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国内PBT高端产品 竞争力亟待提高
2022年19期 发行日期:2022-09-30
作者:■ 中国化工信息中心咨询事业部 龚慧萍 胡世明

  聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)是主要由对苯二甲酸(PTA)和1,4-丁二醇(BDO)通过直接酯化法制得的一种热塑性聚酯。其综合性能良好,价格相对低廉,且具有良好的成型加工性,在汽车、电子电器、机械设备等领域得到广泛应用(见图1)。

汽车和电子电器市场是全球PBT需求增长的主要驱动力

  2021年,全球PBT树脂消费量约146万吨。中国PBT树脂消费量最大(占全球总消费量的50%),其次是欧洲(16%)、日本(12%)和美国(5%)(见图2)。

  在汽车领域,轻量化和电动化是带动PBT需求增长的主要因素。PBT在汽车领域的应用包括开关、插座、保险丝和接线系统、空调系统零件、控制单元、防抱死制动系统、电动车窗调节器、座椅控制装置、安全气囊、安全带张紧器、电动机外壳组件和各种传感器。近年来,随着发动机越来越小、越复杂,以及为了乘客的便利和舒适性而增加了更多的设备,汽车中电子设备的使用越来越多,导致应用于连接器和点火系统中的PBT出现了较高增长。虽然由于COVID-19大流行病对PBT市场产生了严重的负面影响,但在2021年初开始复苏。2021年,PBT在汽车领域的消费占比约为40%,集中在北美、欧洲、中国大陆和日本。

  在电子电器领域,小型化是带动PBT需求增长的主要因素。PBT树脂的高熔体流动性使其更易加工成小型复杂零件。过去几年,为了充分利用印刷电路板上的空间,对连接器薄壁化的要求越来越高,带来了PBT在电子电器领域的增长。2021年,PBT在电子电器领域的消费占比约为33%。

  预计到2025年,全球PBT需求量将以年均4%的速度增长到170万吨。需求增长将主要来自发展中国家和地区,因为生活水平的提高推动汽车销量、电器和电子产品的消费以及建筑行业的增长。预计东南亚的年增长率最高(约为6.8%),其次是印度(约为6.7%)。在欧洲和北美等成熟地区,预计年增长率分别为2.0%和2.2%。

  除了汽车和电子电器等常规领域的进一步发展带动PBT消费增长,PBT应用于照明灯领域也将迎来一定的发展空间。中国大陆、美国、欧洲和其他一些市场的节能灯逐步淘汰传统的白炽灯,PBT主要应用于节能灯的底座和反射器部分。

我国PBT未来需求由汽车/机械行业带动

  2021年,我国PBT消费量为72.8万吨,其中纺丝占比最高(达41%),其次是车用工程塑料/机械领域(26%)和电子电器(16%)。预计到2025年,中国PBT消费量将达到90.5万吨,2021—2025年年均增速为5.6%,主要来自汽车/机械行业的需求带动(见图3)。

  纺丝领域:PBT纤维具有良好的弹性,伸长率为30%~60%,弹性回复率优于涤纶和锦纶,适用于制作游泳衣、连袜裤、训练服、体操服、紧身衣、弹力牛仔服、滑雪裤、长筒袜和医疗用绷带等。未来市场需求量将稳定增长,预计2021—2025年应用于纺丝领域的PBT需求量增速约为2.0%。

  车用工程塑料和机械领域:2021年我国汽车产销同比增长,结束了2018年以来连续3年下降的局面。其中新能源汽车市场表现突出,2021年我国新能源汽车产量同比增长159%。预计未来新能源汽车仍将强劲发展,2021—2025年车用工程塑料和机械领域PBT需求量增速约为13%。

  电子电器领域:我国电子、计算机、通信终端市场将保持快速发展,导致连接器等应用领域保持稳定增长,再加上节能灯日益普及应用,预计2021—2025年电子电器领域PBT需求量增速为5.6%。

随着近年PBT产能迅速扩张,中国成为PBT最大的生产国

  2021年,全球PBT产能约241万吨/年,主要分布在中国、欧洲、日本、美国,其中中国产能占比达61%(见图4)。跨国生产商近年来无PBT基础树脂新增产能,但中国和印度增加了复合PBT和其他工程热塑性塑料的产能。未来PBT新增产能主要集中在中国和中东地区,其他地区3年内未见扩产计划的报道。

