起步于1952年的中國橡膠助劑工業經歷59年的發展,跨越了不同歷史時期,已進入了新世紀持續穩定的發展階段。在新世紀新起點的歲月,2001年,中國橡膠工業協會橡膠助劑專業委員會成立。此后,在協會的大家庭里,中國橡膠助劑工業的發展伴隨橡膠工業的發展,進入了10年發展的快車道。
這10年的光陰是漫長的,但10年的創業又是短暫的。10年一路探索,中國橡膠助劑工業變化太多:從2001年的產量僅10余萬噸到2010年產量已達80余萬噸,占全球產量50%以上;從各類橡膠助劑和先進技術的完整工業體系的建立到國家級技術中心的落成……10年一路發展,卻從未離開過綠色制造,清潔生產。
千難萬險,行者在前。今天本版將通過記者對中國橡膠工業協會副會長許春華的專訪,呈現出在中國橡膠工業協會橡膠助劑專業委員會的帶領下,過去10年寒暑間,橡膠助劑人創造的寶貴成果和經驗,以及行業持續發展的未來方向。
十年新風采:行業由小變大
“經過10年的發展,我國橡膠助劑的產量已由2001年的10余萬噸增長至80多萬噸,占全球總產量的50%以上,綠色環保助劑已占總產量的90%以上,并建成了包括各類橡膠助劑和先進技術的完整工業體系,進入了世界領先的行列。”許春華接受記者采訪時欣喜地說。
10年間,我國橡膠助劑生產始終保持持續穩定的增長。根據中國橡膠工業協會統計,2001年,我國橡膠助劑的總產量僅13.8萬噸,到“十五”末期,即2005年產量增至29.8萬噸,為2001年的2.16倍;到2010年,總產量達到70.1萬噸,為2001年的5倍以上,占全世界的50%以上,產品出口30%。其中,防老劑4020、促進劑NS、防焦劑CTP和硅烷偶聯劑Si-69等多個產品產量均為世界第一或前茅。我國助劑行業已在全球占有舉足輕重的地位。
“除了產量的提高,橡膠助劑企業10年來的重大發展之一就是企業的規模化、集約化程度和產品集中度大幅提高。”許春華告訴記者。
數據顯示,20世紀我國橡膠助劑企業的年銷售額幾乎都不足2億元。進入21世紀,我國橡膠助劑企業規模化、集約化程度大幅提高:“十五”末期,即2005年銷售額在5億元以上的企業有3家,2億元以上的有8家,億元以上的企業18家,工業總產值約80億元。至2010年,有2家企業銷售額突破10億元, 5億元以上的企業有6家(增長1倍),2億元以上的企業有20家(增長1.5倍),1億元以上的企業28家(增長50%),工業總產值約136億元,增長70%。
產品集中度體現在億元以上企業銷售額占全行業銷售額的70%以上,不少大型企業的產品由原來只生產某一類產品向綜合性多品種發展,既降低了生產成本,又方便滿足市場供應,有的企業還實現了原料配套。
許春華說,10年來,科技創新為企業發展注入了不竭的動力。2007年,在國家科技部的支持下,橡膠助劑行業創建了以山東陽谷華泰化工股份有限公司為依托單位的國家橡膠助劑工程技術研究中心,為行業搭建了科技進步的平臺。接著,各大中企業也紛紛建立了自己的研發中心和地方省市一級的研發中心,培養人才隊伍,提高創新能力。這些研發中心不僅包含了橡膠助劑產品自身的研發和檢測,普遍包含了產品在橡膠制品中各項物理性能的檢測,為技術服務打下良好的基礎,這是一種意識的轉變和提高。
依托科技創新,“十一五”期間,我國橡膠助劑行業不斷加大優秀品種的開發力度。防老劑中,對苯二胺類4020系列和喹啉類系列RD已成為主要優良品種,占防老劑總產量的80%;促進劑中,次磺酰胺類CZ、NS以及噻唑類M、DM成為促進劑主要大噸位產品,目前CZ和NS占促進劑總量的36%以上,M和DM為30%;其他加工型橡膠助劑和特種功能性粘合劑產品持續穩定發展。
許春華告訴記者,多年來橡膠助劑行業獲得國家重點科技支撐計劃項目、國家創新基金項目和高新技術產業化項目支持的有幾十個項目。項目的實施大大促進了企業技術創新能力的提高和人才隊伍的建設,取得大批科技成果,“十一五”以來,各橡膠助劑企業先后申報國家專利100余項,其中2010年授權發明專利10余項,為中國橡膠助劑做大做強打下良好的基礎。
十年新氣象:堅持綠色制造
