合成橡胶产业现状及未来发展分析

张力鹏、 王宇宸

三橡股份有限公司 辽宁省沈阳市 110144

摘要：合成橡胶，又称为合成弹性体，是由人工合成的高弹性聚合物，是三大合成材料之一，其产量仅次于合成树脂和合成纤维，在工业、农业、国防、交通运输、机械制造、医药卫生以及日常生活领域具有广泛的用途，是我国工业、农业、国防军工和高科技领域中不可缺少的重要基础原材料。以下就对合成橡胶产业现状及未来发展相关方面进行分析和探讨。

关键词：合成橡胶；产业现状；未来发展

1合成橡胶新工艺发展

合成橡胶(简称SR)是人们采用化学方法人工合成的一类高分子聚合物，一种性能类似或超过天然橡胶的新型有机高分子弹性体。它是以石油、天然气、煤炭或农副产品为初始原料，通过多种化学方法先制取合成橡胶的基本原料(也叫单体)，再经过聚合或缩合反应以及凝聚、洗涤、脱水、干燥、成型等工序，制得具有弹性的高分子均聚物或共聚物。

合成橡胶一般分为不饱和碳链橡胶、饱和碳链橡胶、杂链橡胶和元素高分子橡胶等四类。合成橡胶的品种多、门类全、性能优异，应用领域及用途十分广泛，可制造各种轮胎(包括汽车轮胎、飞机轮胎、自行车胎、摩托车胎等)，胶带、胶管、胶鞋、电线电缆、密封制品、织物涂层、防水建材、医用橡胶制品、胶黏剂、乳胶制品(手套、气球、防水衣等)、儿童玩具、日用杂品以及多种机械、仪器零部件用配套制品等。已成为我国工业、农业、国防军工和高科技行业发展中不可缺少的重要材料之一。

合成橡胶的生产工艺大致可分为单体的合成和精制、聚合过程以及橡胶后处理三部分。单体聚合反应合成高聚物，聚合物的凝聚、洗涤、干燥以及橡胶改性等技术，其中核心的合成技术就是聚合反应，生产工艺就是聚合工艺。合成橡胶的基本原料是单体，精制常用的方法有精馏、洗涤、干燥等。聚合过程是单体在引发剂和催化剂作用下进行聚合反应生成聚合物的过程。有时用一个聚合设备，有时多个串联使用。合成橡胶的聚合工艺主要应用乳液聚合法和溶液聚合法两种。时下，采用乳液聚合的有丁苯橡胶、异戊橡胶、丁丙橡胶、丁基橡胶等。后处理是使聚合反应后的物料（胶乳或胶液），经脱除未反应单体、凝聚、脱水、干燥和包装等步骤，最后制得成品橡胶的过程。乳液聚合的凝聚工艺主要采用加电解质或高分子凝聚剂，破坏乳液使胶粒析出。溶液聚合的凝聚工艺以热水凝析为主，凝聚后析出的胶粒，含有大量的水，需脱水、干燥。

为了使橡胶便于加工成型，须通过塑炼以提高可塑性。生胶在贮存和加工过程中(混炼及压延等)，因温度过高、时间过长、过早地部分硫化，引起胶料结块，塑性下降，影响加工性能，不能得到表面光滑的半成品。胶料经压延后其纵向和横向的物理机械性能发生了差异，即纵向的强度比横向的大，而纵向的相对伸长率则比横向的要小。这是橡胶大分子链及一些片状填料在压延过程中发生取向排列所造成的，这种现象称为压延效应，在生产中应尽量避免，以防止胶料半成品发生变形。胶料在压延或压出后会逐渐收缩，变短变小。刚压出时与收缩后两者尺寸之比称为收缩率(%)，这是一种松弛过程，是大分子的粘弹性所引起的。所以在压延时必须调节压延速度，使之与胶料的应力松弛时间相匹配，以消除收缩。

