1 產(chǎn)品概述
苯乙烯系熱塑性彈性體（又稱為苯乙烯系嵌段共聚物Styreneic Block Copolymers，簡稱SBCs），目前是世界產(chǎn)量最大、與橡膠性能最為相似的一種熱塑性彈性體。目前，SBCs系列品種中主要有4種類型，即：苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物（SBS）；苯乙烯-異戊二烯-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分別是SBS和SIS的加氫共聚物。
SBS苯乙烯類熱塑性彈性體是是SBCs中產(chǎn)量最大（占70%以上）、成本最低、應(yīng)用較廣的一個品種，是以苯乙烯、丁二烯為單體的三嵌段共聚物，兼有塑料和橡膠的特性，被稱為“第三代合成橡膠”。與丁苯橡膠相似，SBS可以和水、弱酸、堿等接觸，具有優(yōu)良的拉伸強度，表面摩擦系數(shù)大，低溫性能好，電性能優(yōu)良，加工性能好等特性，成為目前消費量最大的熱塑性彈性體。
SBS在加工應(yīng)用擁有熱固性橡膠無法比擬的優(yōu)勢：
（1）可用熱塑性塑料加工設(shè)備進行加工成型，如擠壓、注射、吹塑等，成型速度比傳統(tǒng)硫化橡膠工藝快；
（2）不需硫化，可省去一般熱固性橡膠加工過程中的硫化工序，因而設(shè)備投資少，生產(chǎn)能耗低、工藝簡單，加工周期短，生產(chǎn)效率高，加工費用低；
（3）加角余料可多次回收利用，節(jié)省資源，有利于環(huán)境保護。
目前SBS主要用于橡膠制品、樹脂改性劑、粘合劑和瀝青改性劑四大應(yīng)域。在橡膠制品方面，SBS模壓制品主要用于制鞋（鞋底）工業(yè)，擠出制品主要用于膠管和膠帶；作為樹脂改性劑，少量SBS分別與聚丙烯（PP）、聚乙烯（PE）、聚苯乙烯（PS）共混可明顯改善制品的低溫性能和沖擊強度；SBS作為粘合劑具有高固體物質(zhì)含量、快干、耐低溫的特點；SBS作為建筑瀝青和道路瀝青的改性劑可明顯改進瀝青的耐候性和耐負載性能。
目前我國SBS的生產(chǎn)能力21萬噸/年，而國內(nèi)市場的需求則已卻超過了35萬噸，國內(nèi)市場缺口較大，產(chǎn)品具有良好的市場發(fā)展前景。
2 國內(nèi)外市場需求現(xiàn)狀及預(yù)測
2.1 國外市場分析
世界SBS產(chǎn)品工業(yè)化生產(chǎn)始于20世紀60年代。1963年美國Philips石油公司首次用偶聯(lián)法生產(chǎn)出線型SBS共聚物，商品名Solprene。1965年美國Shell公司采用負離子聚合技術(shù)以三步順序加料法開發(fā)出同類產(chǎn)品并實現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)，商品名Kraton D。1967年花蘭Philips公司開發(fā)出星型（或放射型）SBS產(chǎn)品，1972年美國Shell公司又開發(fā)出SBS的加氫產(chǎn)品（SEBS）。1973年，Philips公司推出了星型SBS產(chǎn)品。1980年，Firestone公司推出商品名為Streon的SBS產(chǎn)品，該產(chǎn)品的苯乙烯結(jié)合量為43%，產(chǎn)品有較高的熔融指數(shù)，主要用于塑料改性和熱熔粘合劑。隨后，日本的旭化成公司、意大利的Anic公司、比利時的Petrochim公司等也相繼開發(fā)出SBS產(chǎn)品。
