實現(xiàn)中國合成天然橡膠夢
應(yīng)用中科院長春應(yīng)化所自主創(chuàng)新的成套生產(chǎn)技術(shù)，由山東神馳石化有限公司生產(chǎn)的稀土異戊橡膠日前在輪胎應(yīng)用方面取得重大突破。稀土異戊橡膠工業(yè)化產(chǎn)品首次以50%替代天然橡膠成功應(yīng)用于全鋼載重子午線輪胎，標(biāo)志著我國異戊橡膠產(chǎn)品的應(yīng)用研發(fā)能力已達到世界一流水平，使中國創(chuàng)造和幾代科技工作者的稀土異戊橡膠夢變成現(xiàn)實。
天然橡膠是關(guān)乎國家安全和經(jīng)濟發(fā)展的重要戰(zhàn)略物資。我國天然橡膠資源匱乏，隨著汽車和輪胎工業(yè)的發(fā)展，自給率越來越低，目前不足四分之一，年進口量近300萬噸。天然橡膠過度依賴進口已成為國家安全和經(jīng)濟發(fā)展的不安定因素。因此，解決天然橡膠的替代問題，實現(xiàn)國家戰(zhàn)略資源的自給是實現(xiàn)國家長治久安的根本途徑。
發(fā)揮基礎(chǔ)優(yōu)勢搶占發(fā)展高地
中科院長春應(yīng)化所是國內(nèi)最早開展合成橡膠研發(fā)的單位。上世紀(jì)60-80年代，中科院長春應(yīng)化所主導(dǎo)了過渡金屬配位聚合催化劑，并與國內(nèi)相關(guān)科研院所和企業(yè)合力攻關(guān)，開拓出具有我國自主知識產(chǎn)權(quán)的鎳系順丁橡膠工業(yè)化成套生產(chǎn)技術(shù)，實現(xiàn)了鎳系順丁橡膠的大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化，不僅奠定了我國溶液聚合技術(shù)、工程和人才基礎(chǔ)，也奠定了我國配位催化聚合領(lǐng)域的理論和實踐基礎(chǔ)，榮獲國家科技進步特等獎；在世界首次公開發(fā)表《稀土催化合成橡膠文獻》和《絡(luò)合催化聚合合成橡膠》兩部專論，為我國將稀土催化體系應(yīng)用于合成橡膠工業(yè)夯實了重要的理論和技術(shù)基礎(chǔ)。
進入新世紀(jì)，隨著我國高速公路和汽車工業(yè)的快速發(fā)展，對高性能輪胎的需求越來越大，中科院長春應(yīng)化所以其對合成橡膠諸多膠種性能、作用、發(fā)展態(tài)勢的準(zhǔn)確把握和高度的使命責(zé)任感，及時將研究工作的重點聚焦到加速開發(fā)具有我國自主知識產(chǎn)權(quán)，低成本、大規(guī)模、高性能、綠色環(huán)保稀土異戊橡膠這一國家的重大戰(zhàn)略需求上，并將創(chuàng)新發(fā)展的目標(biāo)定位為：力爭用5年左右時間開拓出10萬噸/年成套生產(chǎn)工藝技術(shù)，形成20萬噸/年以上的生產(chǎn)能力，能耗、物耗和產(chǎn)品質(zhì)量達到國際領(lǐng)先水平；用10年左右時間基本改變我國天然橡膠依賴進口的格局，初步實現(xiàn)合成天然橡膠資源的自給。
抓住關(guān)鍵核心推進重大突破
異戊橡膠具有與天然橡膠相似的分子結(jié)構(gòu)，其中，以稀土催化劑配位催化合成的稀土異戊橡膠與天然橡膠結(jié)構(gòu)和綜合性能最為接近，被稱之為“合成天然橡膠”，是替代天然橡膠最理想的大品種合成橡膠，也是我國大品種通用橡膠唯一未實現(xiàn)大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化的膠種。俄羅斯在世界上率先實現(xiàn)了稀土異戊橡膠規(guī)模產(chǎn)業(yè)化，并以20%替代天然橡膠進入我國市場。我國稀土異戊橡膠產(chǎn)業(yè)化已經(jīng)起步，但產(chǎn)品質(zhì)量、能耗、物耗與國外尚有差距。
