實(shí)現(xiàn)中國(guó)合成天然橡膠夢(mèng)
應(yīng)用中科院長(zhǎng)春應(yīng)化所自主創(chuàng)新的成套生產(chǎn)技術(shù)，由山東神馳石化有限公司生產(chǎn)的稀土異戊橡膠日前在輪胎應(yīng)用方面取得重大突破。稀土異戊橡膠工業(yè)化產(chǎn)品首次以50%替代天然橡膠成功應(yīng)用于全鋼載重子午線(xiàn)輪胎，標(biāo)志著我國(guó)異戊橡膠產(chǎn)品的應(yīng)用研發(fā)能力已達(dá)到世界一流水平，使中國(guó)創(chuàng)造和幾代科技工作者的稀土異戊橡膠夢(mèng)變成現(xiàn)實(shí)。
天然橡膠是關(guān)乎國(guó)家安全和經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要戰(zhàn)略物資。我國(guó)天然橡膠資源匱乏，隨著汽車(chē)和輪胎工業(yè)的發(fā)展，自給率越來(lái)越低，目前不足四分之一，年進(jìn)口量近300萬(wàn)噸。天然橡膠過(guò)度依賴(lài)進(jìn)口已成為國(guó)家安全和經(jīng)濟(jì)發(fā)展的不安定因素。因此，解決天然橡膠的替代問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)國(guó)家戰(zhàn)略資源的自給是實(shí)現(xiàn)國(guó)家長(zhǎng)治久安的根本途徑。
發(fā)揮基礎(chǔ)優(yōu)勢(shì)搶占發(fā)展高地
中科院長(zhǎng)春應(yīng)化所是國(guó)內(nèi)最早開(kāi)展合成橡膠研發(fā)的單位。上世紀(jì)60-80年代，中科院長(zhǎng)春應(yīng)化所主導(dǎo)了過(guò)渡金屬配位聚合催化劑，并與國(guó)內(nèi)相關(guān)科研院所和企業(yè)合力攻關(guān)，開(kāi)拓出具有我國(guó)自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的鎳系順丁橡膠工業(yè)化成套生產(chǎn)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了鎳系順丁橡膠的大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化，不僅奠定了我國(guó)溶液聚合技術(shù)、工程和人才基礎(chǔ)，也奠定了我國(guó)配位催化聚合領(lǐng)域的理論和實(shí)踐基礎(chǔ)，榮獲國(guó)家科技進(jìn)步特等獎(jiǎng)；在世界首次公開(kāi)發(fā)表《稀土催化合成橡膠文獻(xiàn)》和《絡(luò)合催化聚合合成橡膠》兩部專(zhuān)論，為我國(guó)將稀土催化體系應(yīng)用于合成橡膠工業(yè)夯實(shí)了重要的理論和技術(shù)基礎(chǔ)。
進(jìn)入新世紀(jì)，隨著我國(guó)高速公路和汽車(chē)工業(yè)的快速發(fā)展，對(duì)高性能輪胎的需求越來(lái)越大，中科院長(zhǎng)春應(yīng)化所以其對(duì)合成橡膠諸多膠種性能、作用、發(fā)展態(tài)勢(shì)的準(zhǔn)確把握和高度的使命責(zé)任感，及時(shí)將研究工作的重點(diǎn)聚焦到加速開(kāi)發(fā)具有我國(guó)自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)，低成本、大規(guī)模、高性能、綠色環(huán)保稀土異戊橡膠這一國(guó)家的重大戰(zhàn)略需求上，并將創(chuàng)新發(fā)展的目標(biāo)定位為：力爭(zhēng)用5年左右時(shí)間開(kāi)拓出10萬(wàn)噸/年成套生產(chǎn)工藝技術(shù)，形成20萬(wàn)噸/年以上的生產(chǎn)能力，能耗、物耗和產(chǎn)品質(zhì)量達(dá)到國(guó)際領(lǐng)先水平；用10年左右時(shí)間基本改變我國(guó)天然橡膠依賴(lài)進(jìn)口的格局，初步實(shí)現(xiàn)合成天然橡膠資源的自給。
抓住關(guān)鍵核心推進(jìn)重大突破
