日前，中科院長春應化所在合成橡膠新型高效稀土催化體系的研發及產業化應用方面取得重大突破并獲得成果。稀土異戊橡膠工業化產品首次以100%替代天然橡膠成功應用于萬噸級稀土異戊橡膠工業化裝置，擺脫了我國對天然橡膠的依賴，標志著我國稀土異戊橡膠產品的應用研發能力和生產技術已經走在了世界前列，使中國創造和幾代科技工作者的稀土異戊橡膠夢變成了現實。
發揮基礎優勢搶占發展高地
長春應化所是國內最早開展合成橡膠研發的單位。稀土催化合成橡膠是上世紀60年代長春應化所對世界合成橡膠領域作出的巨大貢獻，不僅豐富了配位聚合的理論和方法，更在世界范圍內帶動了能夠替代天然橡膠的稀土異戊橡膠和滿足安全節能綠色輪胎要求的稀土順丁橡膠的大規模產業化發展。經過半個多世紀的發展，稀土催化體系合成橡膠仍存在著聚合活性偏低、合成橡膠鏈結構、微觀結構、分子量及其分布可控性較差等一系列瓶頸問題。
長春應化所科研人員基于多年的科研積累和良好的研究基礎，從稀土元素特點和稀土催化合成橡膠的基礎理論入手，解決了稀土催化劑高度締合等問題，提出了新的配位聚合合成橡膠的微觀結構形成機理，發明了配位可逆鏈轉移聚合方法。在稀土催化體系的高活性、高立構定向性和分子質量及其分布的可控性等方面取得了原創性和系統性的研究成果。
抓住關鍵核心推進重大突破
長春應化所把創新新一代催化劑聚合體系作為推進稀土異戊橡膠產業化進程的關鍵突破口，在深入研究稀土催化劑和稀土異戊橡膠結構和性能特點的基礎上，提出了雙烯烴配位聚合物微觀結構形成新機理，解決了國外專家提出的雙烯烴配位聚合物微觀結構形成機理中催化劑結構與聚合物微觀結構不相關聯，不能指導催化劑設計合成和聚合實踐的問題。新機理指出了催化劑中配體結構和聚合條件與聚合物微觀結構的相關性，能夠圓滿詮釋現有實驗事實，并且能夠指導催化劑設計合成和聚合實踐，為提高配位聚合合成橡膠微觀結構的可控性奠定了理論基礎。
長春應化所在稀土催化劑創新這一關系規模產業化全局的核心技術上取得重大突破，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、分子質量分布寬的首要因素，并通過特定結構的配體使稀土催化劑締合分子簇轉化為單一分子催化劑，成功開發出高活性、高順式定向性、高度均相穩定的稀土催化劑。
長春應化所還提出了配位可逆鏈轉移聚合合成橡膠的理論和方法，將傳統配合聚合合成橡膠中的鏈轉移反應由不可逆變為可逆，避免了由鏈轉移引起的終止反應，不僅提高了稀土元素的利用率，并且使聚合反應由不可控變為可控，使制備窄分子質量分布合成橡膠及其鏈端功能化成為現實。
開發成套技術創新萬噸裝置
科學研究的價值在于致力重大成果產出，為國家人民作貢獻。長春應化所科研人員經過艱苦拼搏，實現了稀土異戊橡膠工業化裝置全套技術工藝包的成功開發和3萬噸/年工業化生產線的成功建成、運行，標志著我國已成為世界少數掌握大品種、高性能合成橡膠工業化核心成套技術的國家，是集基礎研究、工程放大、成套技術研發于一體的成功范例。
高活性稀土催化體系應用于萬噸級稀土異戊橡膠工業化裝置，其每噸異戊橡膠產品其催化劑成本降至400元以下，聚合時間也由平均7小時縮短至2.5小時，極大地降低了生產成本，提高了生產效率，產品質量達到國內外同類最好水平，并且首次實現了稀土異戊橡膠對天然橡膠的100%替代;應用于萬噸級稀土順丁橡膠工業化裝置上，其主催化劑每噸順丁橡膠產品其催化劑成本降至300元以下，產品質量達到國內外同類水平。
達國際領先水平實現中國創造
長春應化所研發的“3萬噸/年稀土異戊橡膠成套工業化技術”成果，在北京通過由中科院組織的成果鑒定。專家組認為，該項目整體達到了國際領先水平，標志著我國稀土異戊橡膠生產技術已經走在了世界前列。經中國橡膠工業協會材料檢測研究中心認證，工業化產品性能超過國外同類產品水平，可完全替代天然橡膠用于全鋼載重子午線輪胎胎面膠。
中國橡膠工業協會檢測中心評價結果顯示：整套技術主要特點是以自主開發的催化劑、聚合、凝聚和后處理技術為核心，集成先進的反應器技術、自動控制技術和節能環保技術開發出國內首套3萬噸/年稀土異戊橡膠工藝包，并建成國內外單線產能最大的工業生產裝置。工藝包設計合理，裝置運轉平穩，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理基礎上，開發的催化劑具有高活性、高順式定向性、低成本和產品分子量及其分布可控的特點。催化活性達0.18kg稀土釹/噸膠，稀土元素利用率由傳統8-10%提高至近100%，聚合時間較國外催化劑效率提高近1倍，產品順式含量達97%以上。
開發了適合于高粘膠液體系的多釜連續串聯聚合、凝聚、后處理和溶劑回收技術，其中包括多項專利和專有技術，同時解決了諸如高粘體系橡膠膠液的熱平衡和傳輸等工程和技術難題，整套裝置綜合能耗較國外同類工藝降低20%。
目前該成套技術已申請73項國內外發明專利，其中35項已獲授權，形成了自主知識產權體系。近日，又榮獲了2014年吉林省技術發明獎一等獎。該成套技術成果與國外現有同類技術相比，具有單線產能最大、能耗物耗最低、節能環保先進等特點，大幅降低了催化劑成本，更重要的是首次實現了稀土異戊橡膠完全替代天然橡膠用于輪胎生產，開拓了稀土異戊橡膠的市場空間，擺脫了我國對天然橡膠的完全依賴，對于增強我國橡膠行業的整體科技水平，為加速我國稀土異戊橡膠的規模產業化奠定了重要基礎。