基于多年的科研積累和基礎(chǔ)，中科院長春應(yīng)化所敏銳地認識到，制約稀土異戊橡膠規(guī)模產(chǎn)業(yè)化的瓶頸主要有三：稀土催化劑活性較低，催化劑成本較高，致使生產(chǎn)成本缺乏競爭優(yōu)勢；缺乏根據(jù)稀土催化劑和稀土異戊橡膠特點對聚合、凝聚和后處理工藝進行系統(tǒng)有針對性的研究，照搬鎳系順丁橡膠生產(chǎn)工藝，致使生產(chǎn)過程能耗、物耗偏高；缺乏對產(chǎn)品的微觀結(jié)構(gòu)、分子量及其分布的有效控制手段，致使產(chǎn)品性能與天然橡膠相比差距較大。
從這樣的認識分析出發(fā)，中科院長春應(yīng)化所把創(chuàng)新新一代催化劑聚合體系作為解決三大瓶頸的重中之重和推進稀土異戊橡膠產(chǎn)業(yè)化進程的關(guān)鍵突破口，在深入研究稀土催化劑和稀土異戊橡膠結(jié)構(gòu)和性能特點的基礎(chǔ)上，通過改變催化劑的組成和配制方式，攻克了稀土催化活性低、稀土元素利用率低、催化體系的非均相和多活性中心等關(guān)鍵科學(xué)問題，在稀土催化劑創(chuàng)新這一關(guān)系規(guī)模產(chǎn)業(yè)化全局的核心技術(shù)上取得重大突破：成功開發(fā)出高活性、高順式定向性、分子量及其分布可控的稀土催化體系，超過目前國際最高水平，大幅降低了催化劑成本，為加速我國稀土異戊橡膠的規(guī)模產(chǎn)業(yè)化奠定了重要基礎(chǔ)。
開發(fā)成套技術(shù)創(chuàng)新萬噸裝置
科學(xué)研究的價值在于致力重大成果產(chǎn)出，貢獻國家人民。為加速稀土異戊橡膠的規(guī)模產(chǎn)業(yè)化，一方面注重引進工程技術(shù)人才，增強技術(shù)創(chuàng)新能力，成立高性能合成橡膠工程技術(shù)中心，提升平臺持續(xù)支撐能力，加強工藝流程的研發(fā)能力；另一方面，立足基礎(chǔ)研究，強化工程技術(shù)研究，堅持關(guān)鍵技術(shù)與技術(shù)集成并重，形成了原始性創(chuàng)新-核心技術(shù)-技術(shù)集成-成套生產(chǎn)技術(shù)研究開發(fā)的良性循環(huán)。
經(jīng)過一年多的艱苦拼搏，通過對稀土催化劑和稀土異戊橡膠聚合特點和膠液特性的系統(tǒng)研究，通過與工程設(shè)計部門的積極合作，開拓出先進的絕熱聚合技術(shù)、獨特的聚合釜和凝聚釜設(shè)計、膠液減黏技術(shù)、節(jié)能凝聚增壓噴射技術(shù)、新型尾氣回收技術(shù)等，形成了以催化劑技術(shù)、聚合技術(shù)、凝聚和后處理技術(shù)、加工技術(shù)等為核心的關(guān)鍵技術(shù)，以先進反應(yīng)器技術(shù)，節(jié)能、環(huán)保工程技術(shù)和自動控制技術(shù)等為核心的集成技術(shù)，設(shè)計完成了全新的工藝工程，形成了具有我國特色的稀土異戊橡膠成套生產(chǎn)工藝包。應(yīng)用該技術(shù)，山東神馳石化有限公司于2012年9月建成了3萬噸/年稀土異戊橡膠生產(chǎn)裝置，并一次投料開車成功，開創(chuàng)了我國萬噸級異戊橡膠生產(chǎn)裝置建設(shè)周期最短、一次開車一次成功的先河。
該稀土異戊橡膠生產(chǎn)裝置具有成套生產(chǎn)技術(shù)自主研發(fā)，世界上稀土異戊橡膠單線產(chǎn)能最大，能耗物耗最低，節(jié)能環(huán)保先進等特點，產(chǎn)品質(zhì)量等關(guān)鍵指標(biāo)超過國外同類產(chǎn)品水平。在我國合成橡膠新膠種、新技術(shù)、新牌號的研發(fā)等方面具有重要的引領(lǐng)和示范作用。
