我国氢化丁腈橡胶消费严重依赖进口

王方

新材料、化工、节能环保

  • 2019-07-10
  • 1183
  • 0

氢化丁腈橡胶是一种新型橡胶材料,是丁腈橡胶发展的必然趋势。本文介绍了氢化丁腈橡胶的分子结构、性能,分析了氢化丁腈橡胶的市场前景与我国的生产现状。

摘要:氢化丁腈橡胶是一种新型橡胶材料,是丁腈橡胶发展的必然趋势。本文介绍了氢化丁腈橡胶的分子结构、性能,分析了氢化丁腈橡胶的市场前景与我国的生产现状。

丁腈橡胶(NBR)分子结构中含有极性的腈基(-CN),具有良好的耐油性,将其长期浸泡在油介质中仍能保持优异的性能,因此被广泛应用于油田开采。但是NBR分子链中还含有不饱和的双键,耐高温高压性能差,不适用于高温高压等恶劣环境中,人们急切需要一种同时具有良好的耐油性、耐热性和耐候性的橡胶,氢化丁腈橡胶应运而生。

氢化丁腈橡胶的分子结构与性能

氢化丁腈橡胶(HNBR)是通过对NBR主链所含的丁二烯单元进行特殊加氢处理而制成的一种性能优异的高饱和丁腈橡胶,反应式见图1。

图1 NBR制备HNBR的反应式

(资料来源:中国知网)

从NBR加氢合成HNBR的反应式中可以看出,HNBR分子中包含以下几种结构单元:

表1 HNBR中的结构单元及功能

(资料来源:中国知网)

NBR氢化过程中,大分子结构由非饱和结构变成了饱和结构,保留了少量不饱和键,可参与硫化交联反应;保留了腈基,因此HNBR仍具有NBR的耐油性,同时还具有明显的高强度、耐高温、耐化学腐蚀、耐候性、耐臭氧、抗压缩永久变形等性能,综合性能极为出色。商品化的氢化丁腈橡胶根据其丙烯腈含量和氢化率分类,使用时根据耐油性要求选择丙烯腈含量,根据对耐候性、耐高温性、耐化学腐蚀性的要求选择氢化率。

氢化丁腈橡胶的应用和市场前景

氢化丁腈橡胶可长时间存放,使用起来安全性好,在苛刻的环境有着良好的表现,在航空航天系统可用作密封件、减震材料等。

1. HNBR在石油工业中的应用

近年来,随着油气井的深度越来越大,温度和环境条件也越来越恶劣,对所使用的橡胶材料标准要求也越来越高,氟橡胶密封件在这种条件下容易损坏。高温和高压环境下,硫化氢、二氧化碳、柴油、甲烷、蒸汽和酸类介质都会影响橡胶性能,要求橡胶制品必须具有耐高温高压、耐化学腐蚀等性能。HNBR相对于NBR、氟橡胶是比较合适的橡胶材料,被广泛用于石油开采过程中的橡胶制品,如油气井用防暴器、阀门密封圈、栓塞、动力电缆护套、泵类活塞、旋转胶管、钻井护罩等。

2. HNBR在汽车工业中的应用

HNBR具有较好的耐臭氧性、耐热性,比NBR和氯丁橡胶更适合用于汽车发动机凸轮轴与曲轴联动的同步齿带;此外HNBR动态弹性随温度变化小,在较大温度范围内可持动力的准确传递,是最理想的可用于同步齿带的橡胶材料。欧美、日本的汽车企业的同步齿带均采用HNBR材料。HNBR还具有优良的耐腐蚀性,可用于汽车用燃料胶管。高级润滑油中含有防老剂、挤压剂、防老剂、清洁分散剂等加速橡胶衰老的添加剂,HNBR对添加剂的抵抗性能优越,因此适用于机油冷却器供油软管。

HNBR市场前景广阔,我国消费严重依赖进口

近年来,由于全球汽车市场的蓬勃发展,尤其是中国和印度的汽车生产商对HNBR的强劲需求,全球HNBR市场保持稳健增长态势。截至2017年,全球HNBR市场需求量为5928吨,全球HNBR的市场规模达到3.10亿美元(见图2)。

图2 2015-2017年全球HNBR需求量及市场规模

(资料来源:中国产业信息网)

在我国,由于汽车工业和其他制药业的高速发展,对HNBR的需求量越来越大。预计2025年,我国氢化丁腈橡胶市场规模将达到1.60亿美元。

HNBR的生产技术难度高,设备要求高,生产过程使用的催化剂较为昂贵,价格也较为昂贵,在一定程度上限制了其自身的应用和发展。目前主要为日本的瑞翁化工和德国的拜耳集团所垄断,生产基地分布在美国、日本和欧盟地区,行业集中度较高。

我国的氢化丁腈橡胶产业还处于起步阶段,技术距离国际先进水平还有较大差距,生产企业较少,早期只有兰州石化在实验装置上开展小批量生产,后又因装置问题和其他因素停工,目前国内的HNBR生产企业有浙江赞昇新材料有限公司和山东道恩特种弹性体有限公司。2017年,我国HNBR市场需求在1550吨左右,产能为1000吨,同期国内产量仅有60吨,产能利用率极低(见图3),市场需求严重依赖进口。

图3 2015-2017年中国HNBR产能、产量及需求

(资料来源:中国产业信息网)

结语

NBR通过加氢反应制得HNBR,可以保持原有的耐油性,同时还具有耐化学腐蚀、耐候性、耐高温等优良性能,在汽车工业和石油工业可以广泛替代NBR、氯丁橡胶等其他材料;HNBR行业目前为德国拜耳和日本瑞翁化工所垄断,我国技术、产能、产量等方面极度落后,市场需求严重依赖进口。


科技最前沿

剖析产业发展现状

为技术转化提供精准对接

本文为金智创新原创,欢迎转载,转载请标明出处,违者必究!

评论