奔向“新”未來，高端合成橡膠助力國產(chǎn)輪胎“彎道超車”
核心提示：我國是世界合成橡膠第一大生產(chǎn)和消費國，其中50%以上的合成橡膠用于制造輪胎，2004年我國輪胎總產(chǎn)量躍升至世界第一。然而我國高
我國是世界合成橡膠第一大生產(chǎn)和消費國，其中50%以上的合成橡膠用于制造輪胎，2004年我國輪胎總產(chǎn)量躍升至世界第一。然而我國高端輪胎產(chǎn)量不高，已經(jīng)成為影響國內(nèi)輪胎產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級的一個重要因素。
由中國石油石油化工研究院、獨山子石化和同濟大學、大連理工大學合作開發(fā)的官能化溶聚丁苯橡膠SSBR72612F獲評中國石油和化學工業(yè)聯(lián)合會2023年度化工新材料創(chuàng)新產(chǎn)品，標志著擁有自主知識產(chǎn)權(quán)的國產(chǎn)高端新型輪胎胎面膠面世，打破了國外技術(shù)壟斷，助力國產(chǎn)輪胎實現(xiàn) “彎道超車”。
23年7月22日，獨山子石化公司消息稱，獨山子石化公司年度重點提質(zhì)增效項目——2.5萬噸/年官能化溶聚丁苯橡膠項目生產(chǎn)的新產(chǎn)品SSBR 2055DF于7月18日連續(xù)兩次分析合格改為正品包裝，標志著該項目一次開工成功。獨山子石化成為目前國內(nèi)唯一能夠連續(xù)穩(wěn)定生產(chǎn)雙端官能化溶聚丁苯橡膠（SSBR）產(chǎn)品的企業(yè)，在國內(nèi)高性能橡膠材料領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)新的突破。
當今世界，新材料產(chǎn)業(yè)是戰(zhàn)略性產(chǎn)業(yè)，也是高技術(shù)競爭的關(guān)鍵領(lǐng)域。多年來，獨山子石化公司始終堅持“低成本、差別化、樹品牌、高端化”戰(zhàn)略，以市場需求為導(dǎo)向，以推動行業(yè)發(fā)展為目標，積極進行官能化溶聚丁苯橡膠、稀土順丁橡膠、苯乙烯熱塑性彈性體等產(chǎn)品的研發(fā)及應(yīng)用推廣，涵蓋輪胎制造、樹脂改性橡膠、瀝青改性SBS、黏合劑等應(yīng)用領(lǐng)域，已在國內(nèi)一些高端橡膠生產(chǎn)領(lǐng)域占據(jù)主導(dǎo)地位。
其中，2.5萬噸/年官能化溶聚丁苯橡膠項目是獨山子石化公司年度重點提質(zhì)增效項目，也是中石油集團公司“十四五”新材料研發(fā)重點攻關(guān)課題。該項目通過引入官能團的方式，使橡膠在不同環(huán)境中表現(xiàn)出不同性質(zhì)，具有節(jié)能、環(huán)保、高抗?jié)窕院湍湍サ刃阅芴攸c，是高性能綠色環(huán)保輪胎的理想材料，能夠進一步提升輪胎性能，使生產(chǎn)的輪胎更加高效、環(huán)保、節(jié)能。
點燃星星之火——官能化專利技術(shù)出現(xiàn)
我國SSBR的研究開發(fā)始于20世紀70年代，經(jīng)過多年的發(fā)展，產(chǎn)能得到了較大的發(fā)展。