当前橡胶工业新工艺的开发研究,主要集中在成型和硫化上面。在成型方面,着重解决减少工序和精密加工问题，研究实施压延、压出精密化、材料复合化，进而做到成型简易化和一体化。例如轿车轮胎、编织胶管、钢绳运输带的成型自动生产线。硫化方面的研究方向是设法与成型联动结合，实施成型、硫化上下工序一体化、连续化，现已实现的有胶管、胶带、手套自动生产线。

2合成橡胶行业发展现状

一是产业大而不强。总体产能过剩，装置利用率低于世界平均水平，但部分胶种装置产能小，缺乏规模效应。产品主要为通用产品，同质化现象较为严重，高端产品占比偏低。部分产品质量和稳定性与国外先进水平有差距，须通过进口来满足需求。例如，异戊橡胶实现了产业化，但存在产品质量不稳定等问题；高端的溶聚丁苯橡胶、溴化丁基橡胶目前以进口为主。

二是创新能力还需提升。与国外先进公司相比，创新能力较弱，开发投入不足。部分胶种缺乏自主核心技术，需引进国外技术。在上下游产业体系中，产学研用联系不紧密，新产品工业化进程缓慢。

三是装备技术仍有差距。生产过程能耗和物耗较高，导致成本高，影响市场竞争力。此外，国内合成橡胶企业对下游用户的技术服务还不够到位，无法及时满足下游用户需求，缺乏对市场的引导和培育。

“十四五”期间，我国合成橡胶产业应继续推进供给侧结构性改革，加大新产品、高附加值产品创新和推广力度，加快产业升级，满足用户不断升级的要求。

3发展建议

（1）加强基础研究，以原创性成果引领行业发展。从理论和实践的结合上探索轮胎性能－轮胎结构－轮胎制造工艺－橡胶加工性能－橡胶分子结构－橡胶聚合工艺之间的复杂相关关系。从橡胶纳米复合材料的多层次、多尺度结构与性能的关系上，构建橡胶基体材料的分子结构，通过深入研究橡胶分子链结构、聚集态结构，以及橡胶交联网络和填料补强体系，揭示橡胶分子结构与轮胎宏观性能间的关系，进而指导合成橡胶品种、牌号以及相应合成工艺的开发，实现合成橡胶新的技术突破。

（2）积极开发新的加工助剂和加工工艺；采用与其他橡胶并用的方法，制备综合性能更优异的材料，降低成本；加快合成橡胶与白炭黑、石墨烯、碳纳米管、蒙脱土、凹凸棒土等复合材料的研究开发，以增强合成橡胶的导电导热等新性能，弥补单一胶种用途的不足，拓展新的应用领域，满足不同用途的需要，增加消费量。

（3）通过产学研用一体化开发，实现产品的高性能化、系列化。同时针对下游用户对性能个性化的要求，开展橡胶新的应用领域。产业链上下游企业建立战略联盟，提升全产业链产品竞争力。

（4）在产品结构调整的方向上，研究开发新型、环保型牌号，加大研发投入，提高技术水平和创新能力，采用环保节能新技术对现有废弃、僵尸装置进行改造或升级。

（5）改进现有生产技术，提高稀土顺丁橡胶、溶聚丁苯橡胶以及异戊橡胶等的装置开工率，降低对外进口依存度。

（6）树立品牌意识，加强品牌建设，重视企业文化的建设，把培育具有自身特点的企业文化作为企业的发展战略，增强企业的凝聚力和向心力。健全和完善服务体系，以优质的产品和服务树立良好的品牌形象，提高在市场上的竞争力。

（7）重视环保安全，废水和废气，废渣处理技术，节约能源，推广节能先进工艺和新流程，坚持全产业链的绿色化发展，以进一步降低成本，提高市场竞争能力。

结语

未来，高性能合成橡胶是发展重点，面临多种机遇。一方面，汽车、高铁、医疗、新能源等行业稳步发展，将带动合成橡胶需求增长。另一方面，为助力实现碳达峰碳中和的目标，绿色低碳技术和材料有望获得长远发展，也给一些产品带来了新机遇。例如，具有绿色、环保、节能、可回收利用等优点的热塑性弹性体等产品，有可能成为优质的替代品，应用需求将进一步扩大。

参考文献

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