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本體ABS產(chǎn)品牌號雖不及乳液接枝-本體SAN摻混法那樣多,但通過調(diào)整配方及工藝,也形成了自己的產(chǎn)品系列。國內(nèi)企業(yè)生產(chǎn)的本體ABS樹脂多為通用級產(chǎn)品,缺乏高性能專用料牌號。
近年來,ABS/ PC合金的研發(fā)及其工業(yè)化引起了業(yè)界的關(guān)注。本體ABS含膠量低、相容性高、雜質(zhì)少,適于制作ABS/PC合金,從而拓寬其在家電、電子、汽車領(lǐng)域的應(yīng)用。切合這一契機,本文就本體ABS樹脂的產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀進行討論,并提出幾點發(fā)展建議。
連續(xù)本體聚合(簡稱B工藝)是近年來發(fā)展較快的ABS樹脂生產(chǎn)工藝,其產(chǎn)能僅次于乳液接枝-本體SAN摻混工藝,約生產(chǎn)15%-20%的ABS產(chǎn)品。B工藝包括橡膠品種選擇、溶解與過濾、預(yù)聚合、聚合、脫揮和造粒等工序。即將聚丁二烯橡膠溶于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(xù)加入到多個串聯(lián)的全混流或平推流反應(yīng)器,在達到預(yù)定轉(zhuǎn)化率后,被連續(xù)送到脫揮器,將未反應(yīng)的單體和溶劑閃蒸、冷卻回收循環(huán)利用,熔融的物料再經(jīng)過造粒成為ABS樹脂成品。圖1為B工藝流程框圖。
圖1 生產(chǎn)ABS樹脂B工藝流程框圖
連續(xù)本體工藝屬于清潔生產(chǎn)工藝,符合可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略,是國家鼓勵發(fā)展的ABS生產(chǎn)工藝。國內(nèi)外很多廠家、院所都十分重視連續(xù)本體聚合工藝技術(shù)的研究與開發(fā),并已涌現(xiàn)出美國Dow化學(xué),日本三井化學(xué)(原日本MTC)、德國Lanxess(接手美國Monsanto技術(shù))、中化國際等擁有成熟技術(shù)的生產(chǎn)商,2011年世界生產(chǎn)連續(xù)本體ABS的主要公司見表1。
表1 世界生產(chǎn)連續(xù)本體ABS主要公司一覽(2011年)
2006年,高橋石化公司引進DOW化學(xué)技術(shù),建設(shè)20萬噸/年本體ABS裝置,于2007年投產(chǎn)。中國兵器工業(yè)集團遼寧華錦化工(集團)有限責(zé)任公司2008年又引進DOW化學(xué)本體ABS技術(shù),建設(shè)14萬噸/年裝置,于2010年11月投產(chǎn)。2007年,奇美(鎮(zhèn)江)公司購買中化集團中化國際新材料公司技術(shù),建設(shè)年產(chǎn)10萬噸裝置,并于2009年11月投產(chǎn)。上海華誼聚合物有限公司采用自有多個串聯(lián)全混型聚合反應(yīng)器(CSTR)技術(shù),2011年建成3.8萬噸/年裝置。
目前,國產(chǎn)本體ABS已經(jīng)有一定規(guī)模,但裝置開工率不高,運轉(zhuǎn)也面臨諸多困難:
◆橡膠原料依賴進口,ABS產(chǎn)品成本居高不下
生產(chǎn)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,而且后者更適于生產(chǎn)高沖擊強度的高端本體ABS。對高順丁橡膠結(jié)構(gòu)的要求是1.4加成應(yīng)大于85%,ML1+4100℃為20-70。
能夠大批量提供優(yōu)質(zhì)本體ABS用膠的企業(yè),有日本旭化成、韓國錦湖及美國Dow化學(xué)等公司。這些廠家基本壟斷了本體ABS用膠的生產(chǎn)技術(shù)及產(chǎn)品市場。國產(chǎn)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(chǎn)及發(fā)展。