2019年世界前10的溶聚丁苯橡膠生產(chǎn)企業(yè)按產(chǎn)能排序分別為日本JSR、阿朗新科Arlanxeo、盛禧奧Trinseo、美國凡士通Firestone、日本瑞翁Zeon、米其林公司Michelin、固特異Goodyear、中石化、意大利維薩雷斯Versalis、美國Isp，其中除中石化外均為國外生產(chǎn)企業(yè)，這10大供應(yīng)商的產(chǎn)能占全球總?cè)芫鄱”较鹉z產(chǎn)能的56%。從戰(zhàn)略布局、供應(yīng)能力和技術(shù)水平上看，日本JSR、阿朗新科Arlanxeo、盛禧奧Trinseo這三家企業(yè)占據(jù)明顯優(yōu)勢，其中JSR公司在日本、泰國、匈牙利的溶聚丁苯橡膠裝置產(chǎn)能合計為22萬噸/年，是全球最大的供應(yīng)商。但從生產(chǎn)能力上看，除日本的JSR、Zeon兩家公司外，溶聚丁苯橡膠產(chǎn)能超過10噸/年的裝置均屬于歐美企業(yè)。
在過去很長時間，我國的SSBR制備一度依賴進口。截至2021年6月，中國石化累計申請丁苯橡膠相關(guān)專利79項，其中包含《一種分子鏈中端官能化SSBR及其合成方法和在輪胎胎面膠中的應(yīng)用》，該項目在2018年7月提出專利申請，并于2020年2月公開公告。
其合成方法是高乙烯基溶聚丁苯無規(guī)共聚物膠液與極性基團功能化烯烴通過過氧化物引發(fā)進行Diels-Alder反應(yīng)，所得反應(yīng)產(chǎn)物經(jīng)過水解凝聚，即得分子鏈中端官能化SSBR。將子鏈中端官能化SSBR用于輪胎胎面膠配方，相對于通用型SSBR滾動阻力改善率可達40%～45％。
而官能化SSBR材料也被應(yīng)用于電線電纜行業(yè)，2016年3月，江蘇寶安電纜有限公司通過了一項官能SSBR材料的制備專利，該專利將SSBR官能化后提高拉伸強度及斷裂伸長率，也使其帶有極性，增加了應(yīng)用領(lǐng)域。
截至2022年9月底，我國有6家企業(yè)生產(chǎn)SSBR，總產(chǎn)能為37.7萬噸/年，是僅次于美國的世界第二大SSBR生產(chǎn)國家。
2022年，我國SSBR的生產(chǎn)企業(yè)主體主要是國營企業(yè)和合資企業(yè)，其中國營企業(yè)的產(chǎn)能為24.7萬噸/年，約占總產(chǎn)能的65.52%；生產(chǎn)裝置主要集中在中國石化集團公司所屬企業(yè)和中國石油集團公司所屬企業(yè)，其中中國石化集團公司的產(chǎn)能為12.7萬噸/年，約占總產(chǎn)能的33.69%，生產(chǎn)廠家包括中國石化北京燕山石油化工公司（產(chǎn)能為3.0萬噸/年）、中國石化上海高橋石油化工公司（產(chǎn)能為6.7萬噸/年）以及中國石化巴陵石油化工公司（產(chǎn)能為3.0萬噸/年）；中國石油集團公司的產(chǎn)能為12.0萬噸/年，約占總產(chǎn)能的31.83%，生產(chǎn)廠家為中國石油獨山子石油化工公司（產(chǎn)能為12.0萬噸/年）。合資企業(yè)的產(chǎn)能為13.0萬噸/年，約占總產(chǎn)能的34.48%，生產(chǎn)廠家包括鎮(zhèn)江奇美化工有限公司（產(chǎn)能為8.0萬噸/年）和遼寧北方戴納索合成橡膠有限公司（產(chǎn)能為5.0萬噸/年）。
