1、“十五”期间我国橡胶助剂工业稳定发展
2005年是我国“十五”发展规划的验收年,我国橡胶工业在“十五”期间取得了持续、快速、健康的发展。2005年生胶消耗量达400万吨,连续4年保持世界第一,详见表1。据国家统计局数据,2005年橡胶工业总产值2189.32亿元,比上年增长28.56%,出口交货值568.57亿元,占工业总产值的25.97%,比上年增长25.9%。各类橡胶产品在全球已具有重要地位;2005年我国轮胎产量2.5亿条,已超过美国,居世界第一,子午化率为55%,大型子午线工程轮胎实现了产业化,填补了长期以来的空白,标志着我国子午线轮胎技术水平的重大突破。2005年,我国力车胎行业耗胶量40万吨,总产量为全球的70%,居世界第一,且出口量逐年扩大。2005年,胶管胶带的耗胶量16万吨,为美国的1.5倍、日本的3倍。胶鞋产品已成为世界的生产和出口大国,2005年销售额120亿元,产销量超过15亿双,出口量10亿双。我国橡胶工业在“十五”期间持续、快速、健康的发展大大促进了原材料基础工业的发展,为橡胶原材料工业的技术进步和新品开发带来了良好的契机。表2是“十五”期间各类橡胶材料的增长情况。
表1 近年来世界主要耗胶国橡胶消耗量 万吨
2000 |
2001 |
2002 |
2003 |
2004 |
2005 | |
中国 |
254 |
279 |
306 |
310 |
340 |
400 |
美国 |
338 |
281 |
301 |
297 |
305 |
300 |
日本 |
189 |
181 |
183 |
190 |
196 |
200 |
表2 “十五”期间各类橡胶材料的增长
产品名称 |
2005年产量(万吨) |
比“九五”末期增长% |
2005年销售额(亿元) |
合成橡胶 天然橡胶 炭黑 橡胶助剂 |
152 52 161 29.8 |
180 25 140 174 |
230 130 67 100 |
钢帘线 聚酯帘线 尼龙帘线 |
46 4.8 32.5 |
1100 500 75 |
120 |
1.1 我国橡胶助剂生产概况
橡胶助剂主要包括橡胶促进剂、硫化和硫化活性剂、防老剂、加工型助剂和其他特种功能性橡胶助剂。据中国橡胶工业协会橡胶助剂专业委员会统计,“九五”末期即2000年我国橡胶助剂总产量10.72万吨,至2005年我国橡胶助剂总产量29.8万吨,增长了近两倍,较2004年增长21%。其中防老剂8.26万吨、促进剂13.8万吨、加工助剂3.37万吨、特种功能性助剂粘合剂与偶联剂2.65万吨、不溶性硫黄1.72万吨。至2005年行业已形成生产能力约60万吨/年,工业总产值近100亿元。产品产量详见表3。
表3 近几年我国主要橡胶助剂的产量 万吨
年份 名称 |
2000 |
2001 |
2002 |
2003 |
2004 |
2005 |
防4020 |
0.20 |
0.62 |
0.92 |
0.95 |
1.88 |
2.37 |
防4010NA |
0.86 |
1.30 |
1.08 |
1.25 |
1.52 |
1.29 |
防RD |
1.10 |
0.92 |
1.36 |
1.90 |
2.18 |
3.47 |
防BLE |
0.15 |
0.22 |
0.23 |
0.26 |
0.27 |
0.23 |
防A |
0.31 |
0.19 |
0.18 |
