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稀土異戊橡膠工業(yè)化生產(chǎn)，成就我國(guó)合成橡膠夢(mèng)想

　　日前，中科院長(zhǎng)春應(yīng)化所在合成橡膠新型高效稀土催化體系的研發(fā)及產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用方面取得重大突破并獲得成果。稀土異戊橡膠工業(yè)化產(chǎn)品首次以100%替代天然橡膠成功應(yīng)用于萬(wàn)噸級(jí)稀土異戊橡膠工業(yè)化裝置，擺脫了我國(guó)對(duì)天然橡膠的依賴，標(biāo)志著我國(guó)稀土異戊橡膠產(chǎn)品的應(yīng)用研發(fā)能力和生產(chǎn)技術(shù)已經(jīng)走在了世界前列，使中國(guó)創(chuàng)造和幾代科技工作者的稀土異戊橡膠夢(mèng)變成了現(xiàn)實(shí)。

　　發(fā)揮基礎(chǔ)優(yōu)勢(shì)搶占發(fā)展高地

　　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。稀土催化合成橡膠是上世紀(jì)60年代長(zhǎng)春應(yīng)化所對(duì)世界合成橡膠領(lǐng)域作出的巨大貢獻(xiàn)，不僅豐富了配位聚合的理論和方法，更在世界范圍內(nèi)帶動(dòng)了能夠替代天然橡膠的稀土異戊橡膠和滿足安全節(jié)能綠色輪胎要求的稀土順丁橡膠的大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化發(fā)展。經(jīng)過(guò)半個(gè)多世紀(jì)的發(fā)展，稀土催化體系合成橡膠仍存在著聚合活性偏低、合成橡膠鏈結(jié)構(gòu)、微觀結(jié)構(gòu)、分子量及其分布可控性較差等一系列瓶頸問(wèn)題。

　　長(zhǎng)春應(yīng)化所科研人員基于多年的科研積累和良好的研究基礎(chǔ)，從稀土元素特點(diǎn)和稀土催化合成橡膠的基礎(chǔ)理論入手，解決了稀土催化劑高度締合等問(wèn)題，提出了新的配位聚合合成橡膠的微觀結(jié)構(gòu)形成機(jī)理，發(fā)明了配位可逆鏈轉(zhuǎn)移聚合方法。在稀土催化體系的高活性、高立構(gòu)定向性和分子質(zhì)量及其分布的可控性等方面取得了原創(chuàng)性和系統(tǒng)性的研究成果。

　　抓住關(guān)鍵核心推進(jìn)重大突破

　　長(zhǎng)春應(yīng)化所把創(chuàng)新新一代催化劑聚合體系作為推進(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，提出了雙烯烴配位聚合物微觀結(jié)構(gòu)形成新機(jī)理，解決了國(guó)外專家提出的雙烯烴配位聚合物微觀結(jié)構(gòu)形成機(jī)理中催化劑結(jié)構(gòu)與聚合物微觀結(jié)構(gòu)不相關(guān)聯(lián)，不能指導(dǎo)催化劑設(shè)計(jì)合成和聚合實(shí)踐的問(wèn)題。新機(jī)理指出了催化劑中配體結(jié)構(gòu)和聚合條件與聚合物微觀結(jié)構(gòu)的相關(guān)性，能夠圓滿詮釋現(xiàn)有實(shí)驗(yàn)事實(shí)，并且能夠指導(dǎo)催化劑設(shè)計(jì)合成和聚合實(shí)踐，為提高配位聚合合成橡膠微觀結(jié)構(gòu)的可控性奠定了理論基礎(chǔ)。

　　長(zhǎng)春應(yīng)化所在稀土催化劑創(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，首次提出了稀土化合物高度締合是稀土催化劑聚合活性低、分子質(zhì)量分布寬的首要因素，并通過(guò)特定結(jié)構(gòu)的配體使稀土催化劑締合分子簇轉(zhuǎn)化為單一分子催化劑，成功開(kāi)發(fā)出高活性、高順式定向性、高度均相穩(wěn)定的稀土催化劑。

　　長(zhǎng)春應(yīng)化所還提出了配位可逆鏈轉(zhuǎn)移聚合合成橡膠的理論和方法，將傳統(tǒng)配合聚合合成橡膠中的鏈轉(zhuǎn)移反應(yīng)由不可逆變?yōu)榭赡�，避免了由鏈轉(zhuǎn)移引起的終止反應(yīng)，不僅提高了稀土元素的利用率，并且使聚合反應(yīng)由不可控變?yōu)榭煽兀�使制備窄分子質(zhì)量分布合成橡膠及其鏈端功能化成為現(xiàn)實(shí)。