2022年，我國SSBR的生產(chǎn)裝置主要集中在西北、華中、華北、華東和東北地區(qū)，其中華東地區(qū)是最大的生產(chǎn)地區(qū)，產(chǎn)能為14.7萬噸/年，約占總產(chǎn)能的38.99%；其次是西北地區(qū)，產(chǎn)能為12.0萬噸/年，約占總產(chǎn)能的31.83%。此外，華北地區(qū)的產(chǎn)能為3.0萬噸/年，約占總產(chǎn)能的7.96%；東北地區(qū)的產(chǎn)能為5.0萬噸/年，約占總產(chǎn)能的13.26%；華中地區(qū)的產(chǎn)能為3.0萬噸/年，約占總產(chǎn)能的7.96%。中國石油獨山子石油化工公司是我國SSBR最大的生產(chǎn)廠家，產(chǎn)能為12.0萬噸/年，約占總產(chǎn)能的31.83 %；其次是鎮(zhèn)江奇美化工有限公司，產(chǎn)能為8.0萬噸/年，約占總產(chǎn)能的21.22%。
我國SSBR生產(chǎn)廠家采用的技術(shù)是國產(chǎn)技術(shù)和引進技術(shù)相結(jié)合，其中遼寧北方戴納索合成橡膠有限公司采用的是西班牙戴納索公司技術(shù)，中國石化上海高橋石油化工公司采用的是日本旭化成公司技術(shù)，鎮(zhèn)江奇美化工有限公司采用的是中國臺灣奇美公司技術(shù)，中國石油獨山子石油化工公司一套6.0萬噸/年裝置采用的是意大利埃尼公司技術(shù)，另外一套6.0萬噸/年裝置采用的是中國石油集團公司自行開發(fā)的技術(shù)；中國石化北京燕山石油化工公司和中國石化巴陵石油化工公司采用的是中國石化集團公司自行開發(fā)的技術(shù)。
項目團隊歷時4年技術(shù)攻關(guān)，解決了官能化試劑的設(shè)計開發(fā)、官能化試劑的純化、官能團種類及結(jié)構(gòu)與輪胎“魔鬼三角”性能(滾動阻力、抗?jié)窕澳湍バ阅?構(gòu)效關(guān)聯(lián)規(guī)律等技術(shù)難題，突破了官能化試劑制備的工程化放大、聚合工藝的穩(wěn)定控制等關(guān)鍵技術(shù)，成功實現(xiàn)了官能化溶聚丁苯橡膠SSBR72612F的工業(yè)化。
官能化溶聚丁苯橡膠工業(yè)化產(chǎn)品的門尼黏度60左右，苯乙烯含量23.5%，乙烯基含量61%，主要性能指標均達到國際同類產(chǎn)品水平。該項目打破了國外對官能化溶聚丁苯橡膠的技術(shù)壟斷，實現(xiàn)了在3.5萬噸/年工業(yè)裝置上的生產(chǎn)示范，徹底改變了我國高端胎面膠的“卡脖子”局面。
產(chǎn)品的測試情況表明，采用官能化溶聚丁苯制備的雙B級輪胎相比D、E級輪胎，滾動阻力降低10%以上。統(tǒng)計顯示，滾動阻力每降低10%，汽車油耗減少0.15升/100千米，這對于機動車降低油耗、節(jié)能減排有著非常重要的意義。
隨著自主開發(fā)技術(shù)在高性能輪胎的全面應(yīng)用，我國化石能源用量將大幅減少，助力碳達峰目標的完成。除節(jié)能減排的意義外，B級輪胎的抗?jié)窕阅茌^D、E級輪胎提高15%以上，剎車距離可縮短15%以上，可大幅減少交通事故的發(fā)生。
過去，受國外合成橡膠高端技術(shù)壟斷的影響，我國的輪胎產(chǎn)品主要集中在中低端，與國外高性能輪胎相比差2至3個等級。國外相同類型的乘用車輪胎比國產(chǎn)輪胎售價高200元/條左右。造成這一被動局面的主要原因是生產(chǎn)高端輪胎所需要的合成橡膠材料國內(nèi)不能生產(chǎn)，且研發(fā)難度極高。
近兩年來，石油化工研究院的科研人員發(fā)揮“國家隊”的作用，主動配合和協(xié)助輪胎生產(chǎn)企業(yè)做好官能化溶聚丁苯橡膠產(chǎn)品的加工應(yīng)用，助力輪胎行業(yè)的高質(zhì)量發(fā)展。2023年材料進口替代達到1萬噸/年的階段性目標。