0.18 |
0.17 |
0.13 |
防D |
0.23 |
0.05 |
0.08 |
0.08 |
0.11 |
0.12 |
酚类及其他 |
0.63 |
0.50 |
0.25 |
1.63 |
0.82 |
0.65 |
防老剂合计 |
3.48 |
3.80 |
4.1 |
6.25 |
6.95 |
8.26 |
促M |
1.84 |
2.10 |
1.78 |
2.14 |
2.61* |
2.86* |
DM |
0.73 |
1.50 |
1.40 |
1.33 |
1.76 |
2.20 |
CZ |
0.55 |
1.17 |
1.01 |
1.38 |
1.82 |
2.81 |
NOBS |
0.34 |
0.62 |
0.58 |
0.56 |
0.61 |
0.95 |
NS |
0.08 |
0.25 |
0.35 |
0.38 |
0.72 |
1.40 |
DZ |
/ |
/ |
/ |
/ |
/ |
0.55 |
D |
0.17 |
0.15 |
0.25 |
0.98 |
0.09 |
0.58 |
TMTD |
0.84 |
0.89 |
0.45 |
0.58 |
0.76 |
1.05 |
其他 |
0.09 |
0.42 |
0.78 |
1.0 |
0.93 |
1.40 |
促进剂合计 |
4.64 |
7.20 |
6.6 |
8.35 |
9.30 |
138 |
不溶性硫黄 |
0.60 |
0.86 |
1.63 |
1.12 |
1.80 |
1.72 |
加工助剂和其他 |
2.0 |
1.90 |
5.67 |
4.88 |
6.55** |
6.02** |
助剂产量总合计 |
10.72 |
13.76 |
18.0 |
20.6 |
24.6 |
29.8 |
*:已减去1万吨产量作为原料处理
**:其中包括约2万吨粘合剂和偶联剂
从上述数据分析:
(1)主要产品产量稳定增长,基本满足需求
在我国,橡胶助剂的消耗量一般以生胶消耗量的5%计算。我国2005年生胶消耗量400万吨,橡胶助剂总产量29.8万吨,除少数几种如高热稳定性不溶性硫黄,均匀剂等产品外,主要产品产量和质量基本满足我国橡胶工业的需求,且呈供大于求的状态。
(2)橡胶助剂产品结构调整取得重大成效,在绿色浪潮中前进。
中国橡胶工业协会橡胶助剂专业委员会提出的“大力推进我国橡胶助剂工业的清洁生产”意见,引起了企业的普遍关注,“十五”期间橡胶助剂产品结构的调整取得重大成效。
①防老剂的优秀品种对苯二胺类4020、4010NA和RD成为防老剂的主导产品,其总量占防老剂总量的80%以上,特别是性能最好的4020品种由“九五”末期的0.2万吨发展至2005年2.37万吨,增长了10倍多。使我国防老剂产品结构已基本上适应橡胶工业和市场的需求。其中4020的大幅度增长与其原料中间体RT-培司的清洁生产技术的突破有直接关系,实现了低成本、低排放。
②促进剂品种实现了性能优秀的迟效性次磺酰胺类促进剂与噻唑类相比超过50%的可喜成果。达到了“十五”发展规划的要求(九五末期它们只占25%)。特别值得一提的是可产生亚硝胺致癌物的NOBS的产量基本得到控制,2005年用于首选取代NOBS的NS的产量达1.4万吨,为 NOBS的产量的1.47倍,预计这个趋势将继续发展。说明近几年来对促进剂亚硝胺的致癌问题引起了极大的注视,也是我国橡胶助剂行业贯彻清洁生产取得的关键性成果,根据行业发展规划,“十一五”末期NOBS的比例有望下降至同类产品的5%以下。
