苯乙烯-異戊二烯-苯乙烯(SIS)熱塑性嵌段共聚物是熱塑性彈性體SBS(俗稱"第三代橡膠")的姊妹產品,是美國Phillips石油公司和Shell化學公司分別于1960年代同步開發并實現工業化生產的新一代熱塑性彈性體。它具有優異的波紋密封性和高溫保持力,其獨特的微觀分相結構決定了它在用做粘合劑時具有獨特的優越性,配制成的壓敏膠和熱熔膠廣泛應用于醫療、電絕緣、包裝、保護掩蔽、標志、粘接固定等領域,特別是其生產熱熔壓敏膠(HMPSA),具有不含溶劑、無公害、能耗小、設備簡單、粘接范圍廣的特點,深受用戶歡迎,近年來的發展速度很快。近日,記者就全球SIS產業現狀及發展動向、國內SIS市場情況采訪了從事SIS開發、生產的有關技術專家。
全球SIS產業現狀及發展動向
SIS的生產工藝與SBS基本相同,因此,世界上生產SBS的許多裝置都同時具備生產SIS的能力。但從生產過程來講,生產SIS難度高于生產SBS,因而并非所有SBS生產裝置都同時生產SIS,其品種牌號明顯少于SBS。據有關資料,世界上生產SBS的廠家有33家,其中只有13家能生產SIS,其中美洲5家,歐洲3家,日本3家,我國有中石化巴陵石化公司批量生產SIS,臺灣合成橡膠公司生產少量SIS。SIS的生產根據市場及異戊二烯單體供應等情況變化。1998年世界SIS生產能力約16萬噸/年,產量約11.6萬噸,其中美洲約占60~70%,日本和歐洲各占15~20%。2002年世界SIS生產能力約為35萬t/a,產量約25萬t,占苯乙烯類熱塑性彈性體總產量的15-20%,其中美國為156kt,歐洲49kt,日本45kt,品牌有10多個,品種約30-40種。
熱熔膠(無污染、固化迅速、粘接面廣、適用于連續化生產,便于貯存和運輸)和熱熔壓敏膠的發展前景廣闊,世界苯乙烯系熱塑性彈性體(SBC,也稱鋰系聚合物)在膠粘劑領域的應用一直呈緩慢上升之勢,進入21世紀后有進一步加快的勢頭。美國歷年SBC在膠粘劑中的應用和SIS產量及預測顯示,用于膠粘劑占SBC總量的25%~26%,其中80%~90%的SIS用于膠粘劑,其2001年SIS產量為8.4萬t,預計2005年和2010年的產量將分別達到10.3萬t和13.4萬t。日本所產SIS大部分用于膠粘劑,在1997年就達90%以上。
國內SIS的市場情況
工業化產品少。國內SIS的研究與開發起步較晚,原因在于國內C5餾分分離工作起步遲,聚合級異戊二烯單體匱乏。1994年,上海金山石化公司2.5萬t/年C5分離裝置開車成功,并通過了國家技術鑒定,從而有了可靠的異戊二烯來源,為國內SIS工業化鋪平了道路。燕山石化、巴陵石化、吉化等單位相繼開展了SIS的研究與開發。據悉,燕化研究院開發了三個牌號的SIS產品,其中試技術于1996年通過了中石化鑒定;吉化也開發了兩種牌號的SIS:JHY-201和301,但均沒有形成工業化生產。巴陵石化公司1994年開始研究生產SIS,1996年成功實現工業試生產。2003年國內SIS消費量達到1.5萬t左右。
經過多年的研究開發,巴陵石化在提高SIS產品質量和新產品開發方面不斷取得新的進展,他們根據市場需求先后開發出SIS-1105、1106、1188、1200、1204、1209、1225、4104等SIS新牌號,產品質量穩步上升,完全可替代進口產品。同時,巴陵石化公司積極開展SIS的應用研究,引導消費市場,使SIS的應用得到迅速的發展。
產需不足