高性能合成橡膠輪胎用胎面材料的研發(fā)及推廣應(yīng)用，表明我國已經(jīng)掌握了合成橡膠最高端合成技術(shù)，彌補了制約國產(chǎn)輪胎產(chǎn)業(yè)升級急需的基礎(chǔ)材料短板，對我國橡膠工業(yè)從大國走向強國、輪胎產(chǎn)品從中低端邁向高端提供堅實的材料基礎(chǔ)。
由中國石油石油化工研究院、獨山子石化和同濟大學、大連理工大學合作開發(fā)的官能化溶聚丁苯橡膠SSBR72612F獲評中國石油和化學工業(yè)聯(lián)合會2023年度化工新材料創(chuàng)新產(chǎn)品，標志著擁有自主知識產(chǎn)權(quán)的國產(chǎn)高端新型輪胎胎面膠面世，打破了國外技術(shù)壟斷，助力國產(chǎn)輪胎實現(xiàn) “彎道超車”。
23年7月22日，獨山子石化公司消息稱，獨山子石化公司年度重點提質(zhì)增效項目——2.5萬噸/年官能化溶聚丁苯橡膠項目生產(chǎn)的新產(chǎn)品SSBR 2055DF于7月18日連續(xù)兩次分析合格改為正品包裝，標志著該項目一次開工成功。獨山子石化成為目前國內(nèi)唯一能夠連續(xù)穩(wěn)定生產(chǎn)雙端官能化溶聚丁苯橡膠（SSBR）產(chǎn)品的企業(yè)，在國內(nèi)高性能橡膠材料領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)新的突破。
當今世界，新材料產(chǎn)業(yè)是戰(zhàn)略性產(chǎn)業(yè)，也是高技術(shù)競爭的關(guān)鍵領(lǐng)域。多年來，獨山子石化公司始終堅持“低成本、差別化、樹品牌、高端化”戰(zhàn)略，以市場需求為導(dǎo)向，以推動行業(yè)發(fā)展為目標，積極進行官能化溶聚丁苯橡膠、稀土順丁橡膠、苯乙烯熱塑性彈性體等產(chǎn)品的研發(fā)及應(yīng)用推廣，涵蓋輪胎制造、樹脂改性橡膠、瀝青改性SBS、黏合劑等應(yīng)用領(lǐng)域，已在國內(nèi)一些高端橡膠生產(chǎn)領(lǐng)域占據(jù)主導(dǎo)地位。
其中，2.5萬噸/年官能化溶聚丁苯橡膠項目是獨山子石化公司年度重點提質(zhì)增效項目，也是中石油集團公司“十四五”新材料研發(fā)重點攻關(guān)課題。該項目通過引入官能團的方式，使橡膠在不同環(huán)境中表現(xiàn)出不同性質(zhì)，具有節(jié)能、環(huán)保、高抗?jié)窕院湍湍サ刃阅芴攸c，是高性能綠色環(huán)保輪胎的理想材料，能夠進一步提升輪胎性能，使生產(chǎn)的輪胎更加高效、環(huán)保、節(jié)能。
點燃星星之火——官能化專利技術(shù)出現(xiàn)
我國SSBR的研究開發(fā)始于20世紀70年代，經(jīng)過多年的發(fā)展，產(chǎn)能得到了較大的發(fā)展。
2019年世界前10的溶聚丁苯橡膠生產(chǎn)企業(yè)按產(chǎn)能排序分別為日本JSR、阿朗新科Arlanxeo、盛禧奧Trinseo、美國凡士通Firestone、日本瑞翁Zeon、米其林公司Michelin、固特異Goodyear、中石化、意大利維薩雷斯Versalis、美國Isp，其中除中石化外均為國外生產(chǎn)企業(yè)，這10大供應(yīng)商的產(chǎn)能占全球總?cè)芫鄱”较鹉z產(chǎn)能的56%。從戰(zhàn)略布局、供應(yīng)能力和技術(shù)水平上看，日本JSR、阿朗新科Arlanxeo、盛禧奧Trinseo這三家企業(yè)占據(jù)明顯優(yōu)勢，其中JSR公司在日本、泰國、匈牙利的溶聚丁苯橡膠裝置產(chǎn)能合計為22萬噸/年，是全球最大的供應(yīng)商。但從生產(chǎn)能力上看，除日本的JSR、Zeon兩家公司外，溶聚丁苯橡膠產(chǎn)能超過10噸/年的裝置均屬于歐美企業(yè)。
