【精品文档】我国橡胶助剂生产现状与发展趋势

我国橡胶助剂生产现状与发展趋势
一、概述
橡胶助剂是橡胶工业重要的辅助原料。按传统分类,橡胶助剂可以分为硫化助剂、防护助剂和加工助剂三大类。橡胶剂在改善橡胶加工工艺、节约能源和提高产品质量等方面起着重要的作用。
我国橡胶助剂行业经过40年的发展,形成了完善的生产、销售和研究开发体系。尤其是“九五”和“十五”期间,随着我国子午线轮胎技术的引进,大量合资和独资企业生产轮胎和高性能橡胶制品的需求,刺激和推动了我国橡胶助剂的生产与发展,促进了生产技术、品种、产量、质量及产品结构快速发展与调整,目前已基本满足国内橡胶工业的需求。
二、生产现状
据不完全统计,我国橡胶助剂总生产能力约为14万t/a,年总产量超过10万t。生产能力超过千吨的橡胶助剂企业有80余家,分布在18个省、市,形成了南京化工厂、兰州化学公司有机厂、浙江永嘉化工厂、镇江第二化工厂、甲川染料厂、湖南株州助剂厂等为代表的生产基地。
自20世纪80年代以来,橡胶助剂工业完成了20类68个新助剂产品的工业开发,产品品种由原来的100多个扩大到200多个。其中,硫化促进剂主要品种有促进剂M、DM、CZ、TBBS、D、TMTD、TETD
、TMTM、NA-22、ZDC、PX等;防老剂主要品种有防老剂4020、4010NA、4010、RD、BLE、SP、264、MB等;加工助剂有防焦剂、增粘树脂、硫化剂、塑解剂、补强树脂、分散剂等。
为了适应橡胶工业发展的需求,我国一直在调整产品结构,不断降低低效、高毒的噻唑类促进剂和萘胺类防老剂产量,提高性能优良的次磺酰胺类促进剂和对苯二胺类防老剂的产量。
近年来,我国橡胶助剂不仅满足国内橡胶工业的发展,还有一定量的出口,但总的看来,产品档次不高结构不合理,特别是子午胎用的高效低毒助剂不能满足需求,需要大量进口。
从生产总量上来看,我国促进剂和防老剂总产量分别增加了3.09万t和1.44万t。年平均增长率分别高达14%和9.4%,大大高于世界2%~3%的平均水平,说明我国橡胶助剂呈现快速发展的势头。
从进出口情况看,随着橡胶助剂行业发展,产品质量有很大提高,部分产品已经迈进世界市场,参与世界助剂市场的竞争。
橡胶助剂生产技术对于橡胶助剂行业的发展至关重要。由于近年来橡胶工业发展和市场竞争等多方面的刺激与推动,我国橡胶助剂行业开发出许多新工艺和新品种。
硫化促进剂M是重要的促进剂品种,也是生产次磺酰胺类促进剂的原料,传统采用常压法生。目前国内许多企业采用高压法工艺,近年来这一工艺已日趋完善与成熟,如兰化有机厂形成高压法1万t/a的生
产能力,大大降低了生产成本;南京化工厂引进美国高压法工艺,连续化生产东北助剂总厂对高压法工艺的精制部分进行深入的探讨,提高了收率。高
压法工艺的硫化氢气体回收正在研究之中,期望能既能消除污染,又能回收纯净的硫化氢出售,产生效益。
秋兰姆类和胍类促进剂均是经过氧化缩合反应所得,传统工艺采用次氯酸钠、亚硝酸钠等物质为氧化剂,产生大量的无机盐废水,近年来上海长江化工厂、东北助剂总厂等开发了氧气催化氧化新工艺[7~9],以氧气为氧化剂,物耗低,三废少,产品质量好。
对氨基二苯胺(简称RT培司),是生产对苯二胺类防老剂主要品种4010NA和4020的中间体,其合成工艺一直是国内外研究的热点。抚顺石化研究院在开发出苯胺边疆法合成二苯胺基础上,研制成功二苯胺一步法合成4-亚硝基二苯胺,然后加氢还原制备RT培司工艺,该工艺简单,能耗低,产品质量高,三废较少。另外,国外开发并工业化生产的硝基苯和苯胺缩合法制备对氨基二苯胺的新型绿工艺,据报道三废与传统方法比减少94%以上。
为了提高橡胶助剂环保性,以消除橡胶助剂粉尘飞扬或液体引发的环境和健康问题,现代橡胶助剂必须实现颗粒技术有了很大的进步。如兰州化工机棋研究院的挤压造粒机和北京橡胶工业研究设计院的以聚合物为载体的复合造粒技术,都获得成功;南京化工厂、山东圣奥集团、上海橡胶助剂厂、镇江
