欢迎来到中国化工信息杂志
烯烃类热塑性弹性体(TPO) 供需现状及预测
2022年22期 发行日期:2022-11-16
作者:■ 中国化工信息中心咨询事业部 高利平 冀弘毅 胡世明

  热塑性弹性体(TPE)兼具塑料和橡胶的性质,在常温下具有橡胶的高弹性,而高温下又能热塑成型,因此应用广泛。目前工业化生产的TPE主要包括苯乙烯类(TPS)、烯烃类(TPO)、聚氨酯(TPU)、聚酯类(TPEE)等。其中TPO因具有良好的化学稳定性和耐候性,以及优异的电绝缘性、易加工等优点,被广泛应用于汽车、建筑、医疗、电子电气等领域。

烯烃类热塑性弹性体分类

  TPO可分为共混型(compounded-type)和反应器型(reactor-made)两类。其中,共混型TPO又分为机械共混型TPO(简称cTPO)和动态全硫化TPO(简称TPV)两类(见图1)。

  共混型TPO是聚烯烃组分[主要为聚乙烯PE、聚丙烯PP]和橡胶相[一般为三元乙丙橡胶EPDM、乙烯/α-烯烃共聚物POE、丁基橡胶IIR、丁腈橡胶NBR]在高剪切混合作用下得到的共混物。cTPO是开发最早、生产工艺最成熟的TPO,其中PP与部分结晶型乙丙橡胶(EPR,未硫化)或POE的机械共混物是最常见的产品。机械共混可在开炼机、密炼机或螺杆挤出机中实现,其中弹性体的含量一般为20%~40%,主要用于汽车零部件和家用电器部件。TPV是树脂和橡胶颗粒在熔融共混的同时硫化交联所得到的共混物。

  反应器型TPO(rTPO),是通过原位聚合在反应釜内实现橡胶相和塑料相的原位共混,代表性产品为PP与EPR 釜内合金。与cTPO相比,rTPO避免了橡胶料粉碎和熔融共混工序,同时实现橡塑在小尺度上的均匀混合。

全球TPO的供应现状及预测

  2021年,全球TPO的产量约为230万吨。cTPO和TPV的生产装置主要为双螺杆挤出机,在实际生产时会与其他改性产品(如改性PP)共用产线,很难统计出实际产能。通常cTPO和TPV的生产装置为间歇式,生产企业采用以销定产模式,根据市场需求来决定两种产品的产量。rTPO一部分由专用设备生产,一部分由常规PP装置生产,且一般由PP生产企业来生产,产能很难单独统计。

  国外大型的cTPO生产企业大多是聚烯烃生产企业,例如利安德巴塞尔、三井化学、三菱化学和北欧化工等。而专营改性塑料的企业在海外市场的市场份额相对较小。其主要原因是海外TPO市场竞争十分激烈,PP生产企业具备一定成本优势,且常常收购改性塑料企业以提高其产品附加值与竞争力。

  相比于cTPO,TPV生产企业中聚烯烃生产企业的数量占比相对较低,有很大一部分是塑料改性企业。由此可见,TPV的技术门槛和产品附加值更高,受原材料成本的影响程度相对低。以2020年初美国市场为例,cTPO的市场价格为1.4~1.95美元/磅,rTPO价格为1.7~2.0美元/磅,TPV价格为3.05~3.67美元/磅。TPV价格远高于TPO,产品附加值相对较高。2021年全球TPO生产企业见表1。

  由于cTPO生产设备简单且生产灵活,无论是扩产还是切换生产均较为便利,因此预计未来5年全球cTPO供应能力将较为充足。在rTPO方面,利安德巴塞尔拥有较大产能的Catalloy装置,其余rTPO生产企业可以通过其PP装置切换生产rTPO。预计未来还将有多个新进入者,例如美国Braskem公司(采用Spheripol技术)等。因此,预计未来5年全球rTPO供应能力充足。此外,TPV可与cTPO或其他改性塑料共用同一装置,且生产装置投资费用相对低,建设周期短。随着下游需求增长,现有企业很容易扩产,同时也不乏新进入者。因此,预计未来5年全球TPV产能仍会增加,供应相对充足。

全球TPO需求现状及预测

  TPO的性能主要取决于使用聚合物的类型和数量、组合方法,以及油、填料、抗氧化剂、颜料等添加剂的使用。cTPO和rTPO的竞争产品主要是塑料、金属和其他热塑性弹性体,而TPV具有更高的弹性,主要与传统的热固性弹性体和热塑性弹性体竞争。2021年,全球TPO的消费量约为227万吨,其中cTPO 135万吨、rTPO 47万吨、TPV 45万吨。2021年全球TPO的消费区域分布见图2。

  全球TPO主要用于汽车、工业产品、消费品和电气等领域。其中,汽车工业是最大的消费领域,占到总消费量的66%;工业产品是第二大消费领域,消费占比为22%,主要用途包括建筑用门窗密封条、挡风雨条、机器与工具把手、防水卷材、医疗器械,以及工业用软管、密封件、垫圈等;消费品是第三大领域,消费占比为9%,主要用途包括各种厨房家电、办公用品、个人护理用品、体育用品、玩具、休闲用品、园艺工具,以及包覆成型方面的应用,如笔、牙刷柄、工具把手等一些需要更柔软抓握的地方。电气应用消费占比最低,约为3%,主要用于电线电缆护套、插头等。2021年全球TPO消费结构见图3。

  预计2021—2025年,全球TPO的需求年均增长率约为3%,到2025年消费量将达到255万吨。其中,亚洲(日本、韩国、中国台湾除外)、中南美、中东欧的消费增速较快,高于全球平均增长水平。