進入20世紀90年代以后，隨著SBS應(yīng)用領(lǐng)域的不斷擴大，世界SBS生產(chǎn)發(fā)展迅猛，許多國家的石油化工企業(yè)都先后建成SBS生產(chǎn)裝置。尤其在1994-1995年期間，由于Shell公司位美國俄亥俄州的SBS生產(chǎn)裝置發(fā)生爆炸，造成世界市場上SBS供應(yīng)緊張，由此引發(fā)了世界SBS生產(chǎn)能力的快速增長，特別是東亞和東南亞地區(qū)，如我國臺灣省、韓國等地新建了一批大型SBS生產(chǎn)裝置。此外，隨著近幾年苯乙烯嵌段共聚物熱塑性彈性體應(yīng)用領(lǐng)域的不斷擴大，市場需求增長加快，進而推動生產(chǎn)裝置能力的快速增長。1992-2002年期間世界SBS生產(chǎn)能力年均增長速度達到8.04%，世界SBS生產(chǎn)能力已由1992年的60萬噸/年增長至2002年的130萬噸/年。
目前世界上有美國、意大利、中國、中國臺灣省、比利時、法國、德國、日本、韓國等約12個國家和地區(qū)生產(chǎn)SBS產(chǎn)品。
1995-2002年世界SBS消費的年均增長速度約6.6%，到2002年已由1992年的56.7萬噸增長至89萬噸的水平，增長速度明顯高于其它合成橡膠品種。
世界SBS主要應(yīng)用于制鞋、粘合劑、瀝青改性和聚合物改性。在不同的國家和地區(qū)各應(yīng)用領(lǐng)域所占比例有所不同。在北美和西歐，SBS的最大應(yīng)用領(lǐng)域是瀝青改性，其次是粘合劑和鞋類；日本SBS主要用于聚合物改性和粘合劑，其次是瀝青改性；而在中國和東南亞地區(qū)SBS的最大消費領(lǐng)域則是制鞋業(yè)。
預(yù)計2002-2007年間，世界SBS產(chǎn)品消費年均增長率約為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(fā)達國家的消費增長趨緩，而亞太地區(qū)將成為SBS新一輪發(fā)展的中心。
2.2 國內(nèi)市場分析
我國從20世紀70年代中期開始對SBS進行研究開發(fā)，北京燕山石油化工公司研究院、蘭州石油化工公司研究院、北京化工研究院、輕工業(yè)部制鞋所等單位均對SBS產(chǎn)品科研開發(fā)做了大量的工作。1984年4月燕山石化公司研究院千噸級SBS中試生產(chǎn)技術(shù)獲得成功，隨后又開發(fā)出萬噸級成套工業(yè)技術(shù)。
1989年湖南岳陽巴陵石油化工公司合成橡膠廠采用燕山石化公司研究院的技術(shù)，建成國內(nèi)第一套1.0萬噸/年SBS生產(chǎn)裝置，并于1990年全 面投產(chǎn)，結(jié)束了我國SBS產(chǎn)品長期完全依賴進口的局面。1996年底，岳陽石油化工總廠將SBS裝置生產(chǎn)能力擴建至3萬噸/年，1998年又將裝置生產(chǎn)能力擴建至5萬噸/年。近年隨著國內(nèi)SBS市場的迅速擴大，2001年又再次將裝置能力擴大到10萬噸/年。
繼湖南岳陽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膠廠也采用燕山石化公司研究院技術(shù)，建成了一套年產(chǎn)1萬噸/年SBS生產(chǎn)裝置。隨后在1998年，將該生產(chǎn)裝置的能力從1萬噸/年擴大到3萬噸/年，裝置基本上是生產(chǎn)純膠。2001年公司再次經(jīng)過擴建改造，建成三條SBS生產(chǎn)線，總設(shè)計能力6萬噸/年左右，可生產(chǎn)充油膠。
