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我國發展本體ABS產業的幾點思考
2017-03-08
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本體ABS產品牌號雖不及乳液接枝-本體SAN摻混法那樣多,但通過調整配方及工藝,也形成了自己的產品系列。國內企業生產的本體ABS樹脂多為通用級產品,缺乏高性能專用料牌號。
近年來,ABS/ PC合金的研發及其工業化引起了業界的關注。本體ABS含膠量低、相容性高、雜質少,適於製作ABS/PC合金,從而拓寬其在家電、電子、汽車領域的應用。切合這一契機,本文就本體ABS樹脂的產業現狀進行討論,並提出幾點發展建議。
連續本體聚合(簡稱B工藝)是近年來發展較快的ABS樹脂生產工藝,其產能僅次於乳液接枝-本體SAN摻混工藝,約生產15%-20%的ABS產品。B工藝包括橡膠品種選擇、溶解與過濾、預聚合、聚合、脫揮和造粒等工序。即將聚丁二烯橡膠溶於苯乙烯和丙烯腈混合單體,在少量溶劑存在下橡膠溶液被連續加入到多個串聯的全混流或平推流反應器,在達到預定轉化率後,被連續送到脫揮器,將未反應的單體和溶劑閃蒸、冷卻回收迴圈利用,熔融的物料再經過造粒成為ABS樹脂成品。圖1為B工藝流程框圖。
圖1 生產ABS樹脂B工藝流程框圖
連續本體工藝屬於清潔生產工藝,符合可持續發展戰略,是國家鼓勵發展的ABS生產工藝。國內外很多廠家、院所都十分重視連續本體聚合工藝技術的研究與開發,並已湧現出美國Dow化學,日本三井化學(原日本MTC)、德國Lanxess(接手美國Monsanto技術)、中化國際等擁有成熟技術的生產商,2011年世界生產連續本體ABS的主要公司見表1。
表1 世界生產連續本體ABS主要公司一覽(2011年)
2006年,高橋石化公司引進DOW化學技術,建設20萬噸/年本體ABS裝置,於2007年投產。中國兵器工業集團遼寧華錦化工(集團)有限責任公司2008年又引進DOW化學本體ABS技術,建設14萬噸/年裝置,於2010年11月投產。2007年,奇美(鎮江)公司購買中化集團中化國際新材料公司技術,建設年產10萬噸裝置,並於2009年11月投產。上海華誼聚合物有限公司採用自有多個串聯全混型聚合反應器(CSTR)技術,2011年建成3.8萬噸/年裝置。
目前,國產本體ABS已經有一定規模,但裝置開工率不高,運轉也面臨諸多困難:
橡膠原料依賴進口,ABS產品成本居高不下
生產本體ABS對橡膠要求較高。這類橡膠可以是丁二烯均聚物如低、高順式聚丁二烯橡膠,也可以是丁二烯-苯乙烯崁段共聚物,而且後者更適於生產高衝擊強度的高端本體ABS。對高順丁橡膠結構的要求是1.4加成應大於85%,ML1+4100 為20-70。
能夠大批量提供優質本體ABS用膠的企業,有日本旭化成、韓國錦湖及美國Dow化學等公司。這些廠家基本壟斷了本體ABS用膠的生產技術及產品市場。國產橡膠只能部分取代進口膠,這嚴重制約了我國本體ABS的生產及發展。
為了解決本體ABS生產用膠問題,國內一些橡膠研發、生產企業做了大量工作,而且這些工作至今仍在進行中。高橋石化公司依託公司內部技術力量和產品優勢,已經成功地將順丁橡膠35AE、55AE,溶聚丁苯橡膠T2000、T2003用於本體ABS生產,2/3的膠種實現了國產化。但其他本體ABS生產廠家仍然受進口橡膠困擾。
目前有一個傾向,即本體ABS生產廠家都想自己開發生產本體ABS用膠,這是不合適的,也是得不償失的。因為這種橡膠對組成、分子排列方式、有無交聯都有嚴格的要求,比其他領域用膠的生產有更大的難度,需要長期的技術和實踐經驗的積累。本體ABS生產配方中橡膠用量不大,生產出的專用膠又很難用在其他領域,這種膠的銷路很容易出現問題。本體ABS生產廠家與橡膠生產廠家合作,或者本體ABS生產廠家之間合作生產本體ABS用膠會是一個比較適宜的選擇。
做好本體ABS市場定位
2015年我國ABS樹脂表觀消費量為472萬噸/年,本體ABS產能約40萬噸/年,按照世界本體ABS消費占比,這點本體ABS應該能夠消費掉的。但由於國內本體ABS品種不全、品質不高、成本高且同質化嚴重,加上本體ABS在耐衝擊和光澤度方面的局限,不大受用戶歡迎,國產本體ABS在我國ABS消費中的比例少得可憐。
本體ABS本應在剛性好、尺寸穩定、受力不大的殼體類塑膠製品領域取得廣泛應用,但家電市場已經飽和、更新動力不足,加上HIPS的競爭(本體ABS價格高於HIPS),導致本體ABS市場份額很小。倒是複合材料生產廠家將本體ABS與PC、PA、PBT等共混生產啞光、低氣味、耐熱複合材料,為本體ABS的應用打開了一扇大門。