中国TPO供应现状及预测

  目前,我国已经实现了TPO的产业化生产,产品大多按订单生产。2021年,国内cTPO生产企业有15家以上,大都为民营的塑料改性企业,总产能在60万吨/年以上,产量约58万吨。最大的生产企业为金发科技,占国内总供应量的30%以上。国内rTPO仅中石化中韩石化(武汉)一家企业生产。中韩石化(武汉)在采用日本JPP公司HORIZONE技术的一套20万吨/年的聚丙烯装置上生产rTPO,2021年产量在0.4万吨左右。2021年我国TPO主要生产企业情况见表2。

  2021年,我国有近20家TPV生产企业,合计产能达到7.2万吨/年,产量约为6万吨。道恩股份、江苏顶塑实业、金陵奥普特前3大企业合计产能为5.1万吨/年,占全国总产能的71%。道恩公司借助北京化工大学的技术攻关,率先实现了动态全硫化技术生产TPV,是TPV国产化的领导者。2020年,道恩股份TPV装置扩产1.1万吨/年,产能增加到3.3万吨/年,占到国内总产能的46%。国内只有个别企业如道恩股份的产品能够成功应用于汽车领域,其他企业的产品多应用于一些中低端领域。2021年我国TPV主要生产企业情况见表3。

  国内多家cTPO生产企业仍在扩大其改性塑料产能,例如金发科技的多个生产基地在建改性塑料产能达到10万吨/年左右。在改性塑料产能持续扩张的趋势下,预计未来国内cTPO供应能力将继续保持充足状态。在rTPO方面,虽然中韩石化已具备rTPO生产能力,但该产品是在一套PP装置上生产的众多牌号之一,实际用于生产rTPO的能力有限。除该公司外,未见其他企业研发和生产rTPO的计划或实际进展,因此预计未来短期内国内rTPO供应能力仍不足。在TPV方面,目前未见在建、拟建项目报道。但通常TPV可与cTPO或者其他改性塑料在同一生产装置上生产,因此,预计随着改性塑料产能的增长,TPV产能也会相应增加。但TPV技术门槛相对较高,因此新增产能规模有限。

中国TPO消费现状及预测

  近年我国TPO的消费量持续增长,2021年达到70.1万吨,其中cTPO的消费量为58万吨,TPV的消费量为11万吨,rTPO的消费量为1.1万吨。

  从消费结构来看,2021年cTPO和rTPO的应用基本一致,最大下游消费领域是汽车工业,消费占比达83%,主要用于生产汽车中的硬质件,包括保险杠、仪表板、气囊盖以及门板等;其次是电子电器领域,消费占比为8%,主要用于家用电器中的密封件、垫圈及脚轮等;防水卷材领域居第三,消费占比为1%;其他领域消费占比为8%,主要包括电线电缆、包装材料、体育用品及玩具等。

  TPV的消费结构与cTPO和rTPO不同,汽车领域仍为最大的消费领域,占到总消费量的66%,主要用于制作汽车各种软质的耐候性密封件(包括动态和静态密封件,TPV用量在1~5kg/辆)。因此,TPV和cTPO及rTPO在汽车领域没有直接竞争关系。其次是建筑领域,占到总消费量的16%,主要应用于门窗密封条,替代传统PVC和EPDM。PVC使用温度范围有限,而EPDM味道较大,因而TPV是较好的替代品,在国外已较大量使用。此外,电线电缆领域占到3%;其他领域占到15%,主要包括家用电器、医疗器械、轨道交通、各类工具把手(TPV触感优秀,不会出现用久发粘的现象)、传送皮带和玩具等。2021年国内cTPO和rTPO消费结构见图4,TPV消费结构见图5。

  2016—2021年,汽车领域TPO消费快速增长。汽车轻量化成为汽车工业的一种趋势,TPO正逐渐取代传统橡胶部件和其他热塑性弹性体(如SBC、其他TPE等)。尤其是TPO对PVC的替代将成为未来汽车领域需求增长的重要驱动因素。相比于PVC,TPO的主要优势包括密度低、使用无卤阻燃剂且易于回收利用。PVC在各类硬质件、线缆及搪塑表皮的应用均有可能被TPO替代。目前,汽车中PVC的用量仍然较大,TPO具有较大的替代空间。预计2021—2025年,随着车身轻量化的发展,以及TPO对其他材料的替代,汽车领域将依旧保持增长,但增速较前期放缓。同时,医疗、防水卷材等领域应用快速增长,预计TPO的消费年均增长率约为3.5%,到2025年TPO的消费量将提高到约80.4万吨。

发展建议

  目前国内TPO行业总体上处于供需平衡的局面。2021年,国内cTPO供需基本平衡;TPV净进口量5万吨,自给率55%;rTPO净进口量0.7万吨,自给率36%。未来5年,随着下游需求放缓,TPO市场越来越饱和,但部分高端TPV产品仍将依赖进口。TPO通常都是改性塑料企业生产,配方和技术是企业的核心竞争力。但由于TPO市场规模相对小,单套装置规模小,如果没有技术基础,现阶段不建议国内企业再进入。

  但根据欧、美、日等发达国家和地区的聚烯烃和烯烃类热性弹性发展情况看,随着行业发展增速放缓、企业利润变薄,市场竞争日益激烈,聚烯烃生产企业将凭借较强的规模和资金实力,逐渐收购TPO企业,从而获得共混配方和技术,并在此基础上不断加强研发投入和扩大生产规模,实施上下游一体化生产,从而成为全球主要的TPO企业。因此,从长远来看,国内石化行业的聚烯烃企业收购TPO生产企业,从而增强其产品应用开发能力和扩大产品系列化、延长产业链,靠近终端客户和拓展应用市场,是一条可行之路。


当前评论