加強應(yīng)用研究實現(xiàn)中國創(chuàng)造
中科院長春應(yīng)化所通過提高稀土催化異戊橡膠分子微觀結(jié)構(gòu)的可控性結(jié)合流變行為研究和輪胎應(yīng)用研究等技術(shù)創(chuàng)新，使稀土異戊橡膠產(chǎn)品的分子結(jié)構(gòu)和硫化加工性能更接近于天然橡膠。
中國橡膠工業(yè)協(xié)會檢測中心評價結(jié)果顯示：該稀土異戊橡膠產(chǎn)品硫化速率與天然橡膠同步，解決了國內(nèi)外異戊橡膠硫化速率較天然橡膠滯后，天然橡膠的替代率難以提高的問題，替代率由20%提高至50%；其基本性能超過國外同類產(chǎn)品（俄羅斯稀土異戊橡膠SKI-5）水平，是國內(nèi)外應(yīng)用性能最接近天然橡膠的異戊橡膠。
目前，在不改變輪胎生產(chǎn)配方和工藝的條件下，已經(jīng)采用稀土異戊橡膠產(chǎn)品替代50份天然橡膠應(yīng)用于全鋼載重子午線輪胎實際生產(chǎn)中。國家橡膠輪胎質(zhì)量監(jiān)督檢測中心評價結(jié)果顯示：以50份稀土異戊橡膠替代天然橡膠對混煉膠的門尼黏度、門尼松弛、硫化速度、焦燒安全性和應(yīng)力應(yīng)變性能無不良影響；胎面的抗撕裂性能、耐刺扎性能和回彈性能略有提高，疲勞生熱略有降低；輪胎的耐老化性能提高明顯；生產(chǎn)過程中膠料流動性好，模腔充盈，輪胎花紋清晰，表面無瑕疵缺陷；輪胎各項指標(biāo)均符合輪胎企業(yè)實際生產(chǎn)要求和國家各項輪胎標(biāo)準(zhǔn)。
本次輪胎試制的成功創(chuàng)造了國內(nèi)并用異戊橡膠比例最多、工藝性能最好、成果轉(zhuǎn)化最快的成功范例。異戊橡膠50%替代天然橡膠的輪胎試制成功，大大開闊了稀土異戊橡膠的市場空間，對于加快我國稀土異戊橡膠生產(chǎn)技術(shù)水平和產(chǎn)能的提高，解決我國天然橡膠資源短缺，增加我國戰(zhàn)略資源的自給率，提升我國在該領(lǐng)域的競爭力具有重要意義。
持續(xù)創(chuàng)新開拓做大做強產(chǎn)業(yè)
稀土異戊橡膠工業(yè)化裝置全套技術(shù)工藝包的成功開發(fā)和3萬噸/年工業(yè)化生產(chǎn)線的成功建成、運行，標(biāo)志著我國已成為世界少數(shù)掌握大品種、高性能合成橡膠工業(yè)化核心成套技術(shù)的國家，是集基礎(chǔ)研究、工程放大、成套技術(shù)研發(fā)于一體的成功范例。
為在更大規(guī)模、更高層次上實現(xiàn)我國稀土異戊橡膠的工業(yè)化，中科院長春應(yīng)化所注重發(fā)揮技術(shù)源頭優(yōu)勢，著力協(xié)同創(chuàng)新，一方面，鞏固基礎(chǔ)優(yōu)勢和技術(shù)創(chuàng)新，著力10萬噸/年稀土異戊橡膠成套生產(chǎn)工藝技術(shù)的創(chuàng)新突破，加速形成實現(xiàn)20萬噸/年以上的生產(chǎn)能力，并向更大規(guī)模、更高產(chǎn)能拓展；另一方面，聚焦進一步降低生產(chǎn)成本，大幅提升國際核心競爭力的目標(biāo)，加速稀土異戊橡膠單體規(guī)模產(chǎn)業(yè)化關(guān)鍵技術(shù)的突破和成套核心技術(shù)的形成，實現(xiàn)我國從合成橡膠大國走向合成橡膠強國的夢想。
來源：吉林日報
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