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(chǎn)，裝置設(shè)計為年產(chǎn)5萬噸，分別為1萬噸/年 SBS、1萬噸/年低順、3萬噸/年溶聚丁苯，其SBS產(chǎn)品基本為充油產(chǎn)品。2001年該公司對進口裝置進行改造，2條生產(chǎn)線改為都生產(chǎn)SBS，設(shè)計生產(chǎn)能力為5萬噸/年左右，裝置開發(fā)生產(chǎn)SBS純膠。
據(jù)此，到目前為止我國共有3家SBS生產(chǎn)企業(yè)，總生產(chǎn)能力為21萬噸/年。其中湖南岳陽巴陵石油化工公司合成橡膠廠年產(chǎn)10萬噸/年的SBS生產(chǎn)裝置是目前國內(nèi)最大SBS生產(chǎn)裝置，產(chǎn)品牌號20個；北京燕山石化公司能力6萬噸/年，產(chǎn)品牌號11號；茂名石化乙烯工業(yè)公司裝置能力5萬噸/年，產(chǎn)品牌號13個。
此外，燕山石化公司研究院自行研制開發(fā)成功的SBS生產(chǎn)技術(shù)不僅在國內(nèi)兩套工業(yè)化裝置上取得成功，還先后為意大利Enichem Elastomers公司和中國臺灣合成橡膠股份有限公司提供了萬噸級SBS生產(chǎn)裝置成套技術(shù)的轉(zhuǎn)讓。
2003年我國SBS的產(chǎn)量18.6萬噸，進口約16.8萬噸，表觀消費35.4萬噸。
1995年以來，我國SBS產(chǎn)量以30%的速度高速增長，但還是不能滿足國內(nèi)市場快速增長的需求，進口量逐年增加。國內(nèi)進口的SBS主要來自我國臺灣省，少量來自韓國、日本。
2003年我國SBS總消費量約35萬噸，其中鞋用料約21.3萬噸，約占總消費量60.9%；瀝青改性劑消費量約6.37萬噸，占18.2%；粘合劑4.37萬噸，占總消費量的12.5%；聚合物改性1.65萬噸，占4.7%；其它1.31萬噸，占3.7%。
按各個消費領(lǐng)域簡述如下：
制鞋業(yè)
用SBS代替硫化橡膠和聚氯乙烯制作的鞋底彈性好(受力或殘余變形小)、色彩美觀，具有良好的抗?jié)窕�、透氣性、耐磨性、低溫性和耐曲撓性，不臭腳，穿著舒適等優(yōu)點，對瀝青路面、潮濕及積雪路面有較高的摩擦系數(shù)。廢SBS鞋底可回收再利用，成本適中。鞋底式樣可為半透明的牛筋底或色彩鮮艷的雙色鞋底，也可制成發(fā)泡鞋底。用SBS制成的價廉的整體模壓帆布鞋，其重量比聚氯乙烯樹脂鞋輕15-25%,摩擦系數(shù)高30%，具有優(yōu)良的耐磨性和低溫柔軟性。SBS所具有這些優(yōu)良性能，使得它在制鞋業(yè)中的應(yīng)用十分廣泛。
我國是世界上最大的鞋類產(chǎn)品生產(chǎn)國和最大的鞋類產(chǎn)品消費市場，今后相當時間內(nèi)，鞋料市場仍將是國內(nèi)SBS主要的目標市場。中國加入WTO后，鞋類出口配額取消，出口優(yōu)勢將得到更充分地發(fā)揮。為了消除東、西部地區(qū)發(fā)展的不平衡，國家已開始加大對西部地區(qū)的投入，以加速其經(jīng)濟的發(fā)展。在未來幾年內(nèi)，隨著西部經(jīng)濟的起飛和人民生活水平的日益提高，人們對以TPR（SBS鞋用粒料）為原料的鞋的需求將逐年上升。另外，西部經(jīng)濟對外開放加快，將吸引鞋業(yè)向西部轉(zhuǎn)移和發(fā)展，從而帶動整個西部市場對SBS的需求。2003年在制鞋業(yè)領(lǐng)域我國SBS的消費量約為21.3萬噸，預(yù)計到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在瀝青改性中的應(yīng)用包括防水卷材瀝青改性以及道路瀝青改性兩個方面。用SBS改性的瀝青防水卷材具有低溫屈撓性好、自愈合能力和耐久性好、抗高溫流動、耐老化、熱穩(wěn)定性好以及耐沖擊等特點，可以大大提高防水卷材的性能，延長其使用壽命，可滿足重要建筑物和構(gòu)筑物的需要。在包括橋面(混凝土)、地鐵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廣泛地應(yīng)用。
