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合成胶乳:向着高附加值方向前进
2021年21期 发行日期:2021-11-01
作者:■ 中国化工信息中心咨询事业部 张成 庞立葳

  合成胶乳是指由乳液聚合法合成的聚合物粒子水分散体。与乳液不同,合成胶乳的特性是橡胶微粒的水分散体系,而常见的乳液如丙烯酸乳液等,则是树脂的水分散体系。橡胶微粒则是指以单一、小乙烯基不饱和有机物为基础的聚合物或共聚物。合成胶乳一般粒径小于1μm,一般带有负电荷,因而多数合成胶乳呈现阴离子性质。

  2020年,我国合成胶乳产能中,有69%为丁苯胶乳;其次是丁腈胶乳;占全部产能的29%,如图1所示。近年来,丁苯胶乳和丁腈胶乳都呈现向高附加值的方向发展。

丁苯胶乳:高固丁苯胶乳用途广泛,未来可期

  丁苯胶乳是以丁二烯和苯乙烯经低温聚合而成的稳定乳液。除二元共聚外,大多数应用中还会加入丙烯酸、甲基丙烯酸或衣康酸等不饱和羧酸作为第三单体,以增加粘结力,第三弹体的加入量通常不超过总量的5%,此类丁苯胶乳被称为羧基丁苯胶乳。

  近年来,我国丁苯胶乳行业飞速发展,主要是依赖于下游造纸行业的不断发展。丁苯胶乳的下游应用包括造纸、地毯、发泡、胶黏剂、建筑材料、无纺布、涂料等等,其中最主要的应用是造纸和地毯垫面,两者合计占到我国2020年丁苯胶乳消费的89%,如图2所示。纸品和地毯垫面所用的丁苯胶乳为羧基丁苯胶乳,这也是我国丁苯胶乳中主要产品之一。

  但是由于纸品企业对于羧基丁苯胶乳采购价格的不断施压,导致羧基丁苯胶乳利润较低,多数胶乳企业均未有扩产计划,部分企业转产丁腈胶乳,部分企业通过更新技术向高固丁苯胶乳发展。例如,国际丁苯胶乳领先品牌盛禧奥,已经将其胶乳产品的发展重点从造纸和地毯,转向到应用较少、但利润率更高的CASE领域(建筑、胶黏剂、密封剂和弹性体)。

  国内主要生产的丁苯胶乳的固体含量在20%~50%,固含量高于60%的丁苯胶乳称为高固丁苯胶乳。高固丁苯胶乳具有普通丁苯胶乳及羧基丁苯胶乳所不具备的优点。因其固含量较高,运输及储存成本较低,同时高固丁苯胶乳的成膜时间短,表面强度高,化学与机械稳定性强。高固丁苯胶乳主要应用于乳胶制品行业,据中化信调研,主要应用于乳胶床垫、枕头、鞋材及化妆品粉扑中,同时还有部分应用于改性沥青和防水卷材中。

  中国可生产高固丁苯胶乳的企业较少,仅山东京博明确表明有高固丁苯胶乳的生产,其他企业均为普通丁苯胶乳再蒸发水分得到。我国高固丁苯胶乳主要依赖进口,国内企业产量少,质量仍在改进时期,且市场流通有限,整体仍处于相对弱势的地位。在全球,主要的高固丁苯胶乳生产企业有韩国锦湖、美国固特异、德国昕特玛、意大利Versalis和日本JSR。日本JSR是国际上较早生产高固丁苯胶乳的企业,有自己的高固丁苯胶乳的制备专利。目前,主要的高固丁苯胶乳的生产方法有四种,即常规乳液聚合法、半连续乳液聚合法、细乳液聚合法和附聚法,详见表1。

  从进口税则号中分析,在40021190税则号下,进口的多为技术含量较高的高固丁苯胶乳。在进口量张,2016—2019年,高固丁苯胶乳进口量处于增加后逐年递减趋势,2020年进口量呈现较大幅度的增长,如图3所示。2020年此税则号下进口9.3万吨,较2019年增加13.37%。

  目前高固丁苯胶乳中约72%应用于发泡行业,约22%应用于沥青中,其余为建筑领域的防水卷材中。发泡行业中使用高固丁苯胶乳是易于控制发泡产品的密度,可得到更柔软,支撑性更高的发票产品。沥青中使用高固丁苯胶乳是因其可以提高乳化沥青的软化点和低温延度等性能指标,多应用于道路维护及修补,但因其成本较高,除非必要条件下不使用此类乳化沥青。但随着未来国产技术的发展及国内企业在高固丁苯胶乳中产能产量的增加,乳化沥青中高固丁苯胶乳的使用量是主要的增长点。防水卷材中由于对丁苯胶乳固含量的要求不高,使用普通丁苯胶乳即可,且仍在尝试初期。未来高固丁苯胶乳用量的主要增长行业仍为发泡应用和沥青添加。

