2022-04-20 09:49:27

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苯乙烯-丁二烯-苯乙烯,是一种热塑性弹性体

基本信息

  • 中文名称

    苯乙烯-丁二烯-苯乙烯

  • 外文名称

    Styreneic Block Copolymers

  • 外观

    热塑性弹性体

  • 简称

    SBCs

折叠 编辑本段 产品概述

苯乙烯系热塑性弹性体(又称为苯乙烯系嵌段共聚物Styreneic Block Copolymers,简称SBCs),是世界产量最大、与橡胶性能最为相似的一种热塑性弹性体。SBCs系列品种中主要有4种类型,即:苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物(SBS);苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯嵌段共聚物(SIS);苯乙烯-乙烯-丁烯-苯乙烯嵌段共聚物(SEBS);苯乙烯-乙烯-丙烯-苯乙烯型嵌段共聚物(SEPS)。SEBS和SEPS分别是SBS和SIS的加氢共聚物。

SBS苯乙烯类热塑性弹性体是是SBCs中产量最大(占70%以上)、成本最低、应用较广的一个品种,是以苯乙烯、丁二烯为单体的三嵌段共聚物,兼有塑料和橡胶的特性,被称为"第三代合成橡胶"。与丁苯橡胶相似,SBS可以和水、弱酸、碱等接触,具有优良的拉伸强度,表面摩擦系数大,低温性能好,电性能优良,加工性能好等特性,成为消费量最大的热塑性弹性体

SBS在加工应用拥有热固性橡胶无法比拟的优势:

(1)可用热塑性塑料加工设备进行加工成型,如挤压、注射、吹塑等,成型速度比传统硫化橡胶工艺快;

(2)不需硫化,可省去一般热固性橡胶加工过程中的硫化工序,因而设备投资少,生产能耗低、工艺简单,加工周期短,生产效率高,加工费用低;

(3)加角余料可多次回收利用,节省资源,有利于环境保护。

SBS主要用于橡胶制品、树脂改性剂、粘合剂和沥青改性剂四大应域。在橡胶制品方面,SBS模压制品主要用于制鞋(鞋底)工业,挤出制品主要用于胶管和胶带;作为树脂改性剂,少量SBS分别与聚丙烯(PP)、聚乙烯(PE)、聚苯乙烯(PS)共混可明显改善制品的低温性能和冲击强度;SBS作为粘合剂具有高固体物质含量、快干、耐低温的特点;SBS作为建筑沥青和道路沥青的改性剂可明显改进沥青的耐候性和耐负载性能。

我国SBS的生产能力21万吨/年,而国内市场的需求则已却超过了35万吨,国内市场缺口较大,产品具有良好的市场发展前景。

折叠 编辑本段 国外市场分析

世界SBS产品工业化生产始于20世纪60年代。1963年美国Philips石油公司首次用偶联法生产出线型SBS共聚物,商品名Solprene。1965年美国Shell公司采用负离子聚合技术以三步顺序加料法开发出同类产品并实现工业化生产,商品名Kraton D。1967年花兰Philips公司开发出星型(或放射型)SBS产品,1972年美国Shell公司又开发出SBS的加氢产品(SEBS)。1973年,Philips公司推出了星型SBS产品。1980年,Firestone公司推出商品名为Streon的SBS产品,该产品的苯乙烯结合量为43%,产品有较高的熔融指数,主要用于塑料改性和热熔粘合剂。随后,日本的旭化成公司、意大利的Anic公司、比利时的Petrochim公司等也相继开发出SBS产品。

进入20世纪90年代以后,随着SBS应用领域的不断扩大,世界SBS生产发展迅猛,许多国家的石油化工企业都先后建成SBS生产装置。尤其在1994-1995年期间,由于Shell公司位美国俄亥俄州的SBS生产装置发生爆炸,造成世界市场上SBS供应紧张,由此引发了世界SBS生产能力的快速增长,特别是东亚和东南亚地区,如我国台湾省、韩国等地新建了一批大型SBS生产装置。此外,随着苯乙烯嵌段共聚物热塑性弹性体应用领域的不断扩大,市场需求增长加快,进而推动生产装置能力的快速增长。1992-2002年期间世界SBS生产能力年均增长速度达到8.04%,世界SBS生产能力已由1992年的60万吨/年增长至2002年的130万吨/年。

