噸/年SBS、1萬噸/年低濃、3萬噸/年溶聚丁苯,所生產的SBS產品基本為充油產品。2001年,公司對進口裝置進行改造,將兩條生產線全部改為生產SBS,設計生產能力約為5萬噸/年,裝置開發為生產SBS純膠。

據統計,到目前為止,我國****,共有三家SBS生產企業,總生產能力為21萬噸/年。其中,湖南嶽陽巴陵石化公司合成橡膠廠年產10萬噸/年SBS生產裝置是目前國內最大的SBS生產裝置,產品牌號20個;北京燕山石化公司產能6萬噸/年,產品牌號11個;茂名石化乙烯工業公司裝置產能5萬噸/年,產品牌號13個。

此外,燕山石化公司研究院自行開發成功的SBS生產技術不僅在國內兩套工業化裝置上獲得成功,還先後為意大利Enichem Elastomers公司和中國臺灣合成橡膠股份有限公司1萬噸SBS生產裝置提供成套技術轉讓。

2003年,我國SBS產量18.6萬噸,進口量約16.8萬噸,表觀消費量35.4萬噸。

1995年以來,我國SBS產量以30%的速度高速增長,但仍不能滿足國內市場快速增長的需求,進口量逐年增加。國內進口的SBS主要來自中國臺灣省,少量來自韓國、日本。

2003年,我國SBS總消費量約35萬噸,其中鞋材約21.3萬噸,約占總消費量的60.9%;瀝青改性劑消費量約6.37萬噸,占18.2%;膠粘劑4.37萬噸,占總消費量的12.5%;聚合物改性1.65萬噸,占4.7%;其他1.31萬噸,占3.7%。

按各消費領域簡述如下:

制鞋業

替代品SBS硫化橡膠和PVC制成的鞋底彈性好(受力或殘余變形小)、顏色美觀,具有良好的耐濕滑性、透氣性、耐磨性、耐低溫和耐屈曲性、不臭腳、穿著舒適等優點,對瀝青、濕滑和雪地路面具有較高的摩擦系數。廢舊 SBS 鞋底可回收再利用,成本適中。鞋底可以是半透明的牛津鞋底,也可以是色彩鮮艷的雙色鞋底,還可以制成泡沫鞋底。SBS制成的價格低廉的整體模壓帆布鞋,其重量比PVC樹脂鞋輕15-25%,摩擦系數高30%,具有優異的耐磨性和低溫柔軟性。

中國是世界上最大的鞋類產品生產國和最大的鞋類產品消費市場,在未來相當長的壹段時間內,鞋類市場仍將是國產 SBS 的主要目標市場。中國加入世貿組織後,鞋類出口配額取消,出口優勢將得到更充分的發揮。為了消除東西部地區發展的不平衡,國家開始加大對西部地區的投資力度,加快西部地區的經濟發展。未來幾年,隨著西部經濟的騰飛和人民生活水平的日益提高,對 TPR(鞋用 SBS 顆粒)制鞋的需求將逐年上升。此外,西部經濟對外開放的加快,將吸引制鞋業向西部轉移和發展,從而帶動整個西部市場對 SBS 的需求。2003年我國鞋業領域的SBS消費量約為21.3萬噸,預計2008年將達到24.7萬噸,2003-2008年的年均增長率約為3%。

瀝青改性

SBS在瀝青改性方面的應用包括防水卷材瀝青改性和道路瀝青改性兩個方面。用SBS改性的瀝青防水卷材具有良好的低溫柔韌性、自愈能力和耐久性、抗高溫流淌性、耐老化性、良好的熱穩定性和抗沖擊性等特點,可大大提高防水卷材的性能,延長其使用壽命,並能滿足重要建築物和構築物的需要。包括橋面(混凝土)、地鐵和地下通道等市政工程和水利工程在內的水池、排水溝等都得到了廣泛的應用。

目前我國改性瀝青防水卷材生產廠家眾多,其中引進生產改性瀝青防水卷材的生產線**** 15條,國內研制的生產線超過50條,總生產能力約為1.4億m2/年,2003年SBS實際消費量約為6.37萬噸。隨著我國基礎設施建設的大量投入和建設速度的加快,我國改性瀝青具有良好的發展前景,相應地對 SBS 的需求也會增長。預計到2008年我國在改性瀝青領域的SBS消費量將達到11.2萬噸,2003年至2008年的年均增長率約為12%。

聚合物改性

SBS是壹種較好的樹脂改性劑,可與PP、PE、PS、ABS等樹脂****,以提高制品的抗沖擊性和抗彎性能,多用於電器元件、汽車方向盤、保險杠、密封件等。與國外發達國家和地區相比,我國的聚合物改性產業尚處於起步階段。2003 年我國聚合物改性 SBS 的消費量約為 1.65 萬噸。隨著我國汽車工業和家電業的發展,消費者對商品的舒適性、安全性、耐久性等性能要求將逐步提高,加之我國合成樹脂工業的快速發展,國內高分子改性行業將蓬勃發展。