  2021年,全球前10大生产商的产能合计约占总产能的54%,主要生产商有长春化工(中国台湾)、沙特基础工业、无锡兴盛新材料、营口康辉、中国石化、新疆蓝山屯河、河南开祥、巴斯夫等(见表1)。

  过去5年,我国PBT产能增加了59万吨/年,年均增长13%。截至2021年底,我国PBT产能增至148万吨/年,新进入者包括中国石化仪征化纤、浙江美源新材料、长鸿生物等。近3年我国PBT产能扩张速度放缓,目前仅见河南开祥、和时利、新疆美克有扩产规划方面的报道(见表2)。

中国是PBT净出口国,预计未来五年出口量增速将略高于消费量增速

  2021年,我国PBT产量为86.3万吨,行业平均开工率58.3%。近5年来,随着新增产能增加和开工率提高,我国PBT产量年均增长4.2%。2021年,我国出口PBT树脂33.0万吨,进口19.5万吨,净出口13.5万吨,2017—2021年出口量年均增速6.5%。我国PBT表观消费量为72.8万吨,过去5年复合增长率为3.7%,需求增速不敌产量增速,主要原因是下游需求受2019年汽车行业疲软和2020年疫情影响。

  预计2021—2025年,我国PBT出口量增速将略高于消费量增速,产能扩张速度将放缓,行业平均开工率将提高至65%左右(见图5)。

国内在改性PBT和PBT合金等高端产品方面竞争力较弱

  PBT的物理改性可以改善和增强材料的力学性能、改善阻燃性能。如PBT脆性较大,缺口冲击强度较低,经玻璃纤维增强改性后其力学性能更优。PBT改性的方法主要分为3种:纤维增强改性,如玻璃纤维增强PBT;阻燃改性,多数阻燃等级PBT采用十溴联苯醚和三氧化二锑改性;合金类,由PBT树脂与其他树脂共混/复混而成,其主要原理是利用其他树脂的特点与PBT取长补短来克服PBT树脂自身的不足,同时降低产品成本,使PBT得到更广泛的应用,主要有PBT/PC合金、PBT/PET合金,还有部分的PBT/ABS合金、PBT/弹性体合金等。

  1.全球近九成PBT树脂用于生产改性PBT和PBT合金

  从全球看,约70%的PBT树脂被用于生产改性PBT,16%用于生产PBT合金,有数百种牌号可供选择,广泛应用于汽车、电子电器和机械工业领域。另外14%的未增强PBT树脂通常被挤出成单丝,用于造纸机械的滤布和筛子、包装带、光纤电缆的缓冲管,以及热成型容器和托盘的厚膜。

  2.国外企业的高端PBT产品研发水平高

  2019年,日本宝理塑料(Polyplastics)推出了一种新型PBT树脂,这种树脂具有优异的抗碱应力开裂性能,适合多种汽车领域的应用。这种牌号为Duranex 532AR的新型树脂,也表现出优异的耐水解和热冲击性能,并能够满足底盘和发动机舱部件的电气性能。

  朗盛提供的Pocan®牌号PBT,改进了PBT在注塑成型时的自由流动特性。短玻璃纤维增强的Pocan®PBT,注塑循环时间减少约20%。此外,朗盛还提供专为汽车行业安全气囊连接器开发的耐水解PBT。

  巴斯夫提供“高速”PBT,其中包含50~300nm的滑石纳米颗粒,以加速成核。由于包含非常细的颗粒,该材料的粘度非常低,可以降低成型温度、缩短循环时间,从而提高单位产量。随着熔体粘度的降低,其加工温度、模具压力和冷却时间也会降低,从而减少模具磨损和加工商的循环时间。低粘度PBT还可用于具有复杂几何形状、薄壁和要求苛刻的零件,例如连接器、插头面板、盖子、外壳和其他零件。售价较高的“高速”PBT则适用于高性能处理器。

  3.国内PBT高端产品的开发能力较弱

  国内对PBT产品的改性主要集中在玻璃纤维增强和阻燃方面,特别是用作光纤光缆护套包覆材料的高粘度树脂方面的PBT较为成熟,但在耐电弧、低翘曲、高流动性、高抗冲强度、高尺寸稳定、高弯曲模量等方面有待加强。总的来说,国内开发的PBT树脂及其改性产品的多样性和先进性与国际领先水平尚存一定差距。

  未来国内生产企业应积极向下游延伸,开发改性PBT和PBT合金,加强PBT复合材料的复合成型工艺、CAD结构分析、模流分析等方面的研究开发能力。


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