世界上有美国、意大利、中国、中国台湾省、比利时、法国、德国、日本、韩国等约12个国家和地区生产SBS产品。

1995-2002年世界SBS消费的年均增长速度约6.6%,到2002年已由1992年的56.7万吨增长至89万吨的水平,增长速度明显高于其它合成橡胶品种。

世界SBS主要应用于制鞋、粘合剂、沥青改性和聚合物改性。在不同的国家和地区各应用领域所占比例有所不同。在北美和西欧,SBS的最大应用领域是沥青改性,其次是粘合剂和鞋类;日本SBS主要用于聚合物改性和粘合剂,其次是沥青改性;而在中国和东南亚地区SBS的最大消费领域则是制鞋业。

预计2002-2007年间,世界SBS产品消费年均增长率约为5-6%,到2007年其消费量将达到115-120万吨。美国、西欧和日本等发达国家的消费增长趋缓,而亚太地区将成为SBS新一轮发展的中心。

2.2 国内市场分析

我国从20世纪70年代中期开始对SBS进行研究开发,北京燕山石油化工公司研究院、兰州石油化工公司研究院、北京化工研究院、轻工业部制鞋所等单位均对SBS产品科研开发做了大量的工作。1984年4月燕山石化公司研究院千吨级SBS中试生产技术获得成功,随后又开发出万吨级成套工业技术。

1989年湖南岳阳巴陵石油化工公司合成橡胶厂采用燕山石化公司研究院的技术,建成国内第一套1.0万吨/年SBS生产装置,并于1990年全 面投产,结束了我国SBS产品长期完全依赖进口的局面。1996年底,岳阳石油化工总厂将SBS装置生产能力扩建至3万吨/年,1998年又将装置生产能力扩建至5万吨/年。近年随着国内SBS市场的迅速扩大,2001年又再次将装置能力扩大到10万吨/年。

继湖南岳阳巴陵石油化工公司之后,1993年北京燕山石油化工公司合成橡胶厂也采用燕山石化公司研究院技术,建成了一套年产1万吨/年SBS生产装置。随后在1998年,将该生产装置的能力从1万吨/年扩大到3万吨/年,装置基本上是生产纯胶。2001年公司再次经过扩建改造,建成三条SBS生产线,总设计能力6万吨/年左右,可生产充油胶。

1997年初,茂名石化公司30万吨/年乙烯工程合成橡胶装置投产,装置设计为年产5万吨,分别为1万吨/年 SBS、1万吨/年低顺、3万吨/年溶聚丁苯,其SBS产品基本为充油产品。2001年该公司对进口装置进行改造,2条生产线改为都生产SBS,设计生产能力为5万吨/年左右,装置开发生产SBS纯胶。

据此,我国共有3家SBS生产企业,总生产能力为21万吨/年。其中湖南岳阳巴陵石油化工公司合成橡胶厂年产10万吨/年的SBS生产装置是国内最大SBS生产装置,产品牌号20个;北京燕山石化公司能力6万吨/年,产品牌号11号;茂名石化乙烯工业公司装置能力5万吨/年,产品牌号13个。

此外,燕山石化公司研究院自行研制开发成功的SBS生产技术不仅在国内两套工业化装置上取得成功,还先后为意大利Enichem Elastomers公司和中国台湾合成橡胶股份有限公司提供了万吨级SBS生产装置成套技术的转让。

2003年我国SBS的产量18.6万吨,进口约16.8万吨,表观消费35.4万吨。

1995年以来,我国SBS产量以30%的速度高速增长,但还是不能满足国内市场快速增长的需求,进口量逐年增加。国内进口的SBS主要来自我国台湾省,少量来自韩国、日本。

2003年我国SBS总消费量约35万吨,其中鞋用料约21.3万吨,约占总消费量60.9%;沥青改性剂消费量约6.37万吨,占18.2%;粘合剂4.37万吨,占总消费量的12.5%;聚合物改性1.65万吨,占4.7%;其它1.31万吨,占3.7%。

