热塑性弹性体:需求强劲 发展迅速
■ 本刊记者 朱一帆
2016年,全球橡胶原料总需求量为2713万吨,其中,天然橡胶1250万吨,合成橡胶1463万吨。预计2017年,全球橡胶原料总需求量将达2804.7万吨,其中,天然橡胶1287万吨,合成橡胶1517.7万吨。2016年我国消耗橡胶1329.8万吨,占全球消耗量的49%,其中天然橡胶472万吨,合成橡胶857.8万吨。受地缘政治和疫病影响,我国天然橡胶的供应暗存危机。据统计,我国天然橡胶进口量已超过80%,突破了战略警戒线。传统橡胶的生产过程会带来高能耗、高物耗、高污染等问题。热塑性弹性体(TPE)既具备传统橡胶的高弹性、耐老化、耐油性等各项优异性能,同时又具备普通塑料加工方便、加工方式广的特点。此外,热塑性弹性体生产流程短、加工能耗低、废料可回收利用、性能优异。热塑性弹性体取代传统橡胶是实现橡胶产业可持续发展的重要途径。
近年来,全球TPE市场日趋成熟。2017年全球TPE的消费量预计可达464万吨,到2022年会进一步增加至610万吨左右,市值约241亿美元。亚洲将继续成为全球最大且增速最快的TPE市场,尤其是中国,TPE消费量约占全球消费总量的33%,是全球TPE需求增长最快的国家之一。未来几年,中国TPE需求仍然强劲,预计年均消费增速将在8%左右,高于世界平均水平。热塑性弹性体主要包括苯乙烯类(SBC)、聚烯烃类(TPO)、聚氨酯类(TPU)和聚酯类(TPEE)几种。就弹性体的性能和价格而言:SBC<TPO<TPU<TPEE。就弹性体的市场竞争度和需求量而言:SBC>TPO>TPU>TPEE。
苯乙烯类热塑性弹性体
苯乙烯类热塑性弹性体是由苯乙烯与丁二烯(和/或异戊二烯),以烷基锂为催化剂进行阴离子溶液聚合制得的一种热塑性弹性体,主要包括SBS、SIS、SEBS、SEPS几种。全球SBC产能集中度较高,跨国企业产能遍布全球。2016年全球SBC产能268万吨,消费量207万吨左右。过去几年,全球SBC的供需增长主要来自亚洲,特别是中国。未来几年,预计全球SBC需求的年均增速可达3.8%,中国和中东欧地区的增速将高于全球平均增速。
2014年中国SBC消费量75.8万吨,2015年达到78.5万吨,预计到2019年有望达到90万吨,过剩产能将逐步消化。我国SBC下游消费主要以制鞋、沥青改性和聚合物改性三种用途为主。2016年以前,制鞋行业一直占据我国SBC消费首位;未来几年,制鞋行业消费将不断萎缩,沥青改性及聚合物改性占比将提升。目前中国市场的SBC以SBS为主,未来品种将日趋丰富,SEBS将快速增加。
聚烯烃类热塑性弹性体
聚烯烃热塑性弹性体是一种高性能聚烯烃产品,具有密度小、弯曲大、低温抗冲击性能高、易加工、可重复使用等特点,主要包括乙烯-α-烯烃共聚热塑性弹性体(POE)和动态硫化热塑性弹性体(TPV)两种。目前,全球聚烯烃热塑性弹性体的消费量约170万吨。
中国是世界POE的主要消费地区之一,每年对POE年需求量在25万~30万吨,汽车行业约占总消费量的68%。目前,POE的生产方法主要有两种:Insite溶液法聚合工艺和Exxpol高压聚合技术。迄今为止,中国仍未能实现POE商业化生产,产品全部依赖进口。
TPV具有加工性能优良、绿色环保、比重轻、应用温度范围广等优点,可用于生产汽车零部件、医用胶囊、电线电缆包覆材料、建筑密封条等构件。近10年来,中国TPV供需快速增长。自2001年建立第一家企业以来,中国生产企业数量快速增长,目前已达20~30家。TPV主要应用于汽车行业,中国车用TPV市场规模已超1亿元,年均复合增速10.9%,预计2024年超过2.6亿美元。随着技术进步,TPV在其他领域(如医用瓶塞)的应用也将增多。
聚氨酯类热塑性弹性体
聚氨酯热塑性弹性体是一种(AB)n型嵌段线性聚合物,其分子由硬段和软段两部分构成。目前,全球TPU的产能约为195.9万吨,需求量100万吨左右。市场集中度较高,仅Lubrizol、Huntsman、Dow、Lyondellbasell和BASF 5家企业就占据了全球TPU 40%的市场份额。
21世纪以来,我国TPU消费量持续增长,市场需求强劲,目前国内需求量40万~50万吨,TPU在薄膜、鞋材、液轮、管材、胶黏剂、合成革等领域具有巨大市场应用空间。2015年,国内TPU薄膜总产量约为3万吨,预计未来将保持10%以上的增长速率。目前,TPU薄膜下游主要应用在鞋材、防水透湿织物、高档手袋等领域。其中鞋材占比39%左右。随着TPU应用范围的扩大,制鞋业所占比例将有所降低。
从技术方面看,自2013年以来,TPU的专利数量增长明显,截至2016年底,国内TPU相关专利申请数量已经达到了1053个。未来,TPU的技术将重点围绕:提高耐热性;发展纺丝用氨纶TPU切片,提升熔纺氨纶比例;加强生物基TPU的研究,拓展其在医用领域的研究。
聚酯类热塑性弹性体
聚酯类热塑性弹性体是近年来新发展的一种高性能热塑性弹性体,全球消费量为30万吨左右。其中,大约有35%的TPEE用于工业橡胶制品,例如胶管、胶带;20%用于汽车配件方面;其余为家电使用,如消音齿轮、电话编码器卡等。国内目前TPEE的表观消费量为2.5万吨左右。TPEE的生产工艺控制因素复杂,酯化工艺的反应条件是目前的合成难点。TPEE产业的一个重要发展方向是医用型TPEE。医用型TPEE具有毒性低、透明度好、易加工、易消毒等性能,该类TPEE主要采用对苯二甲酸和两种以上醇类共聚合而成。