第二化工厂、常州曙光化工厂等十余家企业多人品种实现了颗粒化。
为了适应橡胶工业的发展,尤其是子午胎及环保等方面的要求,一批新型助剂产品投放市场或正在研究开发之中。
山东淄博颖汇橡胶助剂公司投产了不产生产致癌物亚硝胺市场前景良TBBS及其中间体叔丁胺。这是目前国外次磺酰胺类促进剂的主导品种。2000年3月荷泽化工有限公司与中联橡胶(集团)总公司合作,采用美国异丁烯氰化技术建高了0.2万t/a的叔丁胺装置,并计划开发促进剂TBBS,规模为0.25万t/a。
另一个不产生致癌物来硝胺且抗焦烧能力强于TBBS的橡胶促进剂TBSI也在国内许多单位进行研究(如山西化工研究院、单县化工厂、株洲助剂厂剂等)。
防老剂FR是改进型防老剂RD,其综合防护能力相当于防老剂RD的1.5倍,南京化工厂、兰化有机厂等已进行了相当长时间的跟踪与研究,技术已成熟,完全可以满足工业化生产[21]。
美国龙尼罗伊尔公司的三嗪结构防老剂Durazon37简称TAPDA,具有迁移性好、耐抽提、挥发性低等优点,是理想的防老剂,我国目前也在着手研究之中。
常州曙光化工研制生产的R系列间甲粘合体系,适应于橡胶与尼龙、聚酯、人造丝、下班纤维和镀金
属帘线的粘合。R系列产品有7个品种,均是活性给份与其它助剂复配而成。
南京曙光化工厂研制生产的将液的KH-845-4中加入50%的高耐磨炭黑制备的固体偶联剂,误应用效果明显。另外,该厂还开发了价廉物美的防老化促进剂MD和DD。
抗硫化还原、能提高橡胶制品耐热性的高温快速硫化用助剂品种已成为国内外橡胶助剂研究开发热点,山西省化工研究院开发出系列产品[26]DL-268、LH-02、LH-03等,北京橡胶形容院批准出了硫化活性剂Z-311。国外新品种AK-73、PK-900国内也在研究之中。
青岛昂记塑料科技有限公司生产的炭黑分散剂等加工体系助剂,具有应用面广,适应性好等优点。
我国橡胶助剂行业子午胎配套助剂的国产化工作也取得一定成绩,并获得国外企业和国内外资合资企业认可:如不溶性硫磺系列产品、促进剂DZ、DNBT,防焦剂CTP,微晶蜡防老剂、防老剂DTPD、分散剂FS-2000,200系列增粘树脂、被强树脂,TKO和TKB 系列增粘树脂,硅烷偶联剂等。
三、我国橡胶助剂原料走势分析
橡胶助剂快速发展刺激和带动了原料消耗量的增加,另外由于橡胶助剂产品结构加快结构调整,对原料的需求增长也不尽相同,以下将主要分析部分橡胶助剂原料的价格走势并提出未来发展投资建议。
苯胺作为最主要的橡胶助剂的原料和基础有机化工原料,未来国内需求增长迅速,近年来由于受到原料苯价格上涨的影响,国内苯胺价格上涨迅猛,2004年在华东等地区出现了苯胺供应紧张的局面。
苯胺合成主要采用硝基苯催化加氢技术,国内合成技术成熟。未来发展建议:今后建设苯胺装置能否具有竞争力和利润关键在于规模化和原料苯的来源问题,1)随着国内大型苯胺装置建设,该产品不是个高附加值产品,是要依靠规模来获取经济效益,因此起步规模最好在10万t/a以上;2)近年来全球原油价格暴涨导致国内苯资源紧张且价格高位运行,因此能否有充足苯来源是保证规模化苯胺装置经济效益的关键。3)苯胺生产需要氢气,氢气不易运输,最好能够自有或者附近有氯碱或者化肥装置副产氢气,若采用甲醇或者煤制氢,则生产成本较高。
环己胺环己胺在国内用途相对较窄,主要用于生产食品用甜昧剂甜蜜素,用于出口,另外用于合成促进剂CBS,近年来随着CBS产量增长过快,甜蜜素出121逐年递增,2003年-2004年国内环己胺供应紧张,价格走高。
环己胺合成主要采用苯胺加氢法,同时副产二环己胺,一般有苯胺生产企业进行下游深加工建设,因此没有苯胺装置或者附近没有苯胺装置企业最好不要建设环己胺生产装置,另外建设环己胺装置要采用可以调比二环己胺和环己胺技术,可以根据市场需求进行调节,同时要加快环己胺在非橡胶助剂和食品添加剂领域应用市场的开发。