根據對國內粘合劑骨干企業調查,估計目前粘合劑行業年消耗SBS、SIS在4萬t左右,約占SBC總消費量的11%。其中SIS主要用于熱熔膠,特別是熱熔壓敏膠的生產中,如標簽、膠帶、一次性衛生制品等。根據調查顯示,近幾年中國大陸熱熔膠市場一直保持快速增長,2003年中國大陸熱熔膠銷量達10.2萬t,其中熱熔壓敏膠達4.8t,占47.3%。因此帶動了SIS消費量的迅速增長,2003年國內SIS消費量達1.5萬t。由于國內產量有限,SIS進口量增長較快,2003年估計進口1萬t左右,絕大部分是從美、日等國進口,供貨生產商有美國Shell公司、Dexco公司、日本JSR公司、Zeon公司、意大利的Enichem公司等。
發展空間大。據最新市場調查顯示,2003年國內SBC消費量36萬t左右,其中膠粘劑行業的消費量約4.0萬t,占SBC總量的11%,其中SIS消費量1.5萬t,僅占SBC總量的4.17%;而美國、日本等發達國家SBC在膠粘劑行業的消費占SBC總量的比例均超過30%,SIS產量占SBC總量的24%,與之相比,我國SIS仍有相當大的發展空間。其次,作為SIS主要應用領域之一的一次性衛生用品,2003年中國婦女衛生巾的普及率為54.9%,嬰兒紙尿褲和成人失禁用品的消費仍處于起步階段,而1998年美國的普及率均已超過了90%,中國臺灣省也達64%,可見中國熱熔壓敏膠的發展空間巨大。另外,隨著我國環保法規的實施,以及人們環保意識的逐步加強,污染型的氯丁橡膠粘合劑快速減少,環保型SBC粘合劑增長迅速。因此,SIS作為一種新型環保材料,在我國的消費量將會迅速的增長。針對國內SIS需求,巴陵石化公司將繼續提高SIS生產能力,使其年產量達到1萬t以上。
對我國SIS發展建議
據介紹,我國SIS研究和生產已有近十年的歷史,產品質量不斷提高,一定程度上滿足了國內需求,但與發達國家相比,在各方面仍存在較大的差距。對此,業內人士提出兩點建議。
一是大力開發利用C5資源,保證異戊二烯的供應。由于國內乙烯裝置中C5餾分綜合利用率低,導致異戊二烯供應存在較大不足。目前我國乙烯裝置C5餾分綜合利用率不到20%,大部分裂解C5餾分被用作燃料,目前僅有上海石化的2.5萬t/a工業試驗裝置可提供異戊二烯、間戊二烯和雙環戊二烯產品,另有揚子伊士曼化工公司的1.8萬t/aC5石油樹脂裝置。而美、日等發達國家C5餾分綜合利用率達70%以上,特別是日本,其C5餾分的80%~85%用于分離異戊二烯,然后將其用于生產合成橡膠和香料、化妝品、藥品等。其中瑞翁公司是C5綜合利用的典型代表,C5利用率達80%以上,是世界上C5利用率最高的企業。
據報道,C5的開發利用途徑極為廣闊,其中的異戊二烯可制備異戊橡膠、反式異戊橡膠、液體異戊橡膠、SIS、石油樹脂,還可用于合成香料和醫藥產品,如芳樟醇、維E、殺蟲劑等。由于目前國內C5產品存在較大的市場缺口,特別是異戊二烯供應不足,嚴重限制了SIS生產。因此,業內人士建議有關部門對國內各乙烯裝置的C5資源進行整合,建立C5分離裝置,提高C5餾分的綜合利用率。
二是加快SIS的升級產品開發。為不斷提高產品的性能,提升企業競爭能力,國外企業積極開發SIS升級產品,尤其是日本Kuraray公司,自上世紀80年代始不斷開發出SEP、SEPS、SEEPS等產品,產品性能好,利潤高。而國內只有少量SIS工業化產品,其他產品還沒有開展研究,因此國內企業必須加快SIS升級產品的研究和開發。