異戊橡膠具有與天然橡膠相似的分子結(jié)構(gòu)，其中，以稀土催化劑配位催化合成的稀土異戊橡膠與天然橡膠結(jié)構(gòu)和綜合性能最為接近，被稱(chēng)之為“合成天然橡膠”，是替代天然橡膠最理想的大品種合成橡膠，也是我國(guó)大品種通用橡膠唯一未實(shí)現(xiàn)大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化的膠種。俄羅斯在世界上率先實(shí)現(xiàn)了稀土異戊橡膠規(guī)模產(chǎn)業(yè)化，并以20%替代天然橡膠進(jìn)入我國(guó)市場(chǎng)。我國(guó)稀土異戊橡膠產(chǎn)業(yè)化已經(jīng)起步，但產(chǎn)品質(zhì)量、能耗、物耗與國(guó)外尚有差距。
基于多年的科研積累和基礎(chǔ)，中科院長(zhǎng)春應(yīng)化所敏銳地認(rèn)識(shí)到，制約稀土異戊橡膠規(guī)模產(chǎn)業(yè)化的瓶頸主要有三：稀土催化劑活性較低，催化劑成本較高，致使生產(chǎn)成本缺乏競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)；缺乏根據(jù)稀土催化劑和稀土異戊橡膠特點(diǎn)對(duì)聚合、凝聚和后處理工藝進(jìn)行系統(tǒng)有針對(duì)性的研究，照搬鎳系順丁橡膠生產(chǎn)工藝，致使生產(chǎn)過(guò)程能耗、物耗偏高；缺乏對(duì)產(chǎn)品的微觀(guān)結(jié)構(gòu)、分子量及其分布的有效控制手段，致使產(chǎn)品性能與天然橡膠相比差距較大。
從這樣的認(rèn)識(shí)分析出發(fā)，中科院長(zhǎng)春應(yīng)化所把創(chuàng)新新一代催化劑聚合體系作為解決三大瓶頸的重中之重和推進(jìn)稀土異戊橡膠產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程的關(guān)鍵突破口，在深入研究稀土催化劑和稀土異戊橡膠結(jié)構(gòu)和性能特點(diǎn)的基礎(chǔ)上，通過(guò)改變催化劑的組成和配制方式，攻克了稀土催化活性低、稀土元素利用率低、催化體系的非均相和多活性中心等關(guān)鍵科學(xué)問(wèn)題，在稀土催化劑創(chuàng)新這一關(guān)系規(guī)模產(chǎn)業(yè)化全局的核心技術(shù)上取得重大突破：成功開(kāi)發(fā)出高活性、高順式定向性、分子量及其分布可控的稀土催化體系，超過(guò)目前國(guó)際最高水平，大幅降低了催化劑成本，為加速我國(guó)稀土異戊橡膠的規(guī)模產(chǎn)業(yè)化奠定了重要基礎(chǔ)。
開(kāi)發(fā)成套技術(shù)創(chuàng)新萬(wàn)噸裝置
科學(xué)研究的價(jià)值在于致力重大成果產(chǎn)出，貢獻(xiàn)國(guó)家人民。為加速稀土異戊橡膠的規(guī)模產(chǎn)業(yè)化，一方面注重引進(jìn)工程技術(shù)人才，增強(qiáng)技術(shù)創(chuàng)新能力，成立高性能合成橡膠工程技術(shù)中心，提升平臺(tái)持續(xù)支撐能力，加強(qiáng)工藝流程的研發(fā)能力；另一方面，立足基礎(chǔ)研究，強(qiáng)化工程技術(shù)研究，堅(jiān)持關(guān)鍵技術(shù)與技術(shù)集成并重，形成了原始性創(chuàng)新-核心技術(shù)-技術(shù)集成-成套生產(chǎn)技術(shù)研究開(kāi)發(fā)的良性循環(huán)。
經(jīng)過(guò)一年多的艱苦拼搏，通過(guò)對(duì)稀土催化劑和稀土異戊橡膠聚合特點(diǎn)和膠液特性的系統(tǒng)研究，通過(guò)與工程設(shè)計(jì)部門(mén)的積極合作，開(kāi)拓出先進(jìn)的絕熱聚合技術(shù)、獨(dú)特的聚合釜和凝聚釜設(shè)計(jì)、膠液減黏技術(shù)、節(jié)能凝聚增壓噴射技術(shù)、新型尾氣回收技術(shù)等，形成了以催化劑技術(shù)、聚合技術(shù)、凝聚和后處理技術(shù)、加工技術(shù)等為核心的關(guān)鍵技術(shù)，以先進(jìn)反應(yīng)器技術(shù)，節(jié)能、環(huán)保工程技術(shù)和自動(dòng)控制技術(shù)等為核心的集成技術(shù)，設(shè)計(jì)完成了全新的工藝工程，形成了具有我國(guó)特色的稀土異戊橡膠成套生產(chǎn)工藝包。應(yīng)用該技術(shù)，山東神馳石化有限公司于2012年9月建成了3萬(wàn)噸/年稀土異戊橡膠生產(chǎn)裝置，并一次投料開(kāi)車(chē)成功，開(kāi)創(chuàng)了我國(guó)萬(wàn)噸級(jí)異戊橡膠生產(chǎn)裝置建設(shè)周期最短、一次開(kāi)車(chē)一次成功的先河。