③加工型橡胶助剂获得稳定应用
随着我国子午胎引进技术原材料国产化的进程,加工型橡胶助剂获得稳定的应用,“九五”末期年消耗量约2万吨,从2002年开始加工型橡胶助剂的用量均在5万吨左右。它们主要是增塑剂、防焦剂、分散剂、流动助剂、脱模剂、增粘树脂、补强树脂、石油树脂和抗硫化返原剂等,加工型橡胶助剂改善加工性能、节能降耗和改善胶料物理机械性能的作用不可忽视。
(3)我国橡胶助剂在世界范围内形成举足轻重的地位。
2005年全世界天然橡胶和合成橡胶总的消耗量突破2000万吨,达到2073万吨,配套的橡胶助剂防老剂和促进剂的消耗量约90万吨,中国的助剂产量约占全球的30%。中国、美国、西欧和日本占总消耗量的60%,其中中国超过20%为最高。
2003~2004年,我国橡胶助剂出口量增长幅度较大,年出口量4~5万吨,达总产量20%左右,2005年出口量约9万吨,为总产量30%,出口交货额18亿元,较2004年同比增长1倍,并有不断上升趋势。
此外,中国有数个名牌产品已在世界上被公认。
1.2 企业发展
1.2.1 内资企业扩大规模化生产
我国橡胶助剂企业众多,大大小小约200多家,千吨以上生产能力的约60余家。中国橡胶工业协会橡胶助剂专业委员会的会员单位80余家,其产品产量占有率90%以上,包括全国主要的大中型橡胶助剂企业和部分外资、合资企业。国际上有名的助剂生产企业,如德国朗盛、美国康普顿、德国莱茵、日本大内等在华的公司或合资企业均是我们的会员单位。
总体来说我国橡胶助剂工业内资企业占主导地位,随着橡胶助剂工业的发展,企业十分注重规模化生产,新建扩建了许多十分有影响的装置,促进了我国橡胶助剂工业的集约化生产。全国销售额超过亿元的企业有18家,主要集中在山东、江浙、华北和河南地区。它们的行业集中度超过70%,最大的企业销售额达10亿元。近年来新建的生产线有:
5.5万吨/年 |
对苯二胺类防老剂的中间体RT-培司生产线。 |
3万吨/年 |
防老剂4020生产线 |
1 .5万吨/年 |
防老RD生产装置建设 |
3.0万吨/年 |
多品种促进剂的规模化生产线建设 |
6000吨/年 |
硅烷偶联剂Si-69生产线 |
6000吨/年 |
不产生亚硝胺的促进剂NS的生产线 |
5000吨/年 |
防焦剂CTP的生产装置建设 |
2万吨/年 |
不溶性硫黄生产装置建设 |
6000吨/年 |
新型粘合剂AIR生产线建设 |
1.5万吨/年 |
间甲粘合剂HMMM生产线建设 |
1000吨/年 |
钴盐粘合促进剂生产线建设 |
在这些新建装置中均充分考虑了过程自动控制和清洁生产工艺,使我国橡胶助剂工艺水平大大提高。
1.2.2 外资企业关注中国橡胶助剂市场
由于我国橡胶工业持续稳定地增长,外资企业纷纷看好中国的橡胶助剂市场,在中国建立销售公司和建立实体的倾向势头猛增。世界知名的大型橡胶助剂生产商富莱克斯公司、德国朗盛公司、莱茵公司、美国康普顿公司、捷克爱格富公司、生产加工助剂有名的德国S.S公司、生产树脂产品为主的美国十拿公司、日本大内新兴化学株式会社公司等均在中国有了他们的生产基地、合资企业或办公机构,有的正在加紧寻求合作伙伴。
