1 概述

丁基橡胶具有优良的气密性(对空气的透过性比天然橡胶低8倍多)、耐老化性和阻尼性能，是汽车工业和轮胎制造业重要的原材料。在发达国家轮胎内胎几乎已全部使用丁基橡胶制成。丁基橡胶是异丁烯和少量异戊二烯共聚的产物，最早在1943年由Exxon公司实现工业化。卤化丁基橡胶是普通丁基橡胶在脂肪烃溶剂中与氯或溴反应的产物，可用作无内胎轮胎的内衬密封层，随无内胎轮胎的发展，对卤化丁基橡胶的需求正逐年上升。卤化丁基橡胶的工业化始于６０年代。丁基橡胶和卤化丁基橡胶的主要生产公司和技术持有者是Exxon和Bayer ,分别占世界总生产能力的６０％和３０％。其它可提供技术的公司有俄罗斯联合股份科学生产联合体和意大利ＰＩ公司。目前世界有１０个国家１２套装置在生产丁基橡胶，总能力约８８万吨。

２ 国内生产装置

国内唯一的一套丁基橡胶生产装置位于燕山石化公司合成橡胶厂，1999年建成投产，采用的是意大利ＰＩ公司技术，能力３万吨／年。长期以来我国因无丁基橡胶生产装置，所需丁基橡胶一直依赖进口。兰化研究院从1996年到1983年断断续续进行过将近17年的研究开发工作，积累了多方面的经验，但未能实现工业化。

３ 生产方法概述

丁基橡胶是通过异丁烯、异戊二烯在Friedel-Craft等催化剂存在下进行阳离子聚合反应生产的。典型的反应是用氯化铝作催化剂，用氯甲烷作溶剂。异丁烯(97-98%)、异戊二烯(2-3%)配制成25%氯甲烷的溶液，经两级冷却后送入聚合釜，在釜的入口处与引发剂溶液相遇，迅速发生聚合反应。反应热由通入聚合釜的冷却列管中的液态乙烯蒸发带走。聚合后，含丁基橡胶微粒的淤浆从聚合釜上部导出管溢入闪蒸釜，在搅拌下与热水接触，闪蒸出未反应的单体和溶剂。聚合物与水的混合物料送入真空脱气塔，脱除胶中残留的氯甲烷，然后送往后处理系统。

低温快速聚合和反应物粘度高是丁基橡胶生产的两大特点，聚合反应通常在－１００℃左右进行，以控制极其快速的放热反应（原料和催化剂一接触，聚合反应就立即发生），制得高分子量产品。为制得高分子量产品，原料异丁烯必须有很高的纯度，正丁烯含量要求小于0.5%,异戊二烯纯度应大于９４％，氯甲烷和单体的水含量必须很低。

卤化丁基橡胶是用丁基橡胶的己烷溶液与溴或氯反应制备的。制得的聚合物有带不饱和链的烯丙基卤结构。这种结构提高了聚合物的耐热性和固化的灵活性

４ 国内需求和需求增长率

我国唯一的一套丁基橡胶装置1999底年刚刚投产,以前国内需求基本靠进口满足,198７年到1999年我国丁基橡胶进口量列于表1和图1,由表和图可见我国丁基橡胶进口逐年增长, 198７-1999年净进口量年均增长16.4%。国内丁基橡胶用量增长的原因大致可归纳为以下三点:

随高速公路的发展,使用丁基橡胶内胎已成为安全行车所必须。在车速超过80公里时,天然橡胶内胎爆胎酿成的车货时有发生。

国内已基本掌握国外普遍采用的丁基橡胶与三元乙丙橡胶混炼技,乙丙橡胶掺入量为10-15%。掺用乙丙胶后,在保证内胎质量的前提下,可增加炭黑用量,降低内胎厚度,减少原材料用量,从而使丁基橡胶内胎成本降到与天然胶内胎相近,有利于轮胎厂提高效益和出口,因而厂家乐于使用丁基橡胶。

轮胎子午化的发展速度大超过了”八五” “九五”规划预测。

表1 我国历年丁基橡胶的净进口量和增长率

进口量／万吨 增长率／％

1987 0.52

1988 0.71 36.5

1989 0.73 2.8

1990 0.78 6.8

1991 0.9 15.4

1992 0.89 -1.1

1993 1.11 24.7

1994 1.23 10.8

1995 1.35 9.8

1996 1.74 28.9

1997 1.91 9.8

1998 2.69 40.8

1999 3.01 11.9

1985－1999年均增长率为16.4％

５ 应用状况

丁基橡胶最重要的特点是它对空气的所密性,比天然橡胶好8倍以上,因而丁基橡胶广泛用作内胎、空气垫、密封环。丁基橡胶也具有很高的电阻、良好的抗溴氧性、耐氧化性、耐候性、耐热性和耐无机化学品性。缺点是低回弹性,强度和耐烃类溶剂性较差。非卤化丁基橡胶的缺点是不能与丁苯、丁二烯橡胶等高度不饱和的弹性体共混和硫化。卤化丁基橡胶除具有丁基橡胶的优点外,还可以和其它弹性体共混和硫化,因而广泛用作无内胎轮胎的内衬。卤化丁基橡胶与普通丁基橡胶相比,还可以更快地被固化。美国、西欧和日本丁基橡胶的消费情况见表2-4。我国80%以上的丁基橡胶用作内胎，应用模式与国外大致相同。

表2 美国丁基橡胶的消费状况/万吨

轮胎 汽车机械制品 粘合剂\填料和密封剂 制药用 其它 总量

1980 9.8 1.2 1.0 0.7 0.3 13

1985 10.8 1.2 1.0 0.5 0.5 14

1990 11.5 1.2 0.9 0.4 0.5 14.5

1993 13.1 1.0 0.9 0.6 0.2 15.8

1997 14.4 1.0 1.0 0.7 0.3 17.4

2002 16.2 1.1 1.1 0.8 0.3 19.5

表3 西欧丁基橡胶的消费量/万吨

轮胎制品 汽车机械制品 其它 总量

1985 9.3 0.9 1.3 11.5

1990 7.6 0.5 1.1 9.2

1994 12.8 0.8 1.4 15.0

1997 14.8 0.9 1.7 17.4

表4 日本丁基橡胶的消费状况/万吨

轮胎制品 汽车机械制品 其它 总量

1985 4.3 0.8 0.8 5.9

1990 5.1 0.7 0.6 6.4

1993 4.4 0.8 0.3 5.5

1997 4.4 0.6 0.4 5.4

６ 价格

1999年进口初级形状丁基橡胶的平均价格为1600美元，进口丁基橡胶板、片、带的平均价格为1915美元，进口初级形状的卤化丁基橡胶的价格为2296美元,进口卤化丁基橡胶板、片、带的平均价格为2011美元。

７ 发展前景

根据历史上我国丁基橡胶的需求变化，预测2000年和2005年我国丁基橡胶的需求量分别可达到３万吨和５－６万吨。我国现已建成位于燕山石化公司的３万吨／年装置，但到2005年，供需仍会有缺口。当前首要的任务是搞好国产丁基橡胶产品的市场开拓和应用开发，并作好卤化丁基橡胶生产技术的科研开发及装置建设的准备工作。

表4 我国丁基橡胶需求预测

高值 低值 平均

1999* 3.01 3.01 3.01

2000 3.37 3.03 3.20

2001 3.87 3.32 3.60

2002 4.42 3.73 4.07

2003 5.00 4.10 4.55

2004 5.62 4.43 5.03

2005 6.29 4.75 5.52

注：1999年为实际值