為了解決本體ABS生產(chǎn)用膠問題,國內(nèi)一些橡膠研發(fā)、生產(chǎn)企業(yè)做了大量工作,而且這些工作至今仍在進行中。高橋石化公司依托公司內(nèi)部技術(shù)力量和產(chǎn)品優(yōu)勢,已經(jīng)成功地將順丁橡膠35AE、55AE,溶聚丁苯橡膠T2000、T2003用于本體ABS生產(chǎn),2/3的膠種實現(xiàn)了國產(chǎn)化。但其他本體ABS生產(chǎn)廠家仍然受進口橡膠困擾。
目前有一個傾向,即本體ABS生產(chǎn)廠家都想自己開發(fā)生產(chǎn)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(lián)都有嚴格的要求,比其他領(lǐng)域用膠的生產(chǎn)有更大的難度,需要長期的技術(shù)和實踐經(jīng)驗的積累。本體ABS生產(chǎn)配方中橡膠用量不大,生產(chǎn)出的專用膠又很難用在其他領(lǐng)域,這種膠的銷路很容易出現(xiàn)問題。本體ABS生產(chǎn)廠家與橡膠生產(chǎn)廠家合作,或者本體ABS生產(chǎn)廠家之間合作生產(chǎn)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(chǎn)能約40萬噸/年,按照世界本體ABS消費占比,這點本體ABS應(yīng)該能夠消費掉的。但由于國內(nèi)本體ABS品種不全、質(zhì)量不高、成本高且同質(zhì)化嚴重,加上本體ABS在耐沖擊和光澤度方面的局限,不大受用戶歡迎,國產(chǎn)本體ABS在我國ABS消費中的比例少得可憐。
本體ABS本應(yīng)在剛性好、尺寸穩(wěn)定、受力不大的殼體類塑料制品領(lǐng)域取得廣泛應(yīng)用,但家電市場已經(jīng)飽和、更新動力不足,加上HIPS的競爭(本體ABS價格高于HIPS),導(dǎo)致本體ABS市場份額很小。倒是復(fù)合材料生產(chǎn)廠家將本體ABS與PC、PA、PBT等共混生產(chǎn)啞光、低氣味、耐熱復(fù)合材料,為本體ABS的應(yīng)用打開了一扇大門。
①在車內(nèi)密閉、溫度較高環(huán)境中,塑料中的小分子揮發(fā)物容易遷移到制品表面,并散發(fā)到車內(nèi)空間,危害乘客健康。耐熱ABS作為汽車內(nèi)飾件原材料之一,低氣味是其發(fā)展的一個重要方向。制備低氣味耐熱ABS,在配方設(shè)計上可采用低氣味的本體ABS 作為基材,效果更好。
②汽車內(nèi)飾件有低光澤(光澤度20%-40%)要求,使制品表面有啞光柔和感覺,有利于減少駕駛員視覺疲勞,提高駕駛安全性。通過噴涂啞光漆可以收到這一效果,但費時費力,也不環(huán)保。開發(fā)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制品表面,可獲得更低的光澤度。開拓本體ABS在啞光ABS制品領(lǐng)域的應(yīng)用,是本體ABS生產(chǎn)商必須關(guān)注的又一亮點。
從企業(yè)經(jīng)濟效益出發(fā),乳液ABS生產(chǎn)廠家一般惜售ABS粉料,也為本體ABS在復(fù)合材料生產(chǎn)中的應(yīng)用提供了機會。如果本體ABS生產(chǎn)廠家能夠進一步提高產(chǎn)品質(zhì)量、降低生產(chǎn)成本,搞好與復(fù)合材料生產(chǎn)廠家合作,甚至自己生產(chǎn)復(fù)合材料,本體ABS市場應(yīng)該是光明的。
◆本體ABS生產(chǎn)工藝優(yōu)勢應(yīng)該在與乳液ABS的競爭中得到充分體現(xiàn)
只有在產(chǎn)品優(yōu)質(zhì)、廣受歡迎的情況下談?wù)撏顿Y、成本、環(huán)保才易為人們接受。與乳液接枝-摻混工藝的產(chǎn)品相比,本體ABS沖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(yīng)用空間。橡膠量、沖擊強度、光澤度偏低的問題,試驗研究已經(jīng)有所突破,但尚未在國內(nèi)裝置上得到廣泛應(yīng)用。如何依靠技術(shù)創(chuàng)新提升產(chǎn)品質(zhì)量,是本體ABS廠家首先應(yīng)該考慮的問題。
