随着近年来人们对空气污染尤其是VOCs类气体污染的重视越来越高,涂料行业将新产品的研发方向聚焦于低VOCs类环境友好型涂料产品。除水性涂料,发展环保型溶剂替代传统溶剂也是涂料行业减少VOCs类气体污染的重要途径之一。目前研究较多的环保型溶剂有丙二醇醚、酯类、碳酸二甲酯、混合二元酸二甲酯、生物溶剂和活性单体等。混合二元酸二甲酯(杜邦商品名DBE)溶剂是丁二酸二甲酯、戊二酸二甲酯和己二酸二甲酯的混合溶剂,是一种能生物降解的环保型溶剂,广泛用于汽车涂料、彩色钢板涂料、罐头涂料、漆包线和家电涂料,是涂料溶剂的最佳替代品之一。
行业快速成长
混合二元酸二甲酯最早由美国杜邦公司于20世纪70年代中期研究开发,并命名为DBE(dibasic esters),应用于涂料、铸造和清洗等领域。2017年全球混合二元酸二甲酯总产能约23.8万吨,其中中国产能为13.5万吨,已成为全球最大的混合二元酸二甲酯生产地区,产能占比达56.7%;国外由于受上游原料己二酸供给和中国混合二元酸二甲酯生产快速扩张等影响,产能呈下降趋势,2012年国外产能为11.4万吨,2017年下降至10.3万吨,2017年主要国外生产企业有英威达、美国奥升德、索尔维和罗地亚(意大利兰蒂奇)等公司,详见表1。
20世纪90年代初,美国杜邦将DBE推广至中国。近年来,随着上游己二酸行业的发展,中国混合二元酸供给量不断增加,下游应用企业对混合二元酸二甲酯认知度不断提升,行业随之快速发展。2009年国内混合二元酸二甲酯产能为4.26万吨,产量3.4万吨,开工率79.8%;2012年产能为8.81万吨,产量4.73万吨,开工率53.7%;2017年产能增长至13.5万吨,行业内企业基本实现了满产。2012—2017年我国混合二元酸二甲酯的产能和产量年均增长率为8.9%和23.3%,2009—2017年产能和产量年均增长率达15.5%和18.6%。
国内主要生产企业有山东元利、江苏欧摩德、昌乐屹立、江苏三木等,主要分布在山东潍坊和江苏无锡两地,生产基地很集中。国内生产相对集中,仅5家生产企业,可分为3个梯队:第一梯队为山东元利,全球产能最大的混合二元酸二甲酯生产企业,产能6万吨,占国内总产能的48%,企业不断拓展海外市场,出口比例不断增加;第二梯队为江苏欧摩德、山东昌乐和江苏三木,企业规模在2万~3万吨;第三梯队为河南久圣,产能仅0.5万吨,市场竞争力较弱。
未来新建、拟建混合二元酸二甲酯项目主要为山东元利在重庆涪陵区正在建设中的4万吨项目。预计2018年中国混合二元酸二甲酯产能将增至17.5万吨,同比增长29.6%。
混合二元酸二甲酯是可降解的环保型溶剂,符合国家政策发展趋势,行业具有较强的资源壁垒、资金壁垒和技术壁垒,属于技术密集型行业,行业竞争能力强。
国内生产工艺主要为企业在自主研发的基础上逐步形成的,具有独创性工艺。工艺的先进与否在很大程度上决定了产品质量的稳定、单位产品的原料消耗、能耗以及对客户个性化需求的满足,直接决定着企业的竞争力与盈利能力。生产工艺技术的完善、改进与体系化,不仅需要众多优秀科研人员长期的研发工作,也需要长期生产实践的不断总结与提高。
我国生产的混合二元酸二甲酯产品在市场上均具有一定的价格优势,近几年基本无进口国外生产的相关产品,国内生产企业在保证内需的同时,出口也保持了较为强劲的增长。2017年混合二元酸二甲酯出口量为3.4万吨,同比增长17.7%,其中山东元利为第一出口企业,也是主要出口企业,近年来出口量占比稳定在80%以上。