該稀土異戊橡膠生產(chǎn)裝置具有成套生產(chǎn)技術(shù)自主研發(fā)，世界上稀土異戊橡膠單線(xiàn)產(chǎn)能最大，能耗物耗最低，節(jié)能環(huán)保先進(jìn)等特點(diǎn)，產(chǎn)品質(zhì)量等關(guān)鍵指標(biāo)超過(guò)國(guó)外同類(lèi)產(chǎn)品水平。在我國(guó)合成橡膠新膠種、新技術(shù)、新牌號(hào)的研發(fā)等方面具有重要的引領(lǐng)和示范作用。
加強(qiáng)應(yīng)用研究實(shí)現(xiàn)中國(guó)創(chuàng)造
中科院長(zhǎng)春應(yīng)化所通過(guò)提高稀土催化異戊橡膠分子微觀(guān)結(jié)構(gòu)的可控性結(jié)合流變行為研究和輪胎應(yīng)用研究等技術(shù)創(chuàng)新，使稀土異戊橡膠產(chǎn)品的分子結(jié)構(gòu)和硫化加工性能更接近于天然橡膠。
中國(guó)橡膠工業(yè)協(xié)會(huì)檢測(cè)中心評(píng)價(jià)結(jié)果顯示：該稀土異戊橡膠產(chǎn)品硫化速率與天然橡膠同步，解決了國(guó)內(nèi)外異戊橡膠硫化速率較天然橡膠滯后，天然橡膠的替代率難以提高的問(wèn)題，替代率由20%提高至50%；其基本性能超過(guò)國(guó)外同類(lèi)產(chǎn)品（俄羅斯稀土異戊橡膠SKI-5）水平，是國(guó)內(nèi)外應(yīng)用性能最接近天然橡膠的異戊橡膠。
目前，在不改變輪胎生產(chǎn)配方和工藝的條件下，已經(jīng)采用稀土異戊橡膠產(chǎn)品替代50份天然橡膠應(yīng)用于全鋼載重子午線(xiàn)輪胎實(shí)際生產(chǎn)中。國(guó)家橡膠輪胎質(zhì)量監(jiān)督檢測(cè)中心評(píng)價(jià)結(jié)果顯示：以50份稀土異戊橡膠替代天然橡膠對(duì)混煉膠的門(mén)尼黏度、門(mén)尼松弛、硫化速度、焦燒安全性和應(yīng)力應(yīng)變性能無(wú)不良影響；胎面的抗撕裂性能、耐刺扎性能和回彈性能略有提高，疲勞生熱略有降低；輪胎的耐老化性能提高明顯；生產(chǎn)過(guò)程中膠料流動(dòng)性好，模腔充盈，輪胎花紋清晰，表面無(wú)瑕疵缺陷；輪胎各項(xiàng)指標(biāo)均符合輪胎企業(yè)實(shí)際生產(chǎn)要求和國(guó)家各項(xiàng)輪胎標(biāo)準(zhǔn)。
本次輪胎試制的成功創(chuàng)造了國(guó)內(nèi)并用異戊橡膠比例最多、工藝性能最好、成果轉(zhuǎn)化最快的成功范例。異戊橡膠50%替代天然橡膠的輪胎試制成功，大大開(kāi)闊了稀土異戊橡膠的市場(chǎng)空間，對(duì)于加快我國(guó)稀土異戊橡膠生產(chǎn)技術(shù)水平和產(chǎn)能的提高，解決我國(guó)天然橡膠資源短缺，增加我國(guó)戰(zhàn)略資源的自給率，提升我國(guó)在該領(lǐng)域的競(jìng)爭(zhēng)力具有重要意義。
持續(xù)創(chuàng)新開(kāi)拓做大做強(qiáng)產(chǎn)業(yè)
稀土異戊橡膠工業(yè)化裝置全套技術(shù)工藝包的成功開(kāi)發(fā)和3萬(wàn)噸/年工業(yè)化生產(chǎn)線(xiàn)的成功建成、運(yùn)行，標(biāo)志著我國(guó)已成為世界少數(shù)掌握大品種、高性能合成橡膠工業(yè)化核心成套技術(shù)的國(guó)家，是集基礎(chǔ)研究、工程放大、成套技術(shù)研發(fā)于一體的成功范例。
為在更大規(guī)模、更高層次上實(shí)現(xiàn)我國(guó)稀土異戊橡膠的工業(yè)化，中科院長(zhǎng)春應(yīng)化所注重發(fā)揮技術(shù)源頭優(yōu)勢(shì)，著力協(xié)同創(chuàng)新，一方面，鞏固基礎(chǔ)優(yōu)勢(shì)和技術(shù)創(chuàng)新，著力10萬(wàn)噸/年稀土異戊橡膠成套生產(chǎn)工藝技術(shù)的創(chuàng)新突破，加速形成實(shí)現(xiàn)20萬(wàn)噸/年以上的生產(chǎn)能力，并向更大規(guī)模、更高產(chǎn)能拓展；另一方面，聚焦進(jìn)一步降低生產(chǎn)成本，大幅提升國(guó)際核心競(jìng)爭(zhēng)力的目標(biāo)，加速稀土異戊橡膠單體規(guī)模產(chǎn)業(yè)化關(guān)鍵技術(shù)的突破和成套核心技術(shù)的形成，實(shí)現(xiàn)我國(guó)從合成橡膠大國(guó)走向合成橡膠強(qiáng)國(guó)的夢(mèng)想。
來(lái)源：吉林日?qǐng)?bào)
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