叔丁胺20世纪90年代中后期国内掀起开发建设叔丁胺热潮,采用的技术也是五花八门,但是由于原料供应和工艺过程控制等问题,产品质量和生产成本始终无法与国外尤其是德国BASF公司相抗衡,因此许多企业盲目建设的叔丁胺装置被迫停产。近年来国内优质叔丁胺主要依赖进口,因此价格主要受BASF公司和国内市场需求左右。
作为性能优异环保的促进剂NS原料叔丁胺国内市场前景看好,此外在药物尤其是药物中市场也比较看好,因此国内应加快叔丁胺装置建设,其中关键在于合成技术尤其是清洁工艺异丁烯氨化法技术开发与引进,随着国内大型石油化工装置建设加快,原料异丁烯供应不是问题,若拥有成熟异丁烯氨化法合成技术,装置经济效益和市场前景应该比较好。
吗啉20世纪90年代初期由于橡胶助剂NOBS和医药工业需求强劲,吗啉成为国内炙手可热的有机中间体,当时国内合成技术不成熟,产品主要依赖进口,多数来自德国BASF 公司,20世纪90年代后期国内吗啉合成技术成熟,国内生产建设快速发展,尤其是安徽吴源化工有限公司建设万t/a级亚洲最大的吗啉生产装置,21世纪初尽管国内橡胶助剂需求量增长迅猛,但是由于促进剂NOBS涉嫌产生致癌的亚硝胺,在国外被禁用,随着国内轮胎合资进程加快和出口迅速增加,橡胶助剂消费结构也逐渐与国际接轨,因此促进剂NOBS 用量徘徊不前,甚至有几年出现负增长,从未来来看,促进剂NOBS的用量将越来越少,由于橡胶促进剂在吗啉消费结构占相当比例,因此国内吗啉市场前景并不乐观,不宜再新建装置,现有吗啉装置要加快其他下游产品开发和增加出口占有国际市场。
二乙胺,二正丁胺由于二乙胺、二正丁胺在橡胶助剂中应用所占比例较少,而且多用于生产一些辅助性的橡胶助剂,这些助剂的发展与市场前景并不看好,增长幅度不会太大。目前国内二乙胺供应充足,主要生产企业有浙江建德建业有机化工有限公司,河北宣化化肥
集团有限公司等,这两大企业均有万t/a级的二乙胺生产装置。二正丁胺是一个小吨位精细化工中间体,目前国内生产企业较少,其中浙江建德建业有机化工有限公司是主要生产企业之一,国内每年需要国外进口一定数量产品满足国内需求,因此二正丁胺市场前景较好,有一定发展空间。
防老剂rd甲基异丁基酮作为重要精细石油化工原料,主要用于溶剂和主导防老剂4020的生产,近年来随着防老剂4020需求快速增长,国内甲基异丁基酮需求快速增长,目前完全依赖进口,2004年净进口量约36000t左右。由于近年来国内需求强劲,加上原油价格暴涨,因此2004年下半年价格迅猛增长。
我国甲基异丁基酮良好市场前景是勿容置疑的,而且目前国内吉化研究所已经成功开发出1.5万t/a规模化生产装置,打破国外公司垄断,为国内生产或者引进国外技术和设备提供机会。甲基异丁基酮合成方法是丙酮一步法工艺技术,核心是双功能催化剂的制备与应用,因此建议国内企业采用国内技术或者引进国外技术与设备,建设2.3万t/a生产规模,该产品生产除了对技术要求以外,另外原料来源和下游市场也应该引起高度重视。
原料来源:丙酮,目前国内吉化、北京燕山、上海高桥均有规模化苯酚丙酮装置,因此建装置要考虑
在有规模化丙酮装置附近地区或者拥有进口化工产品码头附近丙酮来源方便地区建设;氢气,需求量较大。建议在化肥、氯碱等拥有副产氢的企业或者附近建设。当然也可以采用甲醇裂解制氢和煤制氢,但是近年来原料涨价迅猛,这样会导致生产成本增高。下游市场,由于MIBK主要应用于涂料溶剂和防老剂4020,而涂料主要生产商集中在珠江三角洲、长江三角洲和京津唐地区;而防老剂4020主要集中在江苏、山东等地。因此其装置建设应在涂料和橡胶防老剂生产比较集中的东部沿海地区。
对氨基二苯胺目前该产品经济效益较好,是用于合成性能最为优异的对苯二胺类防老剂4010NA、4020等主要中间体,而且周边国家尤其是韩国缺口较大,市场前景非常看好,近年来国内合成技术进步较快,因此价格相对平稳,只是随着主要原料苯胺上涨而上涨,每年除一定数量出口外,极少有商品量,因此无法准确统计其价格走势。目前对氨基二苯胺生产主要采用先进清洁工艺硝基苯法和传统的甲酰苯胺法生产能力各占50%,据资料报道,硝基苯法生产成本比甲酰苯胺低约3000元/t,因此今后生产与建设关键在于是否掌握成熟的硝基苯法工艺技术,同时建设规模应在5000t/a以上,并配套建设橡胶防老剂4020等,才具有一定市场竞争力。
