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金秋時節(jié),碩果飄香。長江之濱的湘北巍巍黃茅山下,巴陵石化橡膠部高塔林立的廠區(qū),3條熱塑橡膠(苯乙烯類熱塑性彈性體)SEBS生產線平穩(wěn)運行,優(yōu)質SEBS日產量200多噸。在廠區(qū)一側,一套年產5萬噸SEBS新裝置正加緊建設。一批參加公司“公眾開放日”活動的社會公眾到這里參觀,聽取有關SEBS的研發(fā)生產等情況介紹后,連聲為巴陵石化率先實現SEBS“中國制造”點贊。
曾幾何時,業(yè)內對含有增塑劑的彈性體憂心忡忡,因其不夠環(huán)保,還會對民眾身體健康造成傷害。在巴陵石化公司、四川大學、北京化工大學、湖南百利工程科技股份有限公司等的聯(lián)合攻關下,歷時15年,我國終于開發(fā)出具有自主知識產權的SEBS工業(yè)化成套技術,使綠色環(huán)保的SEBS成為替代材料,提高了我國醫(yī)用、消費類電子、日用品等與國計民生密切相關產業(yè)的核心競爭力。2015年初,新一代高性能苯乙烯類熱塑性彈性體成套技術項目,也因此榮獲2014年度國家科技進步二等獎。
SEBS是苯乙烯/乙烯-丁烯/苯乙烯嵌段聚合物,具有耐老化、安全無毒、綠色環(huán)保等特點,一度在業(yè)界有“橡膠黃金”之稱,主要用于藥物包裝、醫(yī)療輸液器具、大跨度潤滑油、食品包裝、電線電纜、密封材料、塑料改性、高等級瀝青改性及與人體接觸的彈性材料等領域。據該項目第一完成人、巴陵石化首席專家梁紅文介紹,在SEBS成功國產化前,其技術被美國和日本的兩家公司壟斷。“廠領導1990年代曾到美國考察過,希望對方轉讓技術,但遭到拒絕。”梁紅文回憶。當時這家公司只向巴西轉讓了低端SBS生產技術,僅軟件費就高達2000萬美元。此后國內曾有多家單位進行SEBS小試研究,因在聚合物微觀結構設計控制和加氫技術方面未能取得突破,無法實現產業(yè)化,導致SEBS進口價格高達5萬~8萬元/噸,直接影響中國下游產業(yè)的競爭力。
1996年,巴陵石化牽頭的項目組從零起步,開始SEBS前驅體合成技術及茂系催化加氫技術研究。1998年,項目組完成SEBS小試研究并通過中石化技術鑒定,2003年完成SEBS中試技術開發(fā)。“我們中試成功的消息一傳出,一家日本公司就主動找我們尋求合作,共同推進工業(yè)化,但我們沒有同意,我們想憑借自己的力量完成這一原始創(chuàng)新。”梁紅文說。
2006年3月,新中國具有完全自主知識產權的首套年產萬噸級SEBS工業(yè)化裝置,在巴陵石化橡膠部投產,并先后完成線型、星型系列共11個牌號產品的工業(yè)試驗,產品性能穩(wěn)定,得到用戶認可,填補了國內SEBS生產空白。2009年和2012年,巴陵石化SEBS年總產能分別擴至2萬噸、4萬噸。目前,巴陵石化的SEBS年產能超過5萬噸。
據梁紅文介紹,該項目實現了四大創(chuàng)新。一是針對傳統(tǒng)SBS聚丁二烯鏈段1,2-結構含量低、分布不均勻、不能作為SEBS前驅體的難題,確立了SEBS微觀結構的系統(tǒng)表征方法,建立了SEBS前驅體微觀結構模型,發(fā)明了滿足不同性能要求的SEBS系列前驅體結構設計方法。二是研究了烷基鋰引發(fā)劑與結構調節(jié)劑絡合狀態(tài)對單體聚合速率和微觀結構影響的規(guī)律,發(fā)明了SEBS系列前驅體結構的合成控制方法,實現了前驅體分子結構寬范圍的設計和精細穩(wěn)定控制,開發(fā)了星型、線型兩大系列共11個牌號產品。三是揭示了茂金屬催化加氫機理,發(fā)明了一種茂金屬加氫新工藝,開發(fā)了高聚物中微量金屬離子高效脫除新技術,催化劑用量僅為鎳系加氫工藝的10%~15%,能耗物耗顯著降低,綠色環(huán)保,產品質量達到醫(yī)療衛(wèi)生級標準。四是針對聚合釜高黏度物料傳質、傳熱及加氫釜中高黏度物料氣-液傳質、傳熱難題,開發(fā)了國際上最大的80立方米前驅體SEBS聚合釜和加氫釜,保證了生產高效、低成本和產品質量穩(wěn)定。在此基礎上,萬噸級茂系氫化SEBS成套技術形成。
項目實施期間,項目組發(fā)表論文38篇,獲14項中國發(fā)明專利,形成12項中石化專有技術。
技術創(chuàng)新無止境。從2010年起,巴陵石化與國內醫(yī)療器械行業(yè)的龍頭企業(yè)和創(chuàng)新領軍企業(yè)山東威高集團合作,開展醫(yī)用SEBS研發(fā)。2016年上半年,醫(yī)用SEBS進入工業(yè)化批量生產階段,成功打破國外壟斷,填補國內空白,促進了我國醫(yī)用高分子制品行業(yè)技術進步,提升了該產業(yè)的國際競爭力。同年,中國石化和威高集團簽署戰(zhàn)略合作協(xié)議,雙方明確將重點圍繞中國高端和高質醫(yī)用類耗材的戰(zhàn)略規(guī)劃,聯(lián)合開發(fā)高附加值、高性能醫(yī)用新材料,實現高端和高質醫(yī)用類耗材國產化,隨后,巴陵石化與威高集團進一步簽署合作協(xié)議。
2017年,“苯乙烯類熱塑性彈性體、聚己內酯醫(yī)用高分子原材料的研發(fā)和產業(yè)化”入選國家重點研發(fā)計劃“生物醫(yī)用材料研發(fā)與組織器官修復替代”重點專項。巴陵石化作為項目成員單位,與威高集團攜手進行該項目研發(fā)。2018年初,巴陵石化承擔的湖南省戰(zhàn)略新興產業(yè)科技攻關“非聚氯乙烯醫(yī)用聚合物材料(SEBS)技術”項目,通過湖南省科技廳組織的現場驗收。
為穩(wěn)定提高SEBS產品質量,巴陵石化橡膠部圍繞凝膠、結塊等問題開展技術攻關,創(chuàng)新實施“多級過濾”改造和除塵系統(tǒng)改造,大幅提升產品透明性、穩(wěn)定性。同時,持續(xù)完善產品脫鹽系統(tǒng)優(yōu)化改造,既鞏固了產品質量,還釋放了產能。
2018年5月,采用巴陵石化熱塑橡膠SEBS制造的新型可回收預制型卷材跑道,在江蘇淮安某高校用于2條約1.2萬平方米校園跑道鋪設。據悉,這是我國首條用國產SEBS生產的可回收跑道。跑道生產廠負責人介紹:“采用巴陵石化SEBS為基礎材料生產的跑道,最大優(yōu)點就是綠色環(huán)保,沒有異味,真正體現了對環(huán)境友好。我們曾向日本出口2個運動場地的人造草坪,就是用巴陵石化SEBS為基礎料做的熱塑橡膠填充顆粒。”
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