　　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，為國(guó)家人民作貢獻(xiàn)。長(zhǎng)春應(yīng)化所科研人員經(jīng)過(guò)艱苦拼搏，實(shí)現(xiàn)了稀土異戊橡膠工業(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。

　　高活性稀土催化體系應(yīng)用于萬(wàn)噸級(jí)稀土異戊橡膠工業(yè)化裝置，其每噸異戊橡膠產(chǎn)品其催化劑成本降至400元以下，聚合時(shí)間也由平均7小時(shí)縮短至2.5小時(shí)，極大地降低了生產(chǎn)成本，提高了生產(chǎn)效率，產(chǎn)品質(zhì)量達(dá)到國(guó)內(nèi)外同類最好水平，并且首次實(shí)現(xiàn)了稀土異戊橡膠對(duì)天然橡膠的100%替代；應(yīng)用于萬(wàn)噸級(jí)稀土順丁橡膠工業(yè)化裝置上，其主催化劑每噸順丁橡膠產(chǎn)品其催化劑成本降至300元以下，產(chǎn)品質(zhì)量達(dá)到國(guó)內(nèi)外同類水平。

　　達(dá)國(guó)際領(lǐng)先水平實(shí)現(xiàn)中國(guó)創(chuàng)造

　　長(zhǎng)春應(yīng)化所研發(fā)的3萬(wàn)噸/年稀土異戊橡膠成套工業(yè)化技術(shù)成果，在北京通過(guò)由中科院組織的成果鑒定。專家組認(rèn)為，該項(xiàng)目整體達(dá)到了國(guó)際領(lǐng)先水平，標(biāo)志著我國(guó)稀土異戊橡膠生產(chǎn)技術(shù)已經(jīng)走在了世界前列。經(jīng)中國(guó)橡膠工業(yè)協(xié)會(huì)材料檢測(cè)研究中心認(rèn)證，工業(yè)化產(chǎn)品性能超過(guò)國(guó)外同類產(chǎn)品水平，可完全替代天然橡膠用于全鋼載重子午線輪胎胎面膠。

　　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：整套技術(shù)主要特點(diǎn)是以自主開(kāi)發(fā)的催化劑、聚合、凝聚和后處理技術(shù)為核心，集成先進(jìn)的反應(yīng)器技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)和節(jié)能環(huán)保技術(shù)開(kāi)發(fā)出國(guó)內(nèi)首套3萬(wàn)噸/年稀土異戊橡膠工藝包，并建成國(guó)內(nèi)外單線產(chǎn)能最大的工業(yè)生產(chǎn)裝置。工藝包設(shè)計(jì)合理，裝置運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，能耗、物耗低、三廢排放量少。

　　在提出的稀土催化雙烯烴聚合新機(jī)理基礎(chǔ)上，開(kāi)發(fā)的催化劑具有高活性、高順式定向性、低成本和產(chǎn)品分子量及其分布可控的特點(diǎn)。催化活性達(dá)0.18kg稀土釹/噸膠，稀土元素利用率由傳統(tǒng)8-10%提高至近100%,聚合時(shí)間較國(guó)外催化劑效率提高近1倍，產(chǎn)品順式含量達(dá)97%以上。

　　開(kāi)發(fā)了適合于高粘膠液體系的多釜連續(xù)串聯(lián)聚合、凝聚、后處理和溶劑回收技術(shù)，其中包括多項(xiàng)專利和專有技術(shù)，同時(shí)解決了諸如高粘體系橡膠膠液的熱平衡和傳輸?shù)裙こ毯图夹g(shù)難題，整套裝置綜合能耗較國(guó)外同類工藝降低20%.

　　目前該成套技術(shù)已申請(qǐng)73項(xiàng)國(guó)內(nèi)外發(fā)明專利，其中35項(xiàng)已獲授權(quán)，形成了自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)體系。近日，又榮獲了2014年吉林省技術(shù)發(fā)明獎(jiǎng)一等獎(jiǎng)。該成套技術(shù)成果與國(guó)外現(xiàn)有同類技術(shù)相比，具有單線產(chǎn)能最大、能耗物耗最低、節(jié)能環(huán)保先進(jìn)等特點(diǎn)，大幅降低了催化劑成本，更重要的是首次實(shí)現(xiàn)了稀土異戊橡膠完全替代天然橡膠用于輪胎生產(chǎn)，開(kāi)拓了稀土異戊橡膠的市場(chǎng)空間，擺脫了我國(guó)對(duì)天然橡膠的完全依賴，對(duì)于增強(qiáng)我國(guó)橡膠行業(yè)的整體科技水平，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)。