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                    全球聚異丁烯的現狀及未來

                    全球聚異丁烯的現狀及未來

                     

                    一 聚異丁烯的原料及生產 


                    聚異丁烯是異丁烯(2-甲基丙烯)的均聚物和共聚物產品的總稱。液相催化裂化和催化重整生產汽油或石腦油裂解生產乙烯單體會產生碳四副產品,異丁烯便來自于此。

                     在除去碳四副產品中的丁二烯后,其主要成分是丁烯、丁烷和異丁烯的混合物,用硫酸抽提,然后將提取物送入換熱器加熱,使反應逆轉,把硫酸分離,便可得到高純度的異丁烯。

                    高純度異丁烯用于丁基橡膠、烷基化和某些異丁烯聚合物領域,純度不高的材料則應用于其它領域。這些材料通常含有少量1-丁烯和2-丁烯,而且在用于制備異丁烯聚合物時可能會被稱作聚丁烯。生產汽油的液相催化裂化和催化重整及生產乙烯的石腦油裂解工藝的廣泛應用使異丁烯供應經常過剩。

                    有兩種聚合物商品常被稱為聚異丁烯。一種是丁基橡膠——異丁烯和1-3%的異戊二烯的共聚物。約有半數的丁基橡膠被加工成鹵丁橡膠后拓寬了交聯的選擇范圍。這類材料因氣密性好而廣泛應用于輪胎和其它充氣領域。丁基橡膠曾經是異丁烯的最主要需求流向,但實心輪胎的發展降低了該領域的需求。目前全球的丁基橡膠總產能為約61萬噸,其中拜耳和巴斯夫占據了80%以上的產能。丁基橡膠與聚異丁烯在膠粘劑、密封劑、填料等方面的應用有競爭關系。

                    另一類聚異丁烯商品是分子量在350到一千萬之間的均聚物。一般來說,聚異丁烯分為低分子聚異丁烯、中分子聚異丁烯和高分子聚異丁烯。分子量在350到3500之間的材料稱低分子量聚異丁烯,分子量在一萬到十萬之間為中分子量產品,分子量在十萬至一千萬之間的為高分子量產品。分子量在三萬以下的產品通常呈液態,分子量較高的材料則呈固態。只有部分生產商生產全系列分子量產品,大多數生產商只生產低分子量聚異丁烯。

                    聚異丁烯均聚產品是在5-50℃的溫度范圍內,由三氯化鋁或三氟化硼催化異丁烯在烴類或鹵化溶劑中聚合而成。所采用的異丁烯的純度通常取決于所生產的聚異丁烯的類型。

                    當使用三氯化鋁作催化劑時,反應生成的異丁烯分子末端的雙鍵會有很多類型。其中大多數是三元取代雙鍵,其次是四元取代雙鍵,二元取代雙鍵最少。各種類型取代雙鍵所占的比例取決于催化劑的性能,反應溫度和反應周期。反應周期越長越容易生成化學穩定性較好的四元和三元取代雙鍵。 
                     
                    使用三氟化硼作催化劑需要高純度的異丁烯原料,生成產品中的二元取代雙鍵比例高達75—85%,三元取代雙鍵次之,四元取代雙鍵最少。此類聚異丁烯產品被某些生產商稱為高活性聚異丁烯(HR—PIB)或高純度聚異丁烯(HP—PIB)。高活性聚異丁烯在很多應用領域作用突出,可用作生產多種衍生物的中間體。
                     
                    二 聚異丁烯的應用 
                    不同廠家的聚異丁烯不能直接互換使用。碳四原料來源和生產工藝的差異使得各廠商產品具有不同的粘度等級,閃點和分子量,不同粘度等級范圍的產品用途也不相同。
                     
                    一)潤滑油、潤滑油及燃料油添加劑
                    潤滑油、潤滑油添加劑、汽柴油添加劑占據了聚異丁烯75-80%的終端市場份額。而清凈劑和分散劑又占據了潤滑油添加劑業務量的35-40%。大部分分散劑產品是以聚異丁烯或其丁二酰亞胺及其它化學衍生物為主要成分。
                     
                    1、 潤滑油及燃料油清凈劑
                     
                    聚異丁烯二元取代雙鍵與馬來酸酐加熱至150-250℃可反應生成聚異丁烯丁二酸酐(PIBSA)。當馬來酸酐過量時,PIBSA末端的雙鍵會與馬來酸酐分子反應生成聚異丁烯二丁二酸酐。
                    聚異丁烯丁二酸酐與三乙撐三胺等多胺反應可生成聚異丁烯聚丁二酰亞胺——一種可用作發動機油無灰分散劑或燃油清凈劑的化合物。發動機油無灰分散劑活性基團含量很高,鹵素含量低,熱氧化穩定性能優異,能在所有類型發動機中長期發揮卓越性能,從而延長換油周期。
                    聚異丁烯丁二酸酐和季戊四醇或三羥甲基丙烷等多元醇反應生成的聚異丁烯丁二酸酯也可用作分散劑,二元取代雙鍵基團含量高的聚異丁烯與苯酚反應生成的聚異丁烯苯酚是另一種分散劑。
                    由聚異丁烯制成的乘用車和重負荷機油清凈劑可為發動機提供腐蝕保護。清凈劑用于汽油和柴油燃料中則可以保持噴射系統清潔。
                     
