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我国发展本体ABS产业的几点思考

ABS,学名:丙烯腈-丁二烯-苯乙烯,英文名:Acrylonitrile Butadiene Styrene。常态为浅黄色或乳白色的粒料非结晶性树脂,脂肪稍微比水多:1.02-1.08g/cm3。目前是产量最大、应用最广泛的聚合物之一。更多介绍请点击链接:我是ABS,这是我的简历

ABS常见的主要有乳液聚合和本体法

乳液聚合:该制法是将丙烯腈与苯乙烯聚合成AS,然后在乳液状态下与丁二烯聚合成ABS,此工艺助剂残留较多,产品色泽偏黄,市场售产品多数是此法生产(LG、奇美、吉化、巴斯夫等)。

本体法:连续本体法ABS生产工艺包括溶胶、预聚合、聚合、脱挥和造粒5个步骤。工艺优点:

1.生产连续化、工艺流程简单

2.设备少、投资省、操作易

3.三废少、污染少、节能、环保

4.产品品种切换方便

目前美国DOW与中石化上海高桥是用此工艺。相对乳液聚合法生产的产品,本体法产品色泽较白,但光泽较差;加工温度范围较宽。

本体ABS产品牌号虽不及乳液接枝-本体SAN掺混法那样多,但通过调整配方及工艺,也形成了自己的产品系列。国内企业生产的本体ABS树脂多为通用级产品,缺乏高性能专用料牌号。

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近年来,ABS/ PC合金的研发及其工业化引起了业界的关注。本体ABS含胶量低、相容性高、杂质少,适于制作ABS/PC合金,从而拓宽其在家电、电子、汽车领域的应用。切合这一契机,本文就本体ABS树脂的产业现状进行讨论,并提出几点发展建议。

连续本体聚合(简称B工艺)是近年来发展较快的ABS树脂生产工艺,其产能仅次于乳液接枝-本体SAN掺混工艺,约生产15%-20%的ABS产品。B工艺包括橡胶品种选择、溶解与过滤、预聚合、聚合、脱挥和造粒等工序。即将聚丁二烯橡胶溶于苯乙烯和丙烯腈混合单体,在少量溶剂存在下橡胶溶液被连续加入到多个串联的全混流或平推流反应器,在达到预定转化率后,被连续送到脱挥器,将未反应的单体和溶剂闪蒸、冷却回收循环利用,熔融的物料再经过造粒成为ABS树脂成品。图1为B工艺流程框图。

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图1 生产ABS树脂B工艺流程框图

连续本体工艺属于清洁生产工艺,符合可持续发展战略,是国家鼓励发展的ABS生产工艺。国内外很多厂家、院所都十分重视连续本体聚合工艺技术的研究与开发,并已涌现出美国Dow化学,日本三井化学(原日本MTC)、德国Lanxess(接手美国Monsanto技术)、中化国际等拥有成熟技术的生产商,2011年世界生产连续本体ABS的主要公司见表1。

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表1 世界生产连续本体ABS主要公司一览(2011年)

2006年,高桥石化公司引进DOW化学技术,建设20万吨/年本体ABS装置,于2007年投产。中国兵器工业集团辽宁华锦化工(集团)有限责任公司2008年又引进DOW化学本体ABS技术,建设14万吨/年装置,于2010年11月投产。2007年,奇美(镇江)公司购买中化集团中化国际新材料公司技术,建设年产10万吨装置,并于2009年11月投产。上海华谊聚合物有限公司采用自有多个串联全混型聚合反应器(CSTR)技术,2011年建成3.8万吨/年装置。

目前,国产本体ABS已经有一定规模,但装置开工率不高,运转也面临诸多困难:


◆橡胶原料依赖进口,ABS产品成本居高不下

生产本体ABS对橡胶要求较高。这类橡胶可以是丁二烯均聚物如低、高顺式聚丁二烯橡胶,也可以是丁二烯-苯乙烯崁段共聚物,而且后者更适于生产高冲击强度的高端本体ABS。对高顺丁橡胶结构的要求是1.4加成应大于85%,ML1+4100℃为20-70。

能够大批量提供优质本体ABS用胶的企业,有日本旭化成、韩国锦湖及美国Dow化学等公司。这些厂家基本垄断了本体ABS用胶的生产技术及产品市场。国产橡胶只能部分取代进口胶,这严重制约了我国本体ABS的生产及发展。

为了解决本体ABS生产用胶问题,国内一些橡胶研发、生产企业做了大量工作,而且这些工作至今仍在进行中。高桥石化公司依托公司内部技术力量和产品优势,已经成功地将顺丁橡胶35AE、55AE,溶聚丁苯橡胶T2000、T2003用于本体ABS生产,2/3的胶种实现了国产化。但其他本体ABS生产厂家仍然受进口橡胶困扰。

目前有一个倾向,即本体ABS生产厂家都想自己开发生产本体ABS用胶,这是不合适的,也是得不偿失的。因为这种橡胶对组成、分子排列方式、有无交联都有严格的要求,比其他领域用胶的生产有更大的难度,需要长期的技术和实践经验的积累。本体ABS生产配方中橡胶用量不大,生产出的专用胶又很难用在其他领域,这种胶的销路很容易出现问题。本体ABS生产厂家与橡胶生产厂家合作,或者本体ABS生产厂家之间合作生产本体ABS用胶会是一个比较适宜的选择。


◆做好本体ABS市场定位

2015年我国ABS树脂表观消费量为472万吨/年,本体ABS产能约40万吨/年,按照世界本体ABS消费占比,这点本体ABS应该能够消费掉的。但由于国内本体ABS品种不全、质量不高、成本高且同质化严重,加上本体ABS在耐冲击和光泽度方面的局限,不大受用户欢迎,国产本体ABS在我国ABS消费中的比例少得可怜。

