论文部分内容阅读
【摘要】顺丁橡胶是仅次于丁苯橡胶的第二大合成橡胶，在我们的生活中占有重要地位。稀土顺丁橡胶是顺丁橡胶系列中的一员，因以稀土元素（钕）化合物为催化剂而得名。稀土顺丁橡胶相较其他品种的顺丁橡胶具有优异的物理机械性能。尤其它的滚动阻力明显低于普通顺丁橡胶，这符合轮胎节能、降耗的大方向。本文从稀土顺丁橡胶生产工艺及装置、稀土顺丁橡胶与其他顺丁橡胶的性能对比、目前现状、预期前景等方面进行了论述。
【关键词】稀土顺丁橡胶、橡胶行业、性能
【中图分类号】TQ333.2 【文献标识码】A 【文章编号】1672-5158（2012）11-0017-01
1、稀土顺丁橡胶生产工艺及装置：
稀土顺丁橡胶是以稀土钕化合物（其中环烷酸钕和新癸酸钕应用最多）为主催化剂、丁二烯为单体、已烷为溶剂，普遍采用多釜绝热聚合的方法生产的无规高顺式聚丁二烯。其生产装置包括催化剂配置单元、聚合单元、凝聚单元、溶剂回收单元以及后处理单元。稀土顺丁橡胶的生产工艺除了催化剂配置单元与镍系顺丁橡胶不同外，其他单元的工艺与镍系顺丁橡胶几乎相同。丁二烯在配置合格的催化剂的催化作用下，在聚合釜中进行绝热聚合，聚合所得的胶液在凝聚单元通过汽提法多釜凝聚成适合的胶粒，再经过后处理单元洗胶、脱水、干燥后包装为合格产品。因其转化率高，因此溶剂消耗及丁二烯回收率均较理想。由于生产工艺的原因，稀土顺丁橡胶的生产装置除了催化剂配置单元外，其他单元的生产装置基本可以与镍系顺丁橡胶的生产装置通用。
2、稀土顺丁橡胶与其他顺丁橡胶的性能对比
工程师们通过对稀土顺丁橡胶的性能研究和对环烷酸钕顺丁橡胶（N-NdBR）、新癸酸钕顺丁橡胶（c-NdBR）以及镍系顺丁橡胶（NiBR）进行了相互对比试验，得出如下结论：
1）、无论N-NdBR还是C-NdBR，橡胶顺式1，4结构含量（97%）都高于NiBR（95%），表明分子链立构规整性高；
2）、尽管NdBR的特性粘度[n]高于NiBR，但其本体粘度ML值却稍低于NiBR，从而它们的ML/[n]比值明显较NiBR低，说明NdBR的分子链线型化程度高；
3）、两种钕系顺丁橡胶的相对分子量分布，MWD都比NiBR窄。且CNdBR的相对分子质量、MWD以KML的值都较N NdBR的低；说明CNdBR更加值得关注。
4）、C-NdBR的物理机械性能（如硬度、300%破定伸应力、拉伸强度、撕裂强度以及回弹性等）优于NjRR，而N NdBR与之相当。但两种NdBR的动态力学性能（如磨耗、动态变形、生热、干湿滑等）尤其是抗湿滑性能都明显优于NiBR。特别值得一提的是，稀土顺丁橡胶的滚动阻力明显低于普通顺丁橡胶；
5）、C-NdBR无论在拉伸强度、撕裂强度、拉断伸长率、回弹性，或是磨耗、湿滑以及滚动阻力等性能都优于N-NdBR
6）、与镍系催化剂只能生产单一门尼黏度的顺丁橡胶不同，稀土催化剂可以合成门尼黏度不同的顺丁橡胶。因此相对来说稀土顺丁橡胶的牌号更多，门尼选择性更大。
3、稀土顺丁橡胶的主要应用
稀土顺丁橡胶是顺丁橡胶中顺式含量最高、线性结构最好、性能最佳的胶种。具有抗湿滑能力强、滚动阻力小、耐磨耗、摩擦生热低等新材料的特性。用于替代传统的镍系聚丁二烯橡胶作为轮胎材料，能够满足高性能轮胎对安全性、牵引性、滚动性、耐用性等方面的用胶要求。用其制成的轮胎，在节省行车油耗的同时还可P～6"#ag降低刹车时汽车打滑和爆胎现象发生的概率，进—步提升安全指数。该轮胎由于具有高速、安全、节能和环保的特点，又被称为“绿色轮胎”。目前国内外稀土顺丁橡胶的主要用途是轮胎用胶。
4、稀土顺丁橡胶现状
4.1 国内稀土顺丁橡胶的现状