折叠 编辑本段 各个消费领域简述

折叠 制鞋业

用SBS代替硫化橡胶聚氯乙烯制作的鞋底弹性好(受力或残余变形小)、色彩美观,具有良好的抗湿滑性、透气性、耐磨性、低温性和耐曲挠性,不臭脚,穿着舒适等优点,对沥青路面、潮湿及积雪路面有较高的摩擦系数。废SBS鞋底可回收再利用,成本适中。鞋底式样可为半透明的牛筋底或色彩鲜艳的双色鞋底,也可制成发泡鞋底。用SBS制成的价廉的整体模压帆布鞋,其重量比聚氯乙烯树脂鞋轻15-25%,摩擦系数高30%,具有优良的耐磨性和低温柔软性。SBS所具有这些优良性能,使得它在制鞋业中的应用十分广泛。

我国是世界上最大的鞋类产品生产国和最大的鞋类产品消费市场,今后相当时间内,鞋料市场仍将是国内SBS主要的目标市场。中国加入WTO后,鞋类出口配额取消,出口优势将得到更充分地发挥。为了消除东、西部地区发展的不平衡,国家已开始加大对西部地区的投入,以加速其经济的发展。在未来几年内,随着西部经济的起飞和人民生活水平的日益提高,人们对以TPR(SBS鞋用粒料)为原料的鞋的需求将逐年上升。另外,西部经济对外开放加快,将吸引鞋业向西部转移和发展,从而带动整个西部市场对SBS的需求。2003年在制鞋业领域我国SBS的消费量约为21.3万吨,预计到2008年将达到24.7万吨,2003-2008年的年均增长率约为3%。

折叠 沥青改性

SBS在沥青改性中的应用包括防水卷材沥青改性以及道路沥青改性两个方面。用SBS改性的沥青防水卷材具有低温屈挠性好、自愈合能力和耐久性好、抗高温流动、耐老化、热稳定性好以及耐冲击等特点,可以大大提高防水卷材的性能,延长其使用寿命,可满足重要建筑物和构筑物的需要。在包括桥面(混凝土)、地铁以及地下通道等的市政工程以及包括水池、水渠等的水利工程方面得到了广泛地应用。

我国有很多改性沥青防水卷材生产厂家,其中引进投产的改性沥青防水卷材生产线共有15条,国内自行开发的生产线有50多条,总生产能力约为1.4亿m2/年,2003年实际消耗SBS约6.37万吨。随着我国基础设施建设的大量投入和建设的加快,我国改性沥青具有良好的发展前景,相应地SBS的需求将随之增长。预计到2008年在改性沥青领域SBS的消费量将达到11.2万吨,2003至2008年均增长率约为12%。

折叠 聚合物改性

SBS是较好的树脂改性剂,可与PP、PE、PS、ABS等树脂共混,以改善制品的抗冲击性能和屈挠性能,这类产品多用于电气元件、汽车方向盘、保险杠、密封件等。与国外发达国家和地区相比,我国的聚合物改性行业尚处于起步阶段。2003年我国聚合物改性方面SBS的消费量约为1.65万吨。随着我国汽车工业和家电产业的发展,消费者对商品的舒适性、安全性、耐用性等性能要求将逐步提高,加上我国合成树脂工业的快速发展,国内聚合物改性行业将得到蓬勃发展。

预计到2003-2008年间,国内SBS产品在聚合物改性的应用将以20%以上的速度快速增长,到2008年将达到4.5万吨的水平。

粘合剂

由于SBS在烃类溶剂中具有很好的溶解能力,溶解快、稳定性好、内聚力强,避免了用芳香烃溶剂对人体健康的危害。加上SBS胶粘剂良好的弹性、粘接强度和低温性能,粘度低、抗蠕变性能优于一般EVA类、丙烯酸系粘合剂,在生活中得了广泛的应用。可用于生产鞋用粘合剂、冶金粉末成型剂、裱胶粘合剂、木材快干胶、标签、胶带用胶、一次性卫生用品用胶、复膜粘合剂、密封胶以及用于挂钩、电子元件以及一般强力胶、万能胶以及不干胶等。