目前我國有很多改性瀝青防水卷材生產(chǎn)廠家，其中引進投產(chǎn)的改性瀝青防水卷材生產(chǎn)線共有15條，國內(nèi)自行開發(fā)的生產(chǎn)線有50多條，總生產(chǎn)能力約為1.4億m2/年，2003年實際消耗SBS約6.37萬噸。隨著我國基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的大量投入和建設(shè)的加快，我國改性瀝青具有良好的發(fā)展前景，相應(yīng)地SBS的需求將隨之增長。預(yù)計到2008年在改性瀝青領(lǐng)域SBS的消費量將達到11.2萬噸，2003至2008年均增長率約為12%。
聚合物改性
SBS是較好的樹脂改性劑，可與PP、PE、PS、ABS等樹脂共混，以改善制品的抗沖擊性能和屈撓性能，這類產(chǎn)品多用于電氣元件、汽車方向盤、保險杠、密封件等。與國外發(fā)達國家和地區(qū)相比，我國的聚合物改性行業(yè)尚處于起步階段。2003年我國聚合物改性方面SBS的消費量約為1.65萬噸。隨著我國汽車工業(yè)和家電產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，消費者對商品的舒適性、安全性、耐用性等性能要求將逐步提高，加上我國合成樹脂工業(yè)的快速發(fā)展，國內(nèi)聚合物改性行業(yè)將得到蓬勃發(fā)展。
預(yù)計到2003-2008年間，國內(nèi)SBS產(chǎn)品在聚合物改性的應(yīng)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
由于SBS在烴類溶劑中具有很好的溶解能力，溶解快、穩(wěn)定性好、內(nèi)聚力強，避免了用芳香烴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、抗蠕變性能優(yōu)于一般EVA類、丙烯酸系粘合劑，在生活中得了廣泛的應(yīng)用�？捎糜谏a(chǎn)鞋用粘合劑、冶金粉末成型劑、裱膠粘合劑、木材快干膠、標簽、膠帶用膠、一次性衛(wèi)生用品用膠、復(fù)膜粘合劑、密封膠以及用于掛鉤、電子元件以及一般強力膠、萬能膠以及不干膠等。
2003年我國膠粘劑行業(yè)實際消耗SBS約4.37萬噸。預(yù)計到2008年需求量將達到8.7萬噸，2003-2008年需求量的年均增長率約為14.7%。
其它領(lǐng)域
SBS還可用作玩具、家具和運動設(shè)備的主要原料；用作地板材料、汽車座墊材料、地毯底層和隔音材料以及電線和電纜外皮。此外，SBS還可用于水泥加工、汽車制造和房屋內(nèi)裝修以及各種膠管的制造，用于亮油、醫(yī)療器件、家用電器、管帶以及電線電纜等方面。
2003年在其它領(lǐng)域中，國內(nèi)SBS的消費量約為1.31萬噸。預(yù)計到2008年將達到5萬噸，年均增長率高達30%以上。
3 工藝概況
以苯乙烯、丁二烯為原料生產(chǎn)SBS，工業(yè)上采用鋰系引發(fā)劑陰離子溶液聚合工藝，聚合物溶液經(jīng)凝聚脫除溶劑后成為固體產(chǎn)物，常規(guī)生產(chǎn)方法采用間歇聚合、濕法凝聚工藝。