在過去很長時間，我國的SSBR制備一度依賴進口。截至2021年6月，中國石化累計申請丁苯橡膠相關(guān)專利79項，其中包含《一種分子鏈中端官能化SSBR及其合成方法和在輪胎胎面膠中的應(yīng)用》，該項目在2018年7月提出專利申請，并于2020年2月公開公告。
其合成方法是高乙烯基溶聚丁苯無規(guī)共聚物膠液與極性基團功能化烯烴通過過氧化物引發(fā)進行Diels-Alder反應(yīng)，所得反應(yīng)產(chǎn)物經(jīng)過水解凝聚，即得分子鏈中端官能化SSBR。將子鏈中端官能化SSBR用于輪胎胎面膠配方，相對于通用型SSBR滾動阻力改善率可達40%～45％。
而官能化SSBR材料也被應(yīng)用于電線電纜行業(yè)，2016年3月，江蘇寶安電纜有限公司通過了一項官能SSBR材料的制備專利，該專利將SSBR官能化后提高拉伸強度及斷裂伸長率，也使其帶有極性，增加了應(yīng)用領(lǐng)域。
截至2022年9月底，我國有6家企業(yè)生產(chǎn)SSBR，總產(chǎn)能為37.7萬噸/年，是僅次于美國的世界第二大SSBR生產(chǎn)國家。
2022年，我國SSBR的生產(chǎn)企業(yè)主體主要是國營企業(yè)和合資企業(yè)，其中國營企業(yè)的產(chǎn)能為24.7萬噸/年，約占總產(chǎn)能的65.52%；生產(chǎn)裝置主要集中在中國石化集團公司所屬企業(yè)和中國石油集團公司所屬企業(yè)，其中中國石化集團公司的產(chǎn)能為12.7萬噸/年，約占總產(chǎn)能的33.69%，生產(chǎn)廠家包括中國石化北京燕山石油化工公司（產(chǎn)能為3.0萬噸/年）、中國石化上海高橋石油化工公司（產(chǎn)能為6.7萬噸/年）以及中國石化巴陵石油化工公司（產(chǎn)能為3.0萬噸/年）；中國石油集團公司的產(chǎn)能為12.0萬噸/年，約占總產(chǎn)能的31.83%，生產(chǎn)廠家為中國石油獨山子石油化工公司（產(chǎn)能為12.0萬噸/年）。合資企業(yè)的產(chǎn)能為13.0萬噸/年，約占總產(chǎn)能的34.48%，生產(chǎn)廠家包括鎮(zhèn)江奇美化工有限公司（產(chǎn)能為8.0萬噸/年）和遼寧北方戴納索合成橡膠有限公司（產(chǎn)能為5.0萬噸/年）。
2022年，我國SSBR的生產(chǎn)裝置主要集中在西北、華中、華北、華東和東北地區(qū)，其中華東地區(qū)是最大的生產(chǎn)地區(qū)，產(chǎn)能為14.7萬噸/年，約占總產(chǎn)能的38.99%；其次是西北地區(qū)，產(chǎn)能為12.0萬噸/年，約占總產(chǎn)能的31.83%。此外，華北地區(qū)的產(chǎn)能為3.0萬噸/年，約占總產(chǎn)能的7.96%；東北地區(qū)的產(chǎn)能為5.0萬噸/年，約占總產(chǎn)能的13.26%；華中地區(qū)的產(chǎn)能為3.0萬噸/年，約占總產(chǎn)能的7.96%。中國石油獨山子石油化工公司是我國SSBR最大的生產(chǎn)廠家，產(chǎn)能為12.0萬噸/年，約占總產(chǎn)能的31.83 %；其次是鎮(zhèn)江奇美化工有限公司，產(chǎn)能為8.0萬噸/年，約占總產(chǎn)能的21.22%。