随着国外需求的增长,预计2017—2022年国内出口增长率将保持在15%以上。
涂料为最大消费领域
混合二元酸二甲酯因其性能良好,可应用于涂料、油墨、粘结剂、增塑剂、多元醇、颜料、个人护理、家用、机构用和工业用清洗剂、脱漆剂等领域。
2017年,国外主要消费国家和地区有北美、欧洲、日韩、东南亚等地区和国家,消费量为14.7万吨。国外市场趋于稳定,预计2017—2022年消费量年均增长率将保持6%~7%,2022年国外消费量将达到20万吨。
2009年,我国混合二元酸二甲酯表观消费量为2.38万吨,2012年为3.08万吨,2016年为9万吨,2017年增长至9.9万吨,2012—2017年均消费增长率为26.3%,2009—2017年年均增长率为19.5%。
2017年我国混合二元酸二甲酯消费结构为:涂料领域消费量占比为80%,铸造粘结剂消费量占比为10%,油墨行业消费量占比为7%,其他为3%,详见图1。
国内下游市场快速增长,需求强劲,带动了混合二元酸二甲酯消费量的不断上升,预计2018年国内消费量约11.3万吨,同比增长14.1%;预计2022年消费量将增长至18万吨,2017—2022年年均增长率为12.7%。
需求增长 前景乐观
涂料行业既是混合二元酸二甲酯的主要消费领域,也是最有发展前景的应用领域。传统的溶剂型涂料企业迫切需要转型升级,发展高性能、多功能、节能环保的涂料。但关注度最高的水性涂料国内市场发展尚不成熟,其生产和使用成本都偏高,且不少性能指标不及传统溶剂型涂料,水性涂料短期内大规模代替溶剂型涂料还难以实现。而混合二元酸二甲酯作为一种环境友好型溶剂正好适应现有市场需求。
使用混合二元酸二甲酯生产的溶剂型涂料可用于彩涂板、包装、汽车面漆、漆包线等领域。应用于彩涂板涂料,混合二元酸二甲酯可以帮助涂料保持挥发速度的平衡,避免由于挥发速度过快造成漆膜爆孔和过度烘烤引起的缺陷;应用于容器、罐头等包装涂料,混合二元酸二甲酯的高溶解力和低挥发速率可使涂料具有良好的流平性,提供涂料优异的柔韧性、附着力和其他重要性能;混合二元酸二甲酯可用于各种不同用途的汽车涂料和不同的树脂体系中,例如用在中涂和面漆中使漆膜表面达到理想的光泽和光滑度,也可用于丙烯酸和聚酯体系中,在配方中加入少量的混合二元酸二甲酯润湿,涂料的流平和再流平性将得到改善;混合二元酸二甲酯是聚乙烯醇缩丁醛、聚乙烯醇缩甲醛、聚氨酯、聚酯和聚酯酰胺的涂料配方优异的溶剂,在聚酯和聚酯酰胺体系中,它可完全替代甲酚。使用混合二元酸二甲酯还可使涂料具有高固含、低粘度,另外,它的无腐蚀性优点可大大减少用户储存中的困难。
据中国涂料工业协会预计,2018年涂料产量仍将保持6%~7%的增长率,达到2160万吨;预计2022年国内涂料产量将达到2550万吨左右,2017—2022年年均增长率4.7%。2017年混合二元酸二甲酯在涂料领域的消费量为7.9万吨,随着其在溶剂涂料领域的不断推广使用,将逐步替代传统涂料溶剂,预计2018年此领域消费量约9.0万吨,同比增长13.9%;预计2022年此领域消费量将增长至14.4万吨,2017—2022年年均增长率12.7%。
绿色环保是中国涂料行业发展的大方向,绿色环保涂料是政策和民心所向。混合二元酸二甲酯在涂料行业的推广,符合时代发展趋势,但同时也需要各方面的支持和努力。生产企业既要注重技术的研发创新,不断提高产品质量,降低生产成本;也要增大宣传力度,提高客户对产品性能的认知度。