目前，國外生產(chǎn)廠商致力于開發(fā)連續(xù)聚合技術(shù)及干法凝聚工藝。與現(xiàn)行的間歇聚合技術(shù)相比，連續(xù)聚合技術(shù)的主要特點是生產(chǎn)效率高，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定，物耗和能源消耗低。常規(guī)濕法凝聚工藝用水量大，能耗高，污水量較大，并有可能增加產(chǎn)品中凝膠含量，而干法凝聚工藝則可克服濕法凝聚工藝的諸多缺陷，是合成橡膠業(yè)界的一次革命。
國內(nèi)SBS生產(chǎn)工藝技術(shù)經(jīng)過二十多年的開發(fā)，已具一定水平。2003年，采用國產(chǎn)化技術(shù)建設(shè)的SBS裝置生產(chǎn)能力共計16萬噸/年。國產(chǎn)化SBS生產(chǎn)裝置采用間歇聚合、濕法凝聚工藝，連續(xù)聚合工藝仍在開發(fā)中。前些年，國產(chǎn)SBS產(chǎn)品存在批次間質(zhì)量不穩(wěn)定、色澤較深、熔融溫度偏高等問題。近年這一問題基本得到解決，國產(chǎn)技術(shù)生產(chǎn)的SBS產(chǎn)品質(zhì)量已有較大改進，基本接近國外同類產(chǎn)品質(zhì)量，競爭力有所提高。
4 問題及建議
雖然我國SBS的研究開發(fā)已經(jīng)取得重要進展，使用自己開發(fā)的成套技術(shù)建成了兩套萬噸級的生產(chǎn)裝置，并成功地實現(xiàn)了向意大利Enichem Elastomers公司和中國臺灣合成橡膠股份有限公司提供了成套技術(shù)轉(zhuǎn)讓。但是目前我國SBS及其系列產(chǎn)品成套技術(shù)與國外先進技術(shù)相比，無論在物耗、能耗還是品種牌號等方面仍存在一定的差距。因此，從長遠發(fā)展來看，國內(nèi)還需要進一步加大SBS領(lǐng)域的科研投入，在物耗、能耗，生產(chǎn)的連續(xù)性及工藝控制進一步提高技術(shù)水平，同時在產(chǎn)品的應(yīng)用開發(fā)，品種、牌號的多樣性上爭取獲得更大突破，以增強我國SBS行業(yè)參與國際市場的整體競爭力。
目前我國SBS國內(nèi)市場滿足率僅為50%左右，今后隨著需求量的增加，滿足率還可能更低。這為國內(nèi)SBS的發(fā)展奠定良好的市場基礎(chǔ)。然而我應(yīng)該看到，目前國內(nèi)北京燕山石化公司合成橡膠廠和岳陽 巴陵石化公司合成橡膠廠SBS裝置進一步擴能的工作已經(jīng)展開。國內(nèi)一些地區(qū)和企業(yè)也正在加緊對SBS項目的前期研究工作，預(yù)計在今后幾年內(nèi)我國SBS生產(chǎn)裝置能力將會有較大的提高。同時國內(nèi)市場必將受到中國臺灣省、韓國及日本等地區(qū)和國家產(chǎn)品的沖擊，國內(nèi)國際SBS的競爭將日趨激烈。因此新建裝置必須在產(chǎn)品性能及生產(chǎn)成本均具競爭優(yōu)勢，才能在競爭中得以生存和發(fā)展。
目前，國外SBS主要用于粘接劑及瀝青改性劑的生產(chǎn)，而我國SBS產(chǎn)品則主要用于生產(chǎn)檔次較低的鞋料產(chǎn)品。開發(fā)SBS的新用途、進行新牌號的研制已迫在眉睫。隨著國家對基本建設(shè)的大量投入，高等級公路建設(shè)步伐的加快，SBS用于道路瀝青改性是一重要的潛在市場。本項目在實施及投產(chǎn)后，需進一步加大科研力度，加強與瀝青生產(chǎn)廠家以及道路施工部門之間的合作，盡快開發(fā)出適合國內(nèi)實際的SBS改性道路瀝青系列品種牌號，占領(lǐng)這一新的應(yīng)用領(lǐng)域。 |
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