中国热塑性弹性体行业发展现状、市场容量及影响行业发展的主要因素分析[图].docx
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1、中国热塑性弹性体行业发展现状、市场容量及影响行业发展的主要因素分析图 一、行业背景及发展现状 随着科学技术的发展,人们在传统材料的基础上,根据现代科技的分析成果,开发出新材料。新材料按材质可分为高分子材料、先进复合材料、无机非金属材料(如陶瓷、砷化镓半导体等)和金属材料四大类;高分子材料分为天然高分子材料和合成高分子材料,后者根据用途主要可分为合成橡胶、热塑性弹性体、合成塑料、合成纤维以及胶粘剂和涂料。数据来源:公开资料整理 新材料产业应用范围极其广泛,目前已经渗透到了国民经济、国防建设和生活的各个领域,是高新技术产业发展的基础,对国民经济发展作用重大。TPE是一种石油节约型、能源节约型的可持
2、续发展的新型“绿色”高分子材料,它兼具传统橡胶的高弹性能和塑料材料的热塑性加工性能,充分满足了低能耗加工、可重复性加工性能的要求,TPE不但解决了传统橡胶难于回收再利用的问题,缓解石油资源危机和实现可持续发展的目标,还从很大程度上实现了节能的目的(同传统橡胶加工成型相比,TPE的加工成型能耗降低约25%70%,加工生产效率提高1020倍),是橡胶工业发展的重要方向,是解决传统橡胶加工问题和橡胶回收及再利用的良好途径,世界各国高度重视发展TPE替代传统橡胶作为解决橡胶工业“黑色污染”和“难回收”的重要举措。 我国是全球最大的橡胶制品生产国和消费国,橡胶是一类具有高弹性的高分子材料,也被称为弹性体
3、。按来源分类,橡胶可分为天然橡胶和合成橡胶。天然采集的橡胶或者是初步合成的合成橡胶均为生胶,生胶是一种不饱和的橡胶烃,需要经过塑炼、混炼、压延和硫化等步骤,才可以获得高弹性、高强度,从而具有实际使用价值。数据来源:公开资料整理 在这个复杂的橡胶加工过程中,存在着如下问题: (1)生产过程高能耗:混炼周期长,硫化温度高。传统橡胶混炼周期较长,炼胶工序是轮胎生产能耗最高的一道工序,约占整个轮胎生产流程能耗的40%。硫化成型要用高压蒸汽进行高温硫化,生产每吨消耗的蒸汽不低于3吨。目前生产一吨橡胶耗电2000度,总能耗约1100千克标煤/吨胶; (2)生产过程高污染:混炼和硫化过程污染严重。废气污染是
4、橡胶工业最大的问题,在混炼和硫化过程会产生大量废气,废气中的主要污染物有:恶臭、炭黑粉尘、颗粒粉尘、甲苯、二甲苯、三甲苯、乙苯、乙庚烷、非甲烷烃类等; (3)生产过程低效率:加工工艺复杂,周期长。传统橡胶成型加工方式比较单一,需要专门的橡胶注压机和挤出机等设备,硫化过程需要开磨具,设备复杂、成本高,且劳动力投入较多。我国橡胶制品生产效率低,非轮胎橡胶制品企业的劳动生产率为国际先进水平的1/5至1/6; (4)制品易携带污染物:橡胶生产过程容易引入重金属等污染物,例如硫化体系含有重金属铅,模具和骨架会引入重金属铬,使得橡胶制品危害人体健康;另外,废胶橡胶制品由于用后难以回收,且无法自然分解,也污
5、染了环境。随着行业竞争加剧,环保政策收紧,传统橡胶制品行业生产加工中存在的上述问题已经制约了其进一步的发展,开发新一代环保绿色橡胶迫在眉睫,这为热和传统橡胶制品相比,在加工上,TPE很好的解决了橡胶工艺面临的污染、能耗和效率等问题。TPE加工方便,可采用注塑、挤出、吹塑等加工方式生产;生产过程能耗低,污染小,生产效率高;具有可重复利用、没有边角料浪费、制品不携带污染物等突出优点。热塑性弹性体可以使橡胶工业生产流程缩短1/4,能耗节约25%70%,效率提高1020倍,综合成本降低10%,不但能解决传统热固性橡胶难以回收再利用的问题,缓解石油资源危机和实现可持续发展的目标,还能够实现节能的目的,具
6、有节资、节能双重意义。在性能上,TPE较传统橡胶而言,比重更轻、产品硬度范围更好、手感更好,不携带污染物,加工性能好,用于热塑性树脂或者工程塑料的改性非常方便、优点突出,是橡胶工业未来最具潜力的发展方向之一,潜在的经济效益和社会效益巨大。 TPE兼具塑料热塑性和橡胶弹性特征,从结构上看,它由含各类生胶的软链段和含各类树脂的硬链段连接而成。弹性体的力学性能、耐热性和耐油性等基本物理性能主要由构成硬链段的聚合物决定,也受软链段的影响。数据来源:公开资料整理 从生产方式看,热塑性弹性体可以分为化学聚合和高分子共混两种加工方式。前者称为合成型弹性体,又称基团共聚型弹性体,以聚合物的形态单独出现,最有代