本体ABS本应在刚性好、尺寸稳定、受力不大的壳体类塑料制品领域取得广泛应用,但家电市场已经饱和、更新动力不足,加上HIPS的竞争(本体ABS价格高于HIPS),导致本体ABS市场份额很小。倒是复合材料生产厂家将本体ABS与PC、PA、PBT等共混生产哑光、低气味、耐热复合材料,为本体ABS的应用打开了一扇大门。

①在车内密闭、温度较高环境中,塑料中的小分子挥发物容易迁移到制品表面,并散发到车内空间,危害乘客健康。耐热ABS作为汽车内饰件原材料之一,低气味是其发展的一个重要方向。制备低气味耐热ABS,在配方设计上可采用低气味的本体ABS 作为基材,效果更好。

汽车内饰件有低光泽(光泽度20%-40%)要求,使制品表面有哑光柔和感觉,有利于减少驾驶员视觉疲劳,提高驾驶安全性。通过喷涂哑光漆可以收到这一效果,但费时费力,也不环保。开发低光泽ABS势在必行,本体ABS中橡胶粒子比乳液ABS大很多,会有更多橡胶分散在制品表面,可获得更低的光泽度。开拓本体ABS在哑光ABS制品领域的应用,是本体ABS生产商必须关注的又一亮点。

从企业经济效益出发,乳液ABS生产厂家一般惜售ABS粉料,也为本体ABS在复合材料生产中的应用提供了机会。如果本体ABS生产厂家能够进一步提高产品质量、降低生产成本,搞好与复合材料生产厂家合作,甚至自己生产复合材料,本体ABS市场应该是光明的。


◆本体ABS生产工艺优势应该在与乳液ABS的竞争中得到充分体现
只有在产品优质、广受欢迎的情况下谈论投资、成本、环保才易为人们接受。与乳液接枝-掺混工艺的产品相比,本体ABS冲击强度和光泽度偏低,加上橡胶原料成本高,使其丧失了大部分应用空间。橡胶量、冲击强度、光泽度偏低的问题,试验研究已经有所突破,但尚未在国内装置上得到广泛应用。如何依靠技术创新提升产品质量,是本体ABS厂家首先应该考虑的问题。

本体ABS在生产工艺方面的优势应该在其与乳液ABS的竞争中得到体现。能否将其环保优势,比如少排污水、降低污水处理费用体现产品价格上?能否用数据(如电性能、黑点数)与其他材料对比,说明其纯洁性?本体ABS生产流程短、占地少,这也会大大降低投资费用并体现在产品成本上。本体工艺使用的原料和中间产品对设备腐蚀小、装置运转周期长、检维修费用低,也可以降低生产成本。将本体工艺优势细化、数字化并反映产品价格上,是本体ABS生产商必须做好的另一个功课。


对此,笔者对发展我国本体ABS产业提出几点建议:

◆关注社会对ABS尤其是对本体ABS的需求
社会对ABS 的需求除了通用产品的优质优价外,多样化、差异化、个性化要求也越来越突出。在产品品种方面,除耐热、阻燃、易加工、电镀外,又对医疗用ABS、低挥发性ABS、食品级ABS提出要求。对ABS合金的要求更是多样化,如透明级、抗静电级、挤出级、吹塑级、哑光级、高光级等等。我们的ABS不是没有市场,而是我们没能及时提供用户需要的产品。要抓住客户需求,关键是要下决心,“像做工艺品那样”做出用户需要的产品。

本体ABS制作ABS合金有优势,文章要做好做足。


◆走联合之路

我国目前仅有3家本体ABS生产企业,产能近40万吨/年,高桥石化开得最好,2015年开工率约85%,其他两家开工率不高。建议走联合之路,尽快解决其他两家开工率问题。

如下几种联合应该是有效的:ABS生产厂与橡胶生产厂的联合,解决橡胶原料国产化的问题;ABS生产厂与ABS改性厂的联合,开发出多种ABS合金,解决本体ABS的市场问题;ABS生产厂之间的联合,以便统筹规划、以老带新、大幅度提高开工率、提质降本;ABS生产厂与研究单位联合,使散落于高校、研究机构的本体ABS技术发挥作用。

高桥石化与锦湖日丽的合作已经取得成效,是一个很好的范例。

◆聚焦PC/ABS合金

聚碳酸酯(PC)是一种综合性能优良的工程塑料,其产量仅次于尼龙。它具有耐冲击、尺寸稳定、耐热、透明等优异性能,广泛应用于电子、电器和汽车制造业。随着应用领域的不断扩大,对材料的性能也提出了新的要求,尤其是在成型汽车和电子设备适用的大型薄壁制件时要求其具有良好的流动性,以降低制件的残余应力。但由于PC分子链的高刚性和大的空间位阻,使其具有较高的熔体粘度,因此加工困难,且制品残余应力大,易发生应力开裂,同时耐溶剂性和耐磨损性较差。


这些缺点限制了PC在许多领域中的应用。合金化是PC改性的一种重要方法,能使PC的性能更为优异,从而得到更广泛的应用。ABS/ PC合金是最早工业化的PC合金产品,也是最重要的PC合金之一,具有高冲击、高耐热及优异的加工性能,已在多个领域广泛应用。

国内已经有企业在ABS/PC合金研发上已经做了大量工作并向汽车、家电用户提供了批量产品,还有一些企业甚至ABS生产厂也在做这方面的研究。笔者希望, ABS/PC合金研发能更深入一步,取得更多的突破。 


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