1999年 德国拜耳莱茵子公司在青岛建立绝对控股的莱茵化学(青岛)有限公司,主要生产预分散造粒的橡胶加工助剂,总投资2200万美元,生产能力近万吨,是国内最早建立、最大的外资控股助剂企业。
2001年 美国康普顿在镇江建立康普顿中化建化工公司,外资控股,主要生产促进剂造粒产品。
2002年 南京康普顿曙光有机硅化工公司成立,外资控股。
德国雷福斯公司与南京曙光化工厂合资建设了生产Si-69的企业,中方控股。
2003年 日本大内与河南蔚林组建合资公司生产促进剂产品,中方以51%控股。
2004年 美国十拿公司在上海、德国朗盛公司在无锡建立了自己的生产基地。
2005年 德国艾派克公司在镇江投资1600万美元,建设生产环保型促进剂产品的企业。
朗盛公司与铜陵信达筹建生产4020、RT-培司的合资企业,2006年已开工。
2006年 德国德固赛公司与山东岚星公司合资成立“德固赛岚星(日照)化工公司,占股50%,生产偶联剂。
美国西部储备化工公司在青岛组建合资公司生产TMTD等促进剂产品。
外资企业的进入必将加剧中国橡胶助剂工业的市场竞争,但对我国橡胶助剂工业向国际先进水平靠拢是有促进作用的。
2、以环保、安全、节能为基点发展绿色化工推进清洁生产
1982年德国已立法规定在橡胶加工过程中包括储备区中亚硝胺含量不得超过2.5μg/m3,1989年美国劳工部职工安全和健康委员会发布在橡胶助剂中会产生致癌物质的公告。它们是:
次磺酰胺类:N0BS、DIBS、DZ、OTOS
秋兰姆类:TMTD、TMTM、TETD、TBTD
二硫代氨基甲酸盐:ZMDC、ZEDC、ZBDC、NBC
硫黄给予体:DTDM
公告指出,这些胺类化合特具有强的动物致癌性,在危险程度上接近黄曲酶素类物质,除了致癌危险外,其它有害健康的作用包括对肝、肾、肺、皮肤和眼睛等器官。其中NOBS释放的亚硝胺的浓度最高,且在轮胎厂普遍使用,危害最大。
2003年欧盟提出了“未来化学品政策战略”的白皮书;强调对人类健康和环境的保护,他们将对销售量10吨以上销售量化学品限期注册并重新评估其对人类健康和环境的影响,欧盟的“REACH”指令还提出其它种种限制进口的指标。如果我们的产品达不到评估要求,我国橡胶助剂在欧洲市场的销售将受到封堵。年初,有8000万美元的中国电动工具被德国海关扣留,原因是橡塑配件上多环芳烃超标。
2001年10月中国橡胶工业协会橡胶助剂专业委员会成立之初就根据行业发展情况提出了“大力推进我国橡胶助剂工业的清洁生产”的意见。强调以环保、安全、节能为中心发展绿色化工,调整产品结构,重点提出了解决亚硝胺致癌的橡胶助剂问题,十五期间取得重大进展。但发展绿色化工推进清洁生产仍然是今后相当长时期的发展方向。
2.1 加快加强可取代毒性助剂的新品开发
目前的重中之重仍然是NOBS,尽管如前述NOBS的生产已得到初步控制,其生存比例逐步下降,但2005年的产量还有0.95万吨,仍然是个不小的数字。因此,要不断加大NS取代NOBS的开发力度,力争在3-5年内使NOBS的在同类产品中的存在比例下降至5%以下。除大力提倡用NS替代NOBS外,其他新品开发也要不断进行,如TBSI(N-叔丁基-双(2-苯并噻唑)次磺酰亚胺,CBBS(N-环己基-双(2-巯基苯并噻唑)次磺酰胺,伯胺类次磺酰胺促进剂XT580等,已取得初步成效。
可替代DTDM的DTDC(N,N一二硫化二己内酰胺)在硫化过程中亦不产生亚硝胺,并可赋予硫化胶优良的物理机械性能和老化性能,国内已有两家企业开发成功。