7、表性的品种为TPES、TPU等;后者称为橡塑共混型弹性体,是橡胶和热塑性树脂的共混物,最有代表性的品种为TPO、TPV等。数据来源:公开资料整理 苯乙烯类TPE又称TPES,为丁二烯或者异戊二烯和苯乙烯的嵌段共聚物,包括苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物SBS、SEBS,苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯嵌段共聚物SIS、SEPS,其中SEBS、SEPS分别是SBS、SIS的氢化产品,加氢可使TPES抗冲强度提高,耐候性和耐热、耐老化性变好。TPES生产过程无需硫化,是目前世界上发展最快、应用最广泛的一种热塑性弹性体。近几年来,TPES制造商不断进行的产品创新推动了下游应用市场的发展,他们在不同的应用领域
8、取代传统合成橡胶,应用显著增长。我国TPES工业化生产开始于上世纪90年代,经过20余年的快速发展,中国已经跃居成为全球第一大TPES消费国。 二、行业市场容量 热塑性弹性体的应用领域非常广泛,大部分橡胶制品都是热塑性弹性体的潜在替代市场。热塑性弹性体不仅可以实现对合成橡胶制品的替代,而且也可以用于聚合物改性,其中对树脂改性用弹性体我国全部依赖进口,保守估计,年需求市场潜力也超过百万吨。 2016年全球热塑性弹性体市场需求约为570万吨。预计未来几年全球热塑性弹性体市场将以年均5.5%6.0%的速度增长,到2020年市场需求有望超过700万吨。中国热塑性弹性体市场消费量约占全球总消费量的36%
9、,是全球增长最快的国家之一。数据来源:公开资料整理 TPES作为TPE中占比最大的一类,已成为广泛替代传统橡胶和部分塑料的极具发展前景的新型材料,2017年全球市场规模超过250万吨,产量和消费量居TPE之首。随着新技术的发展,促进了TPES性能的不断优化和提升,应用领域不断拓展,除目前已进入的建筑工业、制鞋业、聚合物改性、胶黏剂等方面外,在电子通讯、医疗卫生、地面铺装材料等领域的应用前途非常广阔。此外低碳经济时代的到来以及环保理念不断深入人心,顺应高效、节能、绿色环保潮流的TPES产品以其优良的物理和化学性能具有很好的市场发展前景。TPES各系列产品在典型领域的具体应用及其市场容量情况概述如
10、下: (1)SBS SBS是产能、产量最大的TPES产品,目前消费量约占TPES的70%。SBS同时具备橡胶的高弹性和塑料的高强度及易加工性,具有良好的耐低温性、透气性和抗湿滑性,易于加工成型,工艺简单,无需硫化,能耗低,容易着色,边角料可回收,适于大部分橡胶制品。由于SBS材料优异的综合性能和良好的性价比,应用领域不断扩展,目前已作为橡胶制品、沥青改性剂、聚合物改性剂和胶黏剂,广泛应用于制鞋工业、修筑高速公路、建材工业、塑料及其他高分子改性工业和粘合剂工业。在不同的国家和地区SBS各应用领域所占比例有所不同。数据来源:公开资料整理 道路沥青及防水卷材改性剂领域 SBS在沥青改性中的应用包括道
11、路沥青改性和防水卷材沥青改性两个方面。由于SBS与沥青具有很好的相容性,采用SBS改性的沥青路面综合性能极佳,能兼顾不同温度和地域的要求。SBS对沥青结合料的温度稳定性、形变模量、低温弹性和塑性都有很好的改善,能使沥青在冬季低温时不发硬、发脆,在夏季高温日晒时又不易软化,具有高温使用性能好、低温抗裂能力强、路面抗永久变形能力高等特点,主要应用于新建高速公路、机场建设、市政道路建设以及路面维护。用SBS改性的沥青防水卷材具有低温曲挠性好、自愈合能力和耐久性好、抗高温流动、耐老化、热稳定性好以及耐冲击等特点,可以大大提高防水卷材的性能和延长其使用寿命,满足重要建筑物和构筑物的需要,在包括桥面(混凝