1998年锦州石化与中科院长春应用化学研究所合作，在锦州石化公司万吨级镍系聚丁二烯橡胶生产装置上进行了钕系顺丁橡胶的生产，迄今为止已经成功合成了1500多余吨，但至今我国还没有形成稀土顺丁橡胶生产的产业化。国内所需稀土顺丁橡胶几乎全部从国外进口。目前国内在建的稀土顺丁橡胶新装置主要是齐翔腾达的5万吨稀土顺丁橡胶项目、燕山石化3万吨/年稀土（/镍系）柔性顺丁橡胶项目、独山子石化的3万吨/年稀土顺丁橡胶项目以及山东玉皇化工5万吨/年稀土顺丁橡胶项目。这几套装置的建成投产将在很大程度上缓解稀土顺丁橡胶的进口压力。
4.2 国外稀土顺丁橡胶的现状
稀土钕系顺丁橡胶具有优异的物理机械性能（尤其是滚动阻力和抗湿滑能力），使之成为高性能轮胎的主要用胶之一，在欧洲的许多国家已经逐渐替代了传统镍系顺丁橡胶。在欧洲市场，轮胎用高顺式聚丁二烯橡胶大部分为Nd、Co系产品；北美市场以Nd、Co为主，也有部分Ni系产品；亚洲市场以Ni和Co为主，开始生产Nd系产品。
5、稀土顺丁橡胶预期前景
通过稀土顺丁橡胶的生产工艺简单介绍以及其与目前国内轮胎行业主要用胶镍系顺丁橡胶的性能对比，我们可以知道，稀土顺丁橡胶的生产装置可以借鉴镍系顺丁橡胶的原有工艺，这就为稀土顺丁橡胶的工业化开展在技术上创造了有利条件；高性能轮胎的用胶如果用稀土顺丁橡胶替代镍系顺丁橡胶，则相对具有更加优异的物理机械性能，这为其工业化开展创造了社会经济必然性。
随着我国车辆拥有量的增加、交通事业的发展及近年来公路建设的飞速发展，目前，我国的高速公路，总里程数已经仅次于美国列世界第二。公路建设的发展对轮胎的质量和使用性能提出了更高的要求，也为稀土顺丁橡胶在轮胎中的应用提供了宝贵的发展机遇和空间。我们有理由相信，稀土顺丁橡胶应用范围的不断扩大也必将推动国内轮胎业的进步和发展。
欧盟将在2012年11月开始推行新的轮胎法规，届时所有在欧洲地区销售的新轮胎都必须使用标明燃料效率、湿地附着力及外部滚动噪音的标签。并将按照从最优的“A级”到最差的“G级”体系进行分类。目前美国和日本也在评估实行类似地法规，这将显著提升高性能轮胎的产量。稀土顺丁橡胶在轮胎行业的全面应用是高性能轮胎发展的必然趋势。
目前国际的稀土顺丁橡胶生产能力约为50万吨/年。预计在未来5年，稀土顺丁橡胶的产能将达到55万吨/年。
【关键词】稀土顺丁橡胶、橡胶行业、性能
【中图分类号】TQ333.2 【文献标识码】A 【文章编号】1672-5158（2012）11-0017-01
1、稀土顺丁橡胶生产工艺及装置：
稀土顺丁橡胶是以稀土钕化合物（其中环烷酸钕和新癸酸钕应用最多）为主催化剂、丁二烯为单体、已烷为溶剂，普遍采用多釜绝热聚合的方法生产的无规高顺式聚丁二烯。其生产装置包括催化剂配置单元、聚合单元、凝聚单元、溶剂回收单元以及后处理单元。稀土顺丁橡胶的生产工艺除了催化剂配置单元与镍系顺丁橡胶不同外，其他单元的工艺与镍系顺丁橡胶几乎相同。丁二烯在配置合格的催化剂的催化作用下，在聚合釜中进行绝热聚合，聚合所得的胶液在凝聚单元通过汽提法多釜凝聚成适合的胶粒，再经过后处理单元洗胶、脱水、干燥后包装为合格产品。因其转化率高，因此溶剂消耗及丁二烯回收率均较理想。由于生产工艺的原因，稀土顺丁橡胶的生产装置除了催化剂配置单元外，其他单元的生产装置基本可以与镍系顺丁橡胶的生产装置通用。
2、稀土顺丁橡胶与其他顺丁橡胶的性能对比
工程师们通过对稀土顺丁橡胶的性能研究和对环烷酸钕顺丁橡胶（N-NdBR）、新癸酸钕顺丁橡胶（c-NdBR）以及镍系顺丁橡胶（NiBR）进行了相互对比试验，得出如下结论：
1）、无论N-NdBR还是C-NdBR，橡胶顺式1，4结构含量（97%）都高于NiBR（95%），表明分子链立构规整性高；
2）、尽管NdBR的特性粘度[n]高于NiBR，但其本体粘度ML值却稍低于NiBR，从而它们的ML/[n]比值明显较NiBR低，说明NdBR的分子链线型化程度高；