預計到2003-2008年,國內SBS產品在聚合物改性方面的應用將以20%以上的速度快速增長,到2008年將達到4.5萬噸的水平。

粘合劑

由於SBS在烴類溶劑中具有良好的溶解性,溶解速度快,穩定性好,內聚力大,避免了使用芳香烴類溶劑對人體健康的危害。加上 SBS 膠粘劑良好的彈性、粘接強度和低溫性能,粘度低,抗蠕變性優於壹般的 EVA、丙烯酸膠粘劑,在生活中得到了廣泛的應用。可用於生產鞋類粘合劑、冶金粉末成型劑、層壓粘合劑、木材快幹粘合劑、標簽粘合劑、膠帶粘合劑、壹次性衛生用品用粘合劑、層壓粘合劑、密封膠,以及用於掛鉤、電子元件的粘合劑,還有壹般粘合劑、通用粘合劑和膠粘劑等。

2003 年,中國膠粘劑行業實際消耗 SBS 約 4.37 萬噸。預計到2008年需求量將達到8.7萬噸,2003-2008年需求量年均增長率約為14.7%。

其他領域

SBS 還可用作玩具、家具和運動器材的主要原料;用作地板材料、汽車坐墊材料、地毯襯裏和隔音材料,以及電線電纜的外皮。此外,SBS 還可用於水泥加工、汽車制造和房屋內部裝飾以及各種軟管制造,用於光亮油、醫療器械、家用電器、管道和膠帶以及電線電纜。

2003 年,在其他領域,SBS 的國內消費量約為 13,100 噸。預計到 2008 年將達到 5 萬噸,年均增長率將超過 30%。

3工藝概述

以苯乙烯、丁二烯為原料生產SBS,采用工業鋰基引發劑陰離子溶液聚合工藝,聚合物溶液經凝聚後脫除溶劑成為固體產品,常規生產方法采用間歇聚合、濕法凝聚工藝。

目前,國外廠商正致力於開發連續聚合技術和幹法凝聚工藝。與目前的間歇聚合技術相比,連續聚合技術的主要特點是生產效率高、產品質量穩定、物耗能耗低。傳統的濕凝工藝耗水、耗能高、排汙量大,而且可能增加產品的凝膠含量,而幹凝工藝可以克服濕凝工藝的諸多缺點,是合成橡膠行業的壹次革命。

國內SBS生產工藝技術經過二十多年的發展,已具有壹定水平。2003年,采用國內工藝技術建設的SBS裝置生產能力***計為16萬噸/年。國內 SBS 生產裝置采用間歇聚合、濕法凝聚工藝,連續聚合工藝仍在發展中。前些年,國內 SBS 產品存在批次間質量不穩定、顏色較深、熔體溫度低等問題。近年來,這壹問題已基本得到解決,國內工藝生產的SBS產品質量有了很大提高,基本接近國外同類產品的質量,競爭力有所提升。

4問題與建議

雖然我國SBS研發取得了重要進展,利用自主研發的成套技術建成了兩套萬噸級生產裝置,並成功實現了向意大利Enichem彈性體公司和臺灣合成橡膠股份有限公司提供成套技術轉讓。然而,目前我國的 SBS 及其系列成套技術與國外先進技術相比,無論是在物耗、能耗還是品種牌號等方面,都還存在壹定的差距。因此,從長遠發展來看,國內還需進壹步加大SBS領域的科研投入,在物耗、能耗、生產連續性和過程控制等方面進壹步提高技術水平,同時在開發應用產品的品種、檔次和品牌的多樣性上爭取更大的突破,以增強我國SBS產業在國際市場上的參與度,提升SBS產業的整體競爭力。

目前我國SBS國內市場滿足率僅為50%左右,未來隨著需求的增加,滿足率可能會更低。這為國內SBS的發展奠定了良好的市場基礎。不過,筆者應該看到,目前國內北京燕山石化公司合成橡膠廠和嶽陽巴陵石化公司合成橡膠廠SBS裝置進壹步擴能的工作已經開展。國內壹些地區和企業也在加緊SBS項目的前期調研工作,預計未來幾年我國SBS生產裝置的產能將有較大提高。同時,國內市場將受到中國臺灣省、韓國和日本等地區和國家產品的沖擊,國內外SBS競爭將日趨激烈。因此,新型裝置必須在產品性能和生產成本上都具有競爭優勢,才能在競爭中求得生存和發展。

目前,國外SBS主要用於粘合劑和瀝青改性劑的生產,我國SBS產品主要用於生產中低檔鞋材產品。開發 SBS 的新用途、研制新牌號已迫在眉睫。隨著國家對基本建設的大量投入,高等級公路建設步伐的加快,用於道路瀝青改性的 SBS 是壹個重要的潛在市場。該項目在實施和投產後,需要進壹步加大科研力度,加強與瀝青生產廠家和公路建設部門的合作,盡快開發出適合國內實際的SBS改性道路瀝青系列品種品牌,占領這壹新的應用領域。

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