2003年我国胶粘剂行业实际消耗SBS约4.37万吨。预计到2008年需求量将达到8.7万吨,2003-2008年需求量的年均增长率约为14.7%。

其它领域

SBS还可用作玩具、家具和运动设备的主要原料;用作地板材料、汽车座垫材料、地毯底层和隔音材料以及电线和电缆外皮。此外,SBS还可用于水泥加工、汽车制造和房屋内装修以及各种胶管的制造,用于亮油、医疗器件、家用电器、管带以及电线电缆等方面。

2003年在其它领域中,国内SBS的消费量约为1.31万吨。预计到2008年将达到5万吨,年均增长率高达30%以上。

折叠 工艺概况

以苯乙烯、丁二烯为原料生产SBS,工业上采用锂系引发剂阴离子溶液聚合工艺,聚合物溶液经凝聚脱除溶剂后成为固体产物,常规生产方法采用间歇聚合、湿法凝聚工艺。

国外生产厂商致力于开发连续聚合技术及干法凝聚工艺。与现行的间歇聚合技术相比,连续聚合技术的主要特点是生产效率高,产品质量稳定,物耗和能源消耗低。常规湿法凝聚工艺用水量大,能耗高,污水量较大,并有可能增加产品中凝胶含量,而干法凝聚工艺则可克服湿法凝聚工艺的诸多缺陷,是合成橡胶业界的一次革命。

国内SBS生产工艺技术经过二十多年的开发,已具一定水平。2003年,采用国产化技术建设的SBS装置生产能力共计16万吨/年。国产化SBS生产装置采用间歇聚合、湿法凝聚工艺,连续聚合工艺仍在开发中。前些年,国产SBS产品存在批次间质量不稳定、色泽较深、熔融温度偏高等问题。近年这一问题基本得到解决,国产技术生产的SBS产品质量已有较大改进,基本接近国外同类产品质量,竞争力有所提高。

4 问题及建议

虽然我国SBS的研究开发已经取得重要进展,使用自己开发的成套技术建成了两套万吨级的生产装置,并成功地实现了向意大利Enichem Elastomers公司和中国台湾合成橡胶股份有限公司提供了成套技术转让。但是我国SBS及其系列产品成套技术与国外技术相比,无论在物耗、能耗还是品种牌号等方面仍存在一定的差距。因此,从长远发展来看,国内还需要进一步加大SBS领域的科研投入,在物耗、能耗,生产的连续性及工艺控制进一步提高技术水平,同时在产品的应用开发,品种、牌号的多样性上争取获得更大突破,以增强我国SBS行业参与国际市场的整体竞争力。

我国SBS国内市场满足率仅为50%左右,今后随着需求量的增加,满足率还可能更低。这为国内SBS的发展奠定良好的市场基础。然而我应该看到,国内北京燕山石化公司合成橡胶厂和岳阳 巴陵石化公司合成橡胶厂SBS装置进一步扩能的工作已经展开。国内一些地区和企业也正在加紧对SBS项目的前期研究工作,预计在今后几年内我国SBS生产装置能力将会有较大的提高。同时国内市场必将受到中国台湾省、韩国及日本等地区和国家产品的冲击,国内国际SBS的竞争将日趋激烈。因此新建装置必须在产品性能及生产成本均具竞争优势,才能在竞争中得以生存和发展。

国外SBS主要用于粘接剂及沥青改性剂的生产,而我国SBS产品则主要用于生产档次较低的鞋料产品。开发SBS的新用途、进行新牌号的研制已迫在眉睫。随着国家对基本建设的大量投入,高等级公路建设步伐的加快,SBS用于道路沥青改性是一重要的潜在市场。本项目在实施及投产后,需进一步加大科研力度,加强与沥青生产厂家以及道路施工部门之间的合作,尽快开发出适合国内实际的SBS改性道路沥青系列品种牌号,占领这一新的应用领域。

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