  随着国内越来越多的胶乳企业在高固丁苯胶乳生产技术的突破,未来高固丁苯胶乳进口会被部分国产品代替,且高固丁苯胶乳的性能优于普通丁苯胶乳,越来越多的行业会逐步的尝试使用高固丁苯胶乳,带动量的增长,促进行业的发展,高固丁苯胶乳未来可期。

丁腈胶乳:疫情带来发展良机,未来或将产能过剩

  丁腈胶乳指丁二烯与丙烯腈乳液聚合制得的胶乳。按丙烯腈质量百分含量分为高腈(35%~45%)、中腈(25%~33%)、低腈(20%~25%)三种,如图4所示。丁腈胶乳具有优良的耐油、耐溶剂、耐化学腐蚀和耐磨性,对于纤维、皮革、石棉等具有很强的浸润性和粘结力。与丁苯胶乳类似,丁腈胶乳聚合时也会引入甲基丙烯酸或甲基丙烯酸酯进行三元共聚而得,提高活性和粘结强度。

  羧基丁腈胶乳的全部应用几乎全部是手套,特别是劳保和工业用手套以及一次性医用手套。2020年全球新冠疫情爆发,一次性丁腈胶乳的需求量暴增,丁腈胶乳的价格也水涨船高,而在持续高利润的吸引下,大量其他合成胶乳生产线转产丁腈胶乳。

  丁腈胶乳的利润走高到2021年初戛然而止,一方面是由于之前转产和扩产的产能释放,需求的紧缺得以缓解;另一方面转产和扩产的丁腈胶乳企业的产品质量仍然无法提供稀缺的高品质丁腈胶乳。

  丁腈胶乳的转产速度较预期缓慢,目前仍有大量丁腈胶乳拟建和在建产能。如果拟在建产能全部释放,到2023年,丁腈胶乳产能较2020年将增加280%,达到318万吨。丁腈胶乳市场将从供不应求变为严重的产能过剩。目前,部分企业正在考虑转回丁苯胶乳生产。

合成胶乳未来:低端产品竞争激烈,企业应向高端发展

  随着我国国民经济的发展和人民生活水平的提高,合成胶乳的应用领域从传统的造纸、地毯、手套等也向着高端胶黏剂、水性涂料、发泡橡胶纸品等高端领域发展。而随着低端产能的大量释放,更将加速合成胶乳产业的竞争与整合。

  合成胶乳的聚合过程并不难,高端领域对于产品的要求主要来自产品配方研发和批次稳定性。我国合成胶乳产品质量还有大量提升的空间,合成胶乳企业在多个方面有提升的空间。

  (1)在批次稳定性方面,我国现有合成胶乳的生产装置控制手段相对落后,自动化、智能化程度偏低,因而产品质量不稳定。合成胶乳企业应积极探索生产装置方面的改造,提升生产稳定性。

  (2)在“双碳”目标和严格能耗管控的背景下,合成胶乳行业也需要提高节能降耗和环保化发展的要求。例如,通过使用高效助剂,或连续聚合等方法缩短反应时间,降低能耗需求,增加经济效益。

  (3)积极探索胶乳聚合新技术,例如高固含量胶乳制造技术、异形粒子胶乳制造技术、纳米级胶乳制造技术等等。

  (4)加快产品应用技术开发,积极探索应用领域的扩展,例如人造皮革、锂电池粘结剂、海绵粉扑等等,

张成  中国化工信息中心咨询事业部资深咨询顾问。毕业于天津大学,材料科学与工程专业学士学位;波士顿大学,市场研究专业硕士学位。拥有3年化工行业咨询经验。参与过包括市场调研、战略规划、科技指引等数十个国内外化工企业的咨询项目。曾在《中国化工信息》上发表过《水性防水涂料市场现状》《中国生物柴油行业洞察》等文章。

庞立葳  中国化工信息中心咨询事业部咨询师。毕业于伊利诺伊大学芝加哥分校,化学工程硕士学位,3年化工咨询行业从业经验。参与过包括市场调研、战略规划等数十个国内外化工企业的咨询项目。曾在《中国化工信息》上发表过《用科技手段,降化工事故发生》《膜反应器在生活中的应用》《废旧橡胶轮胎的前世今生》等文章。



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