本體ABS在生產(chǎn)工藝方面的優(yōu)勢應(yīng)該在其與乳液ABS的競爭中得到體現(xiàn)。能否將其環(huán)保優(yōu)勢,比如少排污水、降低污水處理費用體現(xiàn)產(chǎn)品價格上?能否用數(shù)據(jù)(如電性能、黑點數(shù))與其他材料對比,說明其純潔性?本體ABS生產(chǎn)流程短、占地少,這也會大大降低投資費用并體現(xiàn)在產(chǎn)品成本上。本體工藝使用的原料和中間產(chǎn)品對設(shè)備腐蝕小、裝置運轉(zhuǎn)周期長、檢維修費用低,也可以降低生產(chǎn)成本。將本體工藝優(yōu)勢細化、數(shù)字化并反映產(chǎn)品價格上,是本體ABS生產(chǎn)商必須做好的另一個功課。
對此,筆者對發(fā)展我國本體ABS產(chǎn)業(yè)提出幾點建議:
◆關(guān)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(chǎn)品的優(yōu)質(zhì)優(yōu)價外,多樣化、差異化、個性化要求也越來越突出。在產(chǎn)品品種方面,除耐熱、阻燃、易加工、電鍍外,又對醫(yī)療用ABS、低揮發(fā)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用戶需要的產(chǎn)品。要抓住客戶需求,關(guān)鍵是要下決心,“像做工藝品那樣”做出用戶需要的產(chǎn)品。
本體ABS制作ABS合金有優(yōu)勢,文章要做好做足。
◆走聯(lián)合之路
我國目前僅有3家本體ABS生產(chǎn)企業(yè),產(chǎn)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(lián)合之路,盡快解決其他兩家開工率問題。
如下幾種聯(lián)合應(yīng)該是有效的:ABS生產(chǎn)廠與橡膠生產(chǎn)廠的聯(lián)合,解決橡膠原料國產(chǎn)化的問題;ABS生產(chǎn)廠與ABS改性廠的聯(lián)合,開發(fā)出多種ABS合金,解決本體ABS的市場問題;ABS生產(chǎn)廠之間的聯(lián)合,以便統(tǒng)籌規(guī)劃、以老帶新、大幅度提高開工率、提質(zhì)降本;ABS生產(chǎn)廠與研究單位聯(lián)合,使散落于高校、研究機構(gòu)的本體ABS技術(shù)發(fā)揮作用。
高橋石化與錦湖日麗的合作已經(jīng)取得成效,是一個很好的范例。
◆聚焦PC/ABS合金
聚碳酸酯(PC)是一種綜合性能優(yōu)良的工程塑料,其產(chǎn)量僅次于尼龍。它具有耐沖擊、尺寸穩(wěn)定、耐熱、透明等優(yōu)異性能,廣泛應(yīng)用于電子、電器和汽車制造業(yè)。隨著應(yīng)用領(lǐng)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(shè)備適用的大型薄壁制件時要求其具有良好的流動性,以降低制件的殘余應(yīng)力。但由于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,且制品殘余應(yīng)力大,易發(fā)生應(yīng)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(lǐng)域中的應(yīng)用。合金化是PC改性的一種重要方法,能使PC的性能更為優(yōu)異,從而得到更廣泛的應(yīng)用。ABS/ PC合金是最早工業(yè)化的PC合金產(chǎn)品,也是最重要的PC合金之一,具有高沖擊、高耐熱及優(yōu)異的加工性能,已在多個領(lǐng)域廣泛應(yīng)用。
國內(nèi)已經(jīng)有企業(yè)在ABS/PC合金研發(fā)上已經(jīng)做了大量工作并向汽車、家電用戶提供了批量產(chǎn)品,還有一些企業(yè)甚至ABS生產(chǎn)廠也在做這方面的研究。筆者希望, ABS/PC合金研發(fā)能更深入一步,取得更多的突破。