                    2、潤滑油增稠劑

                    潤滑油中加入聚異丁烯增稠劑可增加潤滑性,控制積垢,減少排煙,防止排氣系統阻塞,增強抗磨保護。齒輪油,二沖程機油,金屬加工液和潤滑脂配方中添加的聚異丁烯可以調節粘度,改善低溫性能,增強粘附性并有助于清凈燃燒。

                    二沖程汽油發動機主要應用于小型摩托車,機動腳踏兩用車,踏板車和鏈鋸,舷外馬達等設備。此類發動機潤滑油可能用10-40%比重的聚異丁烯作為基本成分,或者用10-20%比重的聚異丁烯直接代替光亮油。在小發動機油里面,聚異丁烯由于具有比光亮油好得多的清凈性,能夠更好的保護發動機,排放更加環保。

                    全球范圍內28%的光亮油用于生產齒輪油,13%用于制造重負荷柴油機油,12%用于乘用車機油,11%用于工藝油,9%用于潤滑脂,8%用于船用油,7%用于液壓油,12%用于其它領域。北美和歐洲的I類油產能持續縮減導致光亮油供應越來越緊張。預計到2015年全球的光亮油供給會減少10%,1995到2005年間,全球光亮油年供應能力共損失了408800噸。目前全球每年的光亮油需求為330萬噸,供給每年減少10%意味著20年后年供給能力將損失740950噸。預計光亮油供應短缺會嚴重影響車輛和工業齒輪油,單級機油和船用油市場。

                    可替代潤滑油配方中的光亮油是聚異丁烯的一大亮點。聚異丁烯替代光亮油不是簡單的決策經濟,而是光亮油、溶劑精制中性油與聚異丁烯價格的平衡行為。2006年新加坡每噸光亮油約一千美元,每噸聚異丁烯約一千五百美元,而去年底每噸溶劑精制中性油約九百美元。光亮油和溶劑精制中性油的價差越大,聚異丁烯替代光亮油的可能就越大。由于要達到同樣效能所需聚異丁烯的體積比光亮油少,因而需要補加溶劑中和油保持潤滑油體積一致。光亮油和溶劑中和油的價差增大使2006年出現了換用聚異丁烯提高成本效率的時期。
                     
                    二)工業用途
                     
                    聚異丁烯的第二大用途是用于膠粘劑,填料和密封劑配方中。其用量約占全球總消費量的13-15%。聚異丁烯尤其適用于對潮濕敏感和要求不溶于水的環境。通常低分子量聚異丁烯被用作增粘劑或增塑劑,而中高分子量聚異丁烯則被用來調節彈性,延伸性,內聚力和氣密性。聚異丁烯產品耐老化性能比橡膠基產品好,粘性持久,可用于其他高聚物無法黏附的表面。

                    聚異丁烯在壓敏膠粘劑(PSA),熱熔膠粘劑(HMA)和熱熔壓敏膠粘劑(HMPSA)配方中展現了持久的粘性,能與膠粘劑中的樹脂,彈性體和溶劑相溶,顏色和化學反應穩定性能好。添加了聚異丁烯的膠粘劑用于紙層薄板、標簽、醫用繃帶;紙張、薄膜、箔片和工業膠帶領域。聚異丁烯可用作滲透皮膚的藥片和塊狀硅封壓敏膠粘劑配方,聚異丁烯還可用作熱熔膠粘劑增粘劑、增塑劑和增濕劑。

                        膠粘劑最大的終端用途是在包裝產品、木材加工和裝配線領域。近年來全球膠粘劑發展很不平衡,亞太地區的年增長率高達7-8%,而歐洲和北美的發達國家年增長率只有1-2%。

                    自從2000年以來,亞太地區已成為波紋容器和折疊紙盒等紙板包裝產品的最大產區,亞太地區的波紋容器出貨量在以每年10.9%的速度增長,而歐洲和北美卻只為1.7%和0.9%。亞太地區的高速增長主要歸功于中國家用電器、手動工具、電話、電視機、DVD播放機、照相機和玩具等消費品制造的發展。中國已成為臥室和飯廳設備的主要產區,制造和出口裝船包裝這類設備要使用膠粘劑。

                        填充密封劑由載色劑,填料和色素組成,其中的載色劑可能含有彈性體、催干油、增塑劑、增濕劑、溶劑、干燥劑和催化劑。填料是諸如黏土,硅土和滑石粉等能使配方有形的材料。在密封劑中添加聚異丁烯可增強用來產生內聚力和類橡膠性能的彈性體的塑性。聚異丁烯作為主要的載色劑能使填料濕潤凝固。聚異丁烯填充密封劑配方能提高粘性和耐候性,改善抗水性和氧化穩定性。聚異丁烯因為具有優異的阻隔性能和低溫彈性而被用作窗戶密封劑的原料聚合物。