在車內密閉、溫度較高環境中,塑膠中的小分子揮發物容易遷移到製品表面,並散發到車內空間,危害乘客健康。耐熱ABS作為汽車內飾件原材料之一,低氣味是其發展的一個重要方向。製備低氣味耐熱ABS,在配方設計上可採用低氣味的本體ABS 作為基材,效果更好。
汽車內飾件有低光澤(光澤度20%-40%)要求,使製品表面有啞光柔和感覺,有利於減少駕駛員視覺疲勞,提高駕駛安全性。通過噴塗啞光漆可以收到這一效果,但費時費力,也不環保。開發低光澤ABS勢在必行,本體ABS中橡膠粒子比乳液ABS大很多,會有更多橡膠分散在製品表面,可獲得更低的光澤度。開拓本體ABS在啞光ABS製品領域的應用,是本體ABS生產商必須關注的又一亮點。
從企業經濟效益出發,乳液ABS生產廠家一般惜售ABS粉料,也為本體ABS在複合材料生產中的應用提供了機會。如果本體ABS生產廠家能夠進一步提高產品品質、降低生產成本,搞好與複合材料生產廠家合作,甚至自己生產複合材料,本體ABS市場應該是光明的。
本體ABS生產工藝優勢應該在與乳液ABS的競爭中得到充分體現
只有在產品優質、廣受歡迎的情況下談論投資、成本、環保才易為人們接受。與乳液接枝-摻混工藝的產品相比,本體ABS衝擊強度和光澤度偏低,加上橡膠原料成本高,使其喪失了大部分應用空間。橡膠量、衝擊強度、光澤度偏低的問題,試驗研究已經有所突破,但尚未在國內裝置上得到廣泛應用。如何依靠技術創新提升產品品質,是本體ABS廠家首先應該考慮的問題。
本體ABS在生產工藝方面的優勢應該在其與乳液ABS的競爭中得到體現。能否將其環保優勢,比如少排污水、降低汙水處理費用體現產品價格上?能否用資料(如電性能、黑點數)與其他材料對比,說明其純潔性?本體ABS生產流程短、占地少,這也會大大降低投資費用並體現在產品成本上。本體工藝使用的原料和中間產品對設備腐蝕小、裝置運轉週期長、檢維修費用低,也可以降低生產成本。將本體工藝優勢細化、數位化並反映產品價格上,是本體ABS生產商必須做好的另一個功課。
對此,筆者對發展我國本體ABS產業提出幾點建議:
關注社會對ABS尤其是對本體ABS的需求
社會對ABS 的需求除了通用產品的優質優價外,多樣化、差異化、個性化要求也越來越突出。在產品品種方面,除耐熱、阻燃、易加工、電鍍外,又對醫療用ABS、低揮發性ABS、食品級ABS提出要求。對ABS合金的要求更是多樣化,如透明級、抗靜電級、擠出級、吹塑級、啞光級、高光級等等。我們的ABS不是沒有市場,而是我們沒能及時提供使用者需要的產品。要抓住客戶需求,關鍵是要下決心,“像做工藝品那樣”做出使用者需要的產品。
本體ABS製作ABS合金有優勢,文章要做好做足。
走聯合之路
我國目前僅有3家本體ABS生產企業,產能近40萬噸/年,高橋石化開得最好,2015年開工率約85%,其他兩家開工率不高。建議走聯合之路,儘快解決其他兩家開工率問題。
如下幾種聯合應該是有效的:ABS生產廠與橡膠生產廠的聯合,解決橡膠原料國產化的問題;ABS生產廠與ABS改性廠的聯合,開發出多種ABS合金,解決本體ABS的市場問題;ABS生產廠之間的聯合,以便統籌規劃、以老帶新、大幅度提高開工率、提質降本;ABS生產廠與研究單位聯合,使散落於高校、研究機構的本體ABS技術發揮作用。
高橋石化與錦湖日麗的合作已經取得成效,是一個很好的範例。
聚焦PC/ABS合金
聚碳酸酯(PC)是一種綜合性能優良的工程塑料,其產量僅次於尼龍。它具有耐衝擊、尺寸穩定、耐熱、透明等優異性能,廣泛應用於電子、電器和汽車製造業。隨著應用領域的不斷擴大,對材料的性能也提出了新的要求,尤其是在成型汽車和電子設備適用的大型薄壁製件時要求其具有良好的流動性,以降低製件的殘餘應力。但由於PC分子鏈的高剛性和大的空間位阻,使其具有較高的熔體粘度,因此加工困難,且製品殘餘應力大,易發生應力開裂,同時耐溶劑性和耐磨損性較差。
這些缺點限制了PC在許多領域中的應用。合金化是PC改性的一種重要方法,能使PC的性能更為優異,從而得到更廣泛的應用。ABS/ PC合金是最早工業化的PC合金產品,也是最重要的PC合金之一,具有高衝擊、高耐熱及優異的加工性能,已在多個領域廣泛應用。
國內已經有企業在ABS/PC合金研發上已經做了大量工作並向汽車、家電使用者提供了批量產品,還有一些企業甚至ABS生產廠也在做這方面的研究。筆者希望, ABS/PC合金研發能更深入一步,取得更多的突破。
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