针对间苯二酚在加工过程中“发烟”刺激人体皮肤和呼吸道等问题,研制开发了改性间苯二酚-甲醛树脂GLR-20粘合剂,显著克服了这个问题,已形成了产业化规模,极大改善了加工环境。已形成6000吨/年规模的有机胺类AIR系列粘合剂,更是从根本上替代了间苯二酚,并具有良好的粘合效果。
橡胶塑解剂五氯硫酚在国际上被疑为有毒物质,拜耳公司已开发了雷那细Ⅺ为代替品,其化学名为2,2'-二苯酰氨基二苯基二硫化物,国内开发的有机金属络合物如PS、ATS等具有相当的塑解效果。HTA作为一种物理化学复合的塑解剂既有化学塑解作用,同时兼备了物理增塑效果,改善胶料的加工性能,该产品也已形成了规模化生产。
此外,国家科技部创新基金项目大大推动了橡胶助剂行业的科技进步和清洁生产。先后立了十几个项目支持橡胶助剂产品的更新换代和工艺创新,它们分别是防焦剂CTP的新工艺、万吨级不溶性硫黄生产技术、硅烷偶联剂Si-69全密封生产新工艺、防老剂中间体RT-培司的清洁工艺、防老剂8PPD新工艺和新型环保硫化活性剂MJ、复合塑解剂HTA、环保型粘合剂AIR、不产生亚硝胺的伯胺类促进剂XT-580、高效再生活化剂WR-510、高效耐湿增粘树脂和补强树脂、钴盐粘合促进剂、高热稳定性不溶性硫黄等,这些项目在立项初期大多是中试规模或数百吨规模,但通过创新基金项目的实施,这些产品均实现了规模化生产,有的已形成万吨规模。国家项目的支持大大促进了橡胶助剂行业的科技进步。其中不溶性硫黄、钴盐粘合剂增进剂、偶联剂Si-69和RT培司生产技术先后获得国家科技进步二等奖,受到党中央、国务院表彰。
2.2 原料中间体、生产过程及三废治理
除上述橡胶助剂产品结构调整是清洁生产的重要内容外,原料中间体、生产过程及三废治理也是实现清洁生产的另一重要方面。
①促进剂M的新生产工艺
促进剂M是一类重要的促进剂,又是其它次璜酰胺类促进剂的重要原料,年产量约在4万吨左右,是产量最大的一类橡胶助剂。目前促进剂M多数企业均采用高压法生产,即由苯胺、二硫化碳、硫磺缩合再精制而成,但过程中产生的废气、废水、废渣尚未得到根治,特别是树脂状废渣造成极大的环境污染,这些废渣中含有少量促M、中间产物和组成不明的焦油状产物,它的治理仍是国际上行业的热点。
一种新的以苯胺、硝基苯和二硫化碳为原料的合成路线,可大大减少废弃物的产量,从根本上解决M产品的三废问题,且可降低生产成本,实现连续化生产。
②RT-培司(4-氨基二苯胺)的清洁生产工艺
RT-培司是生产防老剂的重要中间体,老工艺采用甲酰苯胺路线,生产工艺复杂,三废量大,且废水中含有很多有机物和无机盐,治理困难,费用也高。新工艺以苯胺与硝基苯为原料,是一种崭新的绿色工艺,可基本上更治三废,并大大降低生产成本,目前我国已形成5.5万吨/年的生产能力,基本满足下游防老剂产品生产的需求并有出口。
③防老剂RD的一步法新工艺
RD是价廉物美的一类防老剂,我国年产量约3.5万吨,传统的生产工艺以盐酸等液体酸作为催化剂,环境污染严重,并产生大量含盐废水。而采用固体酸为催化剂的新技术可克服液体酸的缺点,不产生反应废水,并可提高产品质量,降低设备损耗。
④采用过氧化氢作为氧化剂制备促进剂的新工艺
目前在多种促进剂如DM、CZ、NOBS和秋兰姆促进剂等生产过程中均采用亚硝酸钠、次氯酸钠、氯气等作为氧化剂得到最终产品。生产过程中产生的氮氧化合物废气和大量含钠废水,处理困难。而采用过氧化氢作为氧化剂的工艺具有产品收率高、质量好,特别是三废少的优点。