我國SSBR生產(chǎn)廠家采用的技術(shù)是國產(chǎn)技術(shù)和引進技術(shù)相結(jié)合，其中遼寧北方戴納索合成橡膠有限公司采用的是西班牙戴納索公司技術(shù)，中國石化上海高橋石油化工公司采用的是日本旭化成公司技術(shù)，鎮(zhèn)江奇美化工有限公司采用的是中國臺灣奇美公司技術(shù)，中國石油獨山子石油化工公司一套6.0萬噸/年裝置采用的是意大利埃尼公司技術(shù)，另外一套6.0萬噸/年裝置采用的是中國石油集團公司自行開發(fā)的技術(shù)；中國石化北京燕山石油化工公司和中國石化巴陵石油化工公司采用的是中國石化集團公司自行開發(fā)的技術(shù)。
項目團隊歷時4年技術(shù)攻關(guān)，解決了官能化試劑的設(shè)計開發(fā)、官能化試劑的純化、官能團種類及結(jié)構(gòu)與輪胎“魔鬼三角”性能(滾動阻力、抗?jié)窕澳湍バ阅?構(gòu)效關(guān)聯(lián)規(guī)律等技術(shù)難題，突破了官能化試劑制備的工程化放大、聚合工藝的穩(wěn)定控制等關(guān)鍵技術(shù)，成功實現(xiàn)了官能化溶聚丁苯橡膠SSBR72612F的工業(yè)化。
官能化溶聚丁苯橡膠工業(yè)化產(chǎn)品的門尼黏度60左右，苯乙烯含量23.5%，乙烯基含量61%，主要性能指標均達到國際同類產(chǎn)品水平。該項目打破了國外對官能化溶聚丁苯橡膠的技術(shù)壟斷，實現(xiàn)了在3.5萬噸/年工業(yè)裝置上的生產(chǎn)示范，徹底改變了我國高端胎面膠的“卡脖子”局面。
產(chǎn)品的測試情況表明，采用官能化溶聚丁苯制備的雙B級輪胎相比D、E級輪胎，滾動阻力降低10%以上。統(tǒng)計顯示，滾動阻力每降低10%，汽車油耗減少0.15升/100千米，這對于機動車降低油耗、節(jié)能減排有著非常重要的意義。
隨著自主開發(fā)技術(shù)在高性能輪胎的全面應(yīng)用，我國化石能源用量將大幅減少，助力碳達峰目標的完成。除節(jié)能減排的意義外，B級輪胎的抗?jié)窕阅茌^D、E級輪胎提高15%以上，剎車距離可縮短15%以上，可大幅減少交通事故的發(fā)生。
過去，受國外合成橡膠高端技術(shù)壟斷的影響，我國的輪胎產(chǎn)品主要集中在中低端，與國外高性能輪胎相比差2至3個等級。國外相同類型的乘用車輪胎比國產(chǎn)輪胎售價高200元/條左右。造成這一被動局面的主要原因是生產(chǎn)高端輪胎所需要的合成橡膠材料國內(nèi)不能生產(chǎn)，且研發(fā)難度極高。
近兩年來，石油化工研究院的科研人員發(fā)揮“國家隊”的作用，主動配合和協(xié)助輪胎生產(chǎn)企業(yè)做好官能化溶聚丁苯橡膠產(chǎn)品的加工應(yīng)用，助力輪胎行業(yè)的高質(zhì)量發(fā)展。2023年材料進口替代達到1萬噸/年的階段性目標。
高性能合成橡膠輪胎用胎面材料的研發(fā)及推廣應(yīng)用，表明我國已經(jīng)掌握了合成橡膠最高端合成技術(shù)，彌補了制約國產(chǎn)輪胎產(chǎn)業(yè)升級急需的基礎(chǔ)材料短板，對我國橡膠工業(yè)從大國走向強國、輪胎產(chǎn)品從中低端邁向高端提供堅實的材料基礎(chǔ)。
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