                    含有聚異丁烯的膠帶可防止地下或水下環境對管道的腐蝕。含有礦物油,石蠟,熱塑性彈性體和低密度聚乙烯的聚異丁烯基化合物灌注到光纜中可提高電纜的抗電壓擊穿,防潮和自愈合性能。

                    高分子量聚異丁烯用于房頂薄膜中能保護建筑遠離雨水和融雪。

                    聚異丁烯還可作為增粘劑用于聚乙烯黏附包裝膜配方中。用聚異丁烯做添加劑可增強熱塑性塑料和薄膜性能,降低成本。聚異丁烯可作為加工助劑和增塑劑用于聚乙烯,高壓聚苯乙烯(HIPS),丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS)和改性澆鑄聚丙烯薄膜中。聚異丁烯還可作為增塑增容劑用于包括天然橡膠,丁基橡膠,聚異戊二烯,聚丁二烯和苯乙烯-丁二烯(SBR)橡膠在內的多種硫化彈性體中。聚異丁烯還可增強丁基橡膠或三元乙丙橡膠改性丁基橡膠材質的屋頂和管道包覆材料的塑性。含有熱塑性嵌段共聚物的瀝青質覆頂材料和膠粘劑也用聚異丁烯增強塑性,低溫彈性和黏附性。

                    絕緣的聚異丁烯在電學領域的應用非常廣泛。聚異丁烯的化學結構,低氯含量和高純度有效的阻止了其在電應力下的氧化和氣體析出。

                    低分子量聚異丁烯可作為給注模和擠壓塑料制品著色的色素的載體。高分子量聚異丁烯則可作為水性分散體系的減阻劑改善管道中原油和其他烴類產品的流動性。
                     
                    三 聚異丁烯行業現狀與未來展望

                    2007年初全球的聚異丁烯產能超過一百萬噸。

                    英力士(Ineos Group)低聚物公司的裝置產能居行業首位,其美國印第安納州Whiting和法國Lavera兩座工廠的總產能為每年20萬噸。然而在英力士近日宣布投資于Whiting基礎建設前,有限的原材料阻礙了英力士全力生產。英力士低聚物公司正在為改善原料供給進行印第安納州Whiting工廠基建升級改造。這座原來的BP工廠年產能為12萬噸,2005年一群個體投資者收購了BP旗下的Innovene公業務并將其更名為英力士,但BP仍然繼續為這座工廠提供原料。

                    潤英聯以包括與錦州石化的合資項目——錦州精聯潤滑油添加劑有限公司在內的每年17萬產能緊隨英力士之后。
                     
                    將與中石化的合資項目——路博潤蘭煉添加劑公司包括在內,路博潤每年161000噸的產能位居全球第三。
                    巴斯夫于1931年取得聚異丁烯工藝專利,其Oppanol商標產品于1937年投入商業生產。位于比利時安特衛普和德國路德維希港的兩套裝置每年9萬噸的總產能使巴斯夫成為全球第四大聚異丁烯生產商。

                    路博潤和潤英聯生產的聚異丁烯只對特定用戶供應。而另一主要添加劑生產商——雪佛龍奧倫耐美國路易斯安那州Belle Chasse廠的產品則同時進行專供和商業銷售。
                     
                    聚異丁烯在二沖程機油配方中表現出來的低煙灰性質使得摩托車成為聚異丁烯主要的市場流向。印度是全球第二大摩托車生產國。2005年四月到2006年三月之間,印度共生產了970萬輛車,其中79%是摩托車。印度摩托車市場的快速增長必將推動聚異丁烯需求的上揚。

                    盡管亞洲聚異丁烯終端市場需求每年8-10%的增長速度為全球最高,但亞洲地區不到20萬噸的產能卻低于北美的405000噸和歐洲的399000噸。

                    06年聚異丁烯市場供應非常緊張,工廠大規模停產檢修,生產商們無法及時向新客戶供貨。
                    生產商們已開始擴充產能,幾個擴能項目將在今后三年內上馬。

                    2008到2009年間,中國的產能將達到85000噸。中國石油吉林化工集團公司去年12月已將其吉林精細化工廠產能擴充到每年24500噸。該公司聲稱會在2008年之前再擴能25000噸。
                    中石化與巴斯夫的合資工廠——揚子巴斯夫有限公司正在南京新建年產能六萬噸的聚異丁烯衍生物項目。但巴斯夫方面未透露該項目的未來產能。

                    韓國大林也在去年12月將麗川的聚異丁烯產能從每年55000噸擴充到65000噸。

                    在美國,位于休斯敦的得克薩斯石化公司目前每年65000噸的產能將在2008年之前增加一倍。

                    歐洲只有巴斯夫的德國路德維希港裝置擴能,該裝置的中分子量聚異丁烯產能將在2007年中期之前達到每年18000噸。

                    在經歷了多年的停滯后,以亞洲為代表的添加劑行業似乎又開始了發展。添加劑行業整合使聚異丁烯生產商們在1998到2002年間共關停了20到25萬噸的裝置?,F在這些關停的裝置正在重啟。2007到2009年間,聚異丁烯產能將約新增156000噸,聚異丁烯供應緊張的局面有望緩解。
                     

                     

                     

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