⑤促进剂NS的中间体叔丁胺的新工艺
促进剂NS是近年来我国大量推荐的取代NOBS的首选产品,2005年产量已达到1.4万吨,该产品的重要原料是叔丁胺,目前它的生产主要采用叔丁脲水解法、N-叔丁酰胺水解法等,而新工艺异丁烯氧化法作为清洁工艺备受国内外重视,是一种具有发展潜力的清洁工艺,该技术反应选择性好,但工艺及难度均较大。
⑥发展橡胶助剂的造粒和复配技术
橡胶助剂的造粒效果一是解决粉尘环境污染,二是提高橡胶加工厂的称量精度,三是通过造粒复配开发新品,强化了使用性能,具有重要的创新价值。橡胶助剂的造粒包括湿法造粒、干法造粒、充油熔融造粒和预分散造粒等,可根据企业的需求进行选择。
⑦废水处理技术的改进
橡胶助剂的废水通常含有氮或硫的苯、杂环化合物及大量的无机盐和有机硫等,COD含量高,处理难度大。不少企业面临着因三废治理不达标而限制生产的状态,也是行业的热点问题。
近年来开发的膜分离技术、催化氧化技术、蒸发蒸馏技术、络合萃取技术和生化处理技术、树脂吸附技术等均取得较好的效果。
⑧工艺过程的自动化和循环利用
近年来我国助剂企业普遍重视规模化生产,提高工艺过程的自动化管理和溶剂及物料的循环利用,大大提高了生产效率,也减少了三废排放。
3、“十一五”期间我国橡胶助剂的需求和发展
至2010年全球橡胶助剂用量年平均增长率为3.8%,2010年全球橡胶助剂的消耗量增至98万吨,其中中国的增长速度最高,自2004年中国橡胶助剂的消耗量已为世界第一超过美国,2005年已形成生产能力60万吨,工业总产值近100亿元。预计至2010年中国橡胶助剂的需求量将达33万吨。其中促进剂12万吨、防老剂12万吨、加工助剂和特种功能型助剂9.0万吨(含不溶性硫黄)。
我国橡胶助剂工业在“八五”“九五”期间通过子午线轮胎引进技术原材料国产化的实施,取得了突飞猛进的发展,“十五”至今已进入稳定增长时期,产品产量基本满足需求,出口稳定增长,产品结构调整取得重大进展,主要类别的优秀品种已占主导地位,清洁生产逐步深入人心。
根据中国橡胶工业协会“科学发展、名牌战略、循环经济”三大行业发展理念,我国橡胶助剂行业十一五期间的发展方针是“坚持科技进步,以环保、安全、节能为中心,发展绿色化工,打造企业名牌,打造世界名牌”。
未来五年“十一五”将是我国橡胶助剂工业持续发展的岁月。
(1)保持产品产量稳定增长,年增长率将在10~15%。
(2)坚持发展以4020为代表的对苯二胺类防老剂。4020和RD仍将作为大吨位的主要防老剂品种。特种需求的不变色防老剂将有发展空间。
(3)继续保持促进剂中次磺酰胺类与噻唑类相比在50%以上,其中促进剂NS和CZ将成为大吨位产品,会产生亚硝胺的NOBS的比例可望下降至同类产品的5%以下。
(4)保持加工型橡胶助剂的应用,特种功能型橡胶助剂如粘合剂、偶联剂和不溶性硫黄等呈稳定增长趋势。
(5)新品开发要以清洁生产为中心,加大目前大量进口的高热稳定性不溶性硫黄、均匀剂等产品的开发力度,加速橡胶助剂产品的剂型改造。
(6)以环保、安全、节能为中心发展绿色化工,进一步推动橡胶助剂工业的清洁生产,从源头到生产过程和三废排放、产品结构调整等方面实施清洁生产,对少数毒性危害大的物质将通过立法予以制止。
(7)坚持科学发展、实施名牌战略,提高行业的整体竞争力,以创世界名牌为新目标,进一步开拓国内外市场,不断扩大中国橡胶助剂在全球的份额。