3）、两种钕系顺丁橡胶的相对分子量分布，MWD都比NiBR窄。且CNdBR的相对分子质量、MWD以KML的值都较N NdBR的低；说明CNdBR更加值得关注。
4）、C-NdBR的物理机械性能（如硬度、300%破定伸应力、拉伸强度、撕裂强度以及回弹性等）优于NjRR，而N NdBR与之相当。但两种NdBR的动态力学性能（如磨耗、动态变形、生热、干湿滑等）尤其是抗湿滑性能都明显优于NiBR。特别值得一提的是，稀土顺丁橡胶的滚动阻力明显低于普通顺丁橡胶；
5）、C-NdBR无论在拉伸强度、撕裂强度、拉断伸长率、回弹性，或是磨耗、湿滑以及滚动阻力等性能都优于N-NdBR
6）、与镍系催化剂只能生产单一门尼黏度的顺丁橡胶不同，稀土催化剂可以合成门尼黏度不同的顺丁橡胶。因此相对来说稀土顺丁橡胶的牌号更多，门尼选择性更大。
3、稀土顺丁橡胶的主要应用
稀土顺丁橡胶是顺丁橡胶中顺式含量最高、线性结构最好、性能最佳的胶种。具有抗湿滑能力强、滚动阻力小、耐磨耗、摩擦生热低等新材料的特性。用于替代传统的镍系聚丁二烯橡胶作为轮胎材料，能够满足高性能轮胎对安全性、牵引性、滚动性、耐用性等方面的用胶要求。用其制成的轮胎，在节省行车油耗的同时还可P～6"#ag降低刹车时汽车打滑和爆胎现象发生的概率，进—步提升安全指数。该轮胎由于具有高速、安全、节能和环保的特点，又被称为“绿色轮胎”。目前国内外稀土顺丁橡胶的主要用途是轮胎用胶。
4、稀土顺丁橡胶现状
4.1 国内稀土顺丁橡胶的现状
1998年锦州石化与中科院长春应用化学研究所合作，在锦州石化公司万吨级镍系聚丁二烯橡胶生产装置上进行了钕系顺丁橡胶的生产，迄今为止已经成功合成了1500多余吨，但至今我国还没有形成稀土顺丁橡胶生产的产业化。国内所需稀土顺丁橡胶几乎全部从国外进口。目前国内在建的稀土顺丁橡胶新装置主要是齐翔腾达的5万吨稀土顺丁橡胶项目、燕山石化3万吨/年稀土（/镍系）柔性顺丁橡胶项目、独山子石化的3万吨/年稀土顺丁橡胶项目以及山东玉皇化工5万吨/年稀土顺丁橡胶项目。这几套装置的建成投产将在很大程度上缓解稀土顺丁橡胶的进口压力。
4.2 国外稀土顺丁橡胶的现状
稀土钕系顺丁橡胶具有优异的物理机械性能（尤其是滚动阻力和抗湿滑能力），使之成为高性能轮胎的主要用胶之一，在欧洲的许多国家已经逐渐替代了传统镍系顺丁橡胶。在欧洲市场，轮胎用高顺式聚丁二烯橡胶大部分为Nd、Co系产品；北美市场以Nd、Co为主，也有部分Ni系产品；亚洲市场以Ni和Co为主，开始生产Nd系产品。
5、稀土顺丁橡胶预期前景
通过稀土顺丁橡胶的生产工艺简单介绍以及其与目前国内轮胎行业主要用胶镍系顺丁橡胶的性能对比，我们可以知道，稀土顺丁橡胶的生产装置可以借鉴镍系顺丁橡胶的原有工艺，这就为稀土顺丁橡胶的工业化开展在技术上创造了有利条件；高性能轮胎的用胶如果用稀土顺丁橡胶替代镍系顺丁橡胶，则相对具有更加优异的物理机械性能，这为其工业化开展创造了社会经济必然性。
随着我国车辆拥有量的增加、交通事业的发展及近年来公路建设的飞速发展，目前，我国的高速公路，总里程数已经仅次于美国列世界第二。公路建设的发展对轮胎的质量和使用性能提出了更高的要求，也为稀土顺丁橡胶在轮胎中的应用提供了宝贵的发展机遇和空间。我们有理由相信，稀土顺丁橡胶应用范围的不断扩大也必将推动国内轮胎业的进步和发展。
欧盟将在2012年11月开始推行新的轮胎法规，届时所有在欧洲地区销售的新轮胎都必须使用标明燃料效率、湿地附着力及外部滚动噪音的标签。并将按照从最优的“A级”到最差的“G级”体系进行分类。目前美国和日本也在评估实行类似地法规，这将显著提升高性能轮胎的产量。稀土顺丁橡胶在轮胎行业的全面应用是高性能轮胎发展的必然趋势。
目前国际的稀土顺丁橡胶生产能力约为50万吨/年。预计在未来5年，稀土顺丁橡胶的产能将达到55万吨/年。