據了解,2001年,中國橡膠工業協會橡膠助劑專業委員會在成立之初提出了大力推進我國橡膠助劑工業的清潔生產的意見。意見指出,橡膠助劑工業的清潔生產重點是要從根本上改變原料、改革生產工藝和調整產品結構,將污染消滅在生產過程和產品中。
該意見引起了企業的普通關注,加快了替代產品的研發。并且這10年間,研發替代有毒有害產品,提高產品品種綠色化率的思路從未改變。
例如,仲胺類次磺酰胺類促進劑由于在加工過程中會產生亞硝胺致癌,對人體有極大危害,主要包括NOBS、DTBS、OTOS等。上世紀80年代德國TRGS552法規和美國勞工部指出在橡膠加工過程中,包括儲備區亞硝胺含量不得超過2.5μg/m3,2006年歐盟REACH法規對亞硝胺含量也作出了明確規定。我國助劑企業快速開發用以替代NOBS的伯胺類促進劑NS(N-叔丁基-2-苯并噻唑次磺酰胺),2001年NS的產量不足2000噸,至2007年NS的產量達到4.22萬噸,增加了20倍,是促進劑NOBS的7.03倍,滿足了行業發展的要求,并逐步出口,走向世界。NOBS的產量連年負增長,2007年已降至同類產品的5%以下。
還有,防老劑D的β-萘胺的致癌機理在上世紀50年代已被確認,但我國始終未能杜絕使用。通過行業建議,2008年促進劑NOBS和防老劑D被列入國家環保部高風險、高環境污染產品的目錄,2010年列入國家落后、淘汰產能目錄,使它們的生產得到根本控制,實現了行業自律。
目前,國內主要生產企業已經停止了促進劑NOBS和防老劑D的生產,已經基本解決了仲胺類次磺酰胺和β-萘胺的致癌問題的困擾。
“除了研發替代有毒有害產品,清潔工藝技術是橡膠助劑節能減排實現綠色生產的根本措施,通過行業建議,我國橡膠助劑清潔生產技術已列入國家科技創新項目指南。”許春華向記者展示了10年間我國橡膠助劑行業在清潔工業方面取得的部分重大突破。
——在2002年獲得國家科技進步二等獎的硅烷偶聯劑Si-69的全封閉清潔工藝技術在“十一五”期間取得了新的發展,開發了多個系列化產品,并大量出口,使我國硅烷偶聯劑的生產技術和產量保持在世界前列。
——在2004年獲得國家科技進步二等獎的對苯二胺類防老劑中間體RT-培司的清潔工藝技術,在“十一五”期間又有新創新,擴大產品和下游產品規模,一舉實現20億元/年的銷售額,在我國橡膠助劑工業清潔生產技術方面起了領軍作用,使我國防老劑4000系列產品生產躍居世界第一,具有國際領先水平,并取得了對美國337調查案的全勝。
——2008年,國家科技部批準立項“橡膠助劑的清潔生產工藝和特種功能性產品開發”為“十一五”國家重點科技支撐計劃項目,主要內容包括:促進劑NS的氧氣氧化工藝路線開發;NS廢水處理和水資源綜合利用技術;萬噸級高熱穩定性不溶性硫黃生產技術開發;萬噸級預分散橡膠助劑產品的生產技術開發。此項目針對我國橡膠助劑工業“十一五”發展的共性技術和關鍵技術進行聯合攻關。目前,項目已全面完成,已建成促進劑NS的氧氣氧化的千噸級生產裝置,NS廢水處理和水資源綜合利用已通過生產技術鑒定,取得顯著的環境效益和經濟效益。高熱穩定性不溶性硫黃已建成萬噸級生產規模,獲得中國石油和化學工業聯合會科技進步一等獎。預分散橡膠助劑是橡膠助劑產品劑型結構的重大改造,產品已在國內外市場銷售,具有良好的發展前景。項目3年的實施,為我國橡膠助劑清潔生產工藝技術的產業化,為我國子午線輪胎用橡膠助劑全部實現自給打下良好的基礎。
十年新起點:前行重任在肩
“10年是歷史的跨越,更是又一個10年的新起點。隨著世界橡膠助劑工業不斷向東方轉移,世界著名的橡膠助劑生產商、貿易商均看好中國橡膠助劑的發展和市場;隨著我國橡膠工業乃至全球橡膠工業的發展和需求,中國橡膠助劑工業任重道遠,必須繼續堅持綠色制造。”許春華向記者介紹了主要橡膠助劑品種生產工藝未來發展方向以及加大力度研發替代有毒有害產品的措施。
一方面是清潔生產工藝。