二苯胺近几年国内二苯胺生产能力与技术都得到快速发展,目前国内主要由南通海安飞亚公司独家生产,采用先进的苯胺连续缩合法,二苯胺在橡胶助剂用量较小,也主要由海安飞亚公司配套生产国内市场对二苯胺需求较少,该公司产品近80%用于出口,国内商品量极少,准确价格走势无法统计。其价格也基本随着苯胺价格进行波动,其变化幅度甚至小于苯胺价格波动。由于国内严重供过于求,因
此未来不鼓励新建二苯胺生产装置。
四、存在问题
1 品种少,结构不合理
我国橡胶助剂品种少:促进剂噻唑类、次磺酰胺类、秋兰姆类分别有2种、4种和2种,而发达国家则分别有11、1412种;防老剂对苯二胺类、喹啉类分别为5种和3种,而发达国家分别有20种和9种。说明我国橡胶助剂主要品种与发达国家相去甚远,说明我国橡胶助剂精细化程度不同。
我国橡胶助剂产品结构虽然经过十年的调整,但与世界水平相比仍然显得不尽合理。
世界次磺酰胺类、噻唑类、秋兰姆类促进剂构成比分别为54.8%、28.6%、16.7%,而我国分别为16.3%、39.6%、9.3%;世界对苯二胺类、喹啉类、萘胺类防老剂构成比分别为45.5%、21.2%、0%,我国分别为26.3%、26.4%、12%。我国性能优良的次磺酰胺类促进剂和对苯二胺类防老剂比例明显低于世界平均水平,而工业发达国家次磺酰胺类促进剂和对苯二胺类防老剂同分别占促进剂总量和防老剂总量的60%~70%,我国与之相比差距更大。
我国防老剂与促进剂产量的构成比也不保理(这也是评价橡胶助剂工业总体水平的一个主要参考指标),发达国家防老剂和促进产量的比例为1.57,而我国则仅为0.6。防/促比的颠倒,不符合现代橡胶
工业发展的水平。
2 技术落后,规模较小
我国橡胶助剂总体水平较落后,尤其原料及中间体的配套还有一定差距。技术难度要求较高的对苯二胺类防老剂仅有少数厂家生产,而技术难度相对较低的防老剂RD生产厂点却遍地开发,盲目上马。
生产重要的对苯二胺为防老剂4010NA和4020的中间体以氨基二苯胺,国外发达国家均采用边疆加氢不原法,有的已经采用硝基苯和苯胺综合的清洁工艺,而国内还是主要采用落后的间歇法硫化碱还原甲酰苯胺法生产,产品杂质含量大,严重影响了后续防老剂的产品质量,环境污染严重。
国外防老剂主导产品4020,我国生产技术工落后,新产品成本远远高于国外,质量较差,其原料甲基异丁基酮国内生产技术落后,能力不足,难以满足生产需要。
国外促进剂主导新产品TBBS,在原料叔丁胺方面困扰我国助剂行业多年,近年来虽取得一定的突破,但在成车等方面与国外比还有一定差距,有待进一步加强。
相对而言,防老剂生产难度较大,生产企业较少,而促进剂生产难度较小,生产企业较多,因而防/促比的颠倒,从某种意义上说,印证了我国橡胶助剂总体技术水平较差。
另外,我国大部分助剂企业生产能力在千吨左右,有的只有数百吨,只有极少数勉强达到万吨级规模。而国外主要企业均为万吨级规模,因此国内橡胶助剂规模化生产任重道远。
3 环保意识淡薄
21世纪是绿化工时代,环境保护在今后化工生产中显重尤为关键,如发达国家已经停止使用致癌的萘胺类防老剂和产生致癌物亚硝胺的促胺为原料的促进剂如NOBS、DIBS等的生产,而我国萘胺类防老剂则仍占有一定的比例,次磺酰胺类促进剂主导产品仍是NOBS。
我国橡胶助剂生产企业由于规模普遍较小,因而没有处理三废的经济和技术能力,盲目生产,对环境造成很大的危害。
目前国家没有相应的法规出台,因此大量具有毒性的橡胶助剂产品还在使用之中。
为了避免粉尘污染,发达国家需要造粒的品种几乎全部都进行造粒,而我国则少数厂家少数产品进行造粒等后处理。

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