第一是促進劑M。這是我國1952年開發并長期使用的一種通用性噻唑類促進劑,年產量15萬~20萬噸,其中70%~80%用作其它促進劑的原料和醫藥中間體。目前多數企業采用“苯胺法”,在高溫、高壓下合成,制得粗M,再將粗M精制。一般反應收率僅為85%,且精制過程采用酸堿法產生大量廢水,目前通常1噸產成品會產生15~20噸含鹽有機廢水,COD含量在4000mg/l以上,治理非常困難。因此M的清潔工藝技術成為“十二五”期間行業的重中之重。“十一五”期間M的清潔工藝技術已經有了一定基礎:通過反應動力學研究,催化體系的調整,提高了反應收率、降低“三廢”排放;開發溶劑法精制路線,杜絕含鹽廢水的產生。在此基礎上,行業已向國家繼續申報關于促進劑M清潔生產技術的聯合攻關項目,預計在2~3年內,可全面實現M的清潔生產,并建成5萬噸/年示范工程,在全行業推廣。
第二是次磺酰胺類促進劑的氧氣、雙氧水氧化工藝。次磺酰胺類促進劑主要以NS和CZ為主導產量,2010年全年產量8.9萬噸,占促進劑總產量36%。目前企業的合成方法均是以促進劑M為原料,與其他不同基團的胺類物質反應,然后氧化制得。其氧化反應是關鍵,多數企業采用次氯酸鈉、氯氣、硝酸鈉為氧化劑,產生大量含鹽有機廢水。如促進劑NS,用這種常規的氧化方法,每噸產成品將產生含鹽有機廢水8~10噸。因此,改造氧化工藝,采用最有效的氧氣氧化劑或雙氧水進行氧化反應,可杜絕含鹽有機廢水產生,而且全過程的用水量大大減少,是一種清潔生產工藝,當然這個工藝的安全配套措施十分重要。“十一五”期間,該項技術開發已初見成效,“十二五”急需進一步完善和推廣應用。
第三是不溶性硫黃的氣化法一步生產工藝。我國上世紀70年代已成功開發了兩步法生產不溶性硫黃的生產技術,2010年產量約3.87萬噸。但隨著子午線輪胎膠料和工藝性能的需求提高,普通不溶性硫黃的熱穩定性等指標已經不能滿足要求。高熱穩定性不溶性硫黃的測試指標是在120℃×15分鐘條件下,不溶性硫黃的保持率要在40%以上。目前,我國大多數企業的不溶性硫黃在105℃×15分鐘條件下不溶性硫黃的保持率可達70~80%,但在120℃時急驟下降。“十一五”高熱穩定性不溶性硫黃生產技術開發已列入國家科技支撐計劃,已建成萬噸級生產裝置,但遠遠難以滿足行業需求。“十二五”期間該項目技術的發展和推廣將結束我國高熱穩定性不溶性硫黃大量進口的局面。
第四是預分散橡膠助劑。預分散橡膠助劑是一種清潔工藝技術開發的成果,也是我國橡膠助劑劑型改造的重要措施,并有利于產品國際化。“十二五”國家科技支撐計劃已立項予以支持,萬噸級/年裝置基本建成。隨著我國低溫混煉技術的推廣應用,預分散助劑將有極好的發展前景。
另一方面是加大替代有毒有害產品的力度。
第一是五氯硫酚類化學塑解劑的替代。五氯硫酚類化學塑解劑在歐美等國家已停止使用,其主要替代品是DBD(2,2′-二苯甲酰氨基二苯基二硫化物),這些替代品在“十一五”期間已被成功開發,“十二五”期間將加大替代力度。
第二是含多環芳烴(PAHs)芳烴油的替代。芳烴油是指芳香烴的碳原子占油分子中的碳原子的20%~30%以上的油品,是橡膠軟化劑,橡膠工業的消耗量占石油系軟化劑的77%,僅橡膠加工行業年需求超過20萬噸。歐盟2005/69/EC法規對苯并芘(BaP)為代表的8種多環芳烴予以限制,從2010年1月1日起,產品中8種多環芳烴含量不得超過10mg/kg,其中BaP<1mg/kg。因此環保型芳烴油的開發迫在眉睫。
“十一五”期間,我國很多企業參與了環保型芳烴油的開發,并以德國漢圣公司的VICAEC500為目標,“十二五”期間,仍需加大開發和產業化力度。
第三是關于氧化鋅的減量和替代。歐盟2003/105/EC法規已將氧化鋅劃為對環境有害的物質清單中,我國對氧化鋅的生產也進行了限制。米其林公司曾提出減少氧化鋅用量50%~80%的目標。因此,近年來研制環境污染少的活性高的硫化活性劑,降低氧化鋅用量已成為重要課題。開發高比表面積的納米氧化鋅、納米無機填料載鋅技術和有機鋅化合物等技術已取得產業化成果,進一步完善這類技術,擴大產業化能力,加強推廣應用是“十二五”的主要任務之一。
許春華表示,上述清潔工藝技術和產品結構進一步調整的實施,是我國橡膠助劑行業“十二五”期間科技創新的主要目標,將使中國橡膠助劑工業真正成為世界橡膠助劑的領頭羊。