12、土)、地铁以及地下通道等的市政工程以及包括水池、水渠等的水利工程方面得到了广泛地应用。 A、道路交通的快速发展是我国沥青市场需求持续增长的主要驱动力 截至2015年底,全国公路总里程达到457.7万公里,其中高速公路12.4万公里,二级及以上公路57.5万公里,全国公路养护里程达到446.6万公里。根据“十三五”综合交通运输发展规划,到2020年我国将实现公路通车里程500万公里,其中高速公路建成里程将达到15万公里,同时较2015年新增民用运输和通用机场253个。以250吨/公里改性沥青单耗计算,未来五年,我国新建高速公路改性沥青需求量约650万吨,加上养护需求量及其他机场建设和市政道路建设
13、需求,预计总需求将超过700万吨。快速增长的沥青需求为SBS沥青改性市场提供了广阔的空间。 随着我国宏观经济发展及产业政策规划的实施,特别是国务院关于“十三五”现代综合交通运输体系发展规划的发布,以及“一带一路”建设、乡村振兴战略、京津冀协同发展、长江经济带发展等规划的实施,交通基础设施建设将保持较快的发展速度,SBS沥青改性方面的市场容量也将持续增长。 另外,由于“一带一路”沿线多为发展中国家,基础设施相对薄弱,中国周边邻近地区多为欠发达地区,基础设施尤其是道路建设亟需强化。同时,由于沿线国家除俄罗斯外,几乎全无SBS生产能力,未来“一带一路”国家战略将对SBS沥青改性需求的持续增长带来持久
14、的政策支撑。 B、防水卷材市场的快速扩张有利推动了SBS改性沥青的市场需求 防水材料主要用于工业民用建筑和公共设施与基础设施建设工程,需求来源主要包括新建和既有建筑的翻修改造、大型市政工程、道路桥梁、地下管廊、地铁、水利工程等。我国防水材料中,防水卷材占61.2%的份额,防水卷材中SBS/APP改性沥青防水卷材占比最大,约为44.3%。根据2016年颁布的建筑防水行业“十三五”发展规划,主要防水材料产量年均增长率要保持在6%以上,到2020年主要防水材料总产量达到23亿平方米。数据来源:公开资料整理 未来防水材料需求增量一方面由于我国城市化率基数仍较低,未来新建房屋面积预计整体仍将保持增长。截
15、至2017年末,我国城镇常住人口8.13亿人,占总人口比重为58.52%,较发达国家80%左右平均水平仍有较大差距,城镇化率的提升必将以城镇新建住房面积保持稳定增长为基础,预计长期内我国防水材料来自新建住房需求仍将是主导因素。另一方面,当前国内防水造价在建筑成本比例不足2%,仅为发达国家1/5左右。随着我国房屋建设防水标准不断提升,单位施工面积防水材料需求量仍有较大上涨空间。 另外,存量房屋面积基数越来越大,防水卷材在房屋翻修维护市场中的潜力巨大。我国每年约有20亿平方米的既有建筑屋面面积需要翻新,防水屋面维修的成本是初次修建时的34倍,而地下堵漏的成本则能达到810倍,因翻新而产生的防水材料
16、市场需求甚至有望超过新建建筑的需求。此外,海绵城市建设和城市地下综合管廊建设的逐步推进也将为防水卷材市场注入新的活力。 随着环保观念的提升以及检查力度的加大,大型基建项目的招标愈发透明化,使得“国标”逐步替代“企标”,作为主要防水材料的SBS防水卷材未来市场空间将进一步得到提升,从而促进SBS市场需求的扩大。 制鞋业领域 SBS是制作鞋底的优良材料,用SBS代替硫化橡胶和聚氯乙烯制作的鞋底弹性好(受力或残余变形小),且具有良好的抗湿滑性、透气性、耐磨性、低温性和耐曲挠性等优点,而且对沥青路面、潮湿及积雪路面有较高的摩擦系数,制鞋业是我国SBS产品在橡胶制品领域内主要的消费行业之一。数据来源:公
17、开资料整理 作为世界上人口基数最大的国家,随着我国国民经济的持续发展和消费者可支配收入的不断增加,消费者对时尚度和舒适度要求的提高,以及新零售浪潮的带动,未来鞋类消费数量和销售额将保持上升趋势。我国是世界最大的鞋类产品制造基地,也是世界第一大鞋类产品消费市场,经过多年的发展,我国已经形成了广州、温州、泉州、成都四大制鞋基地和相应的材料市场及相关配套企业,围绕制鞋、鞋材生产等诸多的相关产业也发展成熟,形成了良好的产业链。凭借着完善的产业链、熟练的工人、精湛的加工技术和综合成本优势,我国鞋类市场未来仍有较大发展空间。因此,SBS在制鞋业方面的市场需求依然存在很大的市场空间。 聚合物改性剂领域 SB
18、S是较好的聚合物改性剂,可分别与PP、PE、PS和ABS等树脂共混制作改性塑料,以改善制品的低温性能、抗冲性能和曲挠性能。添加SBS的改性塑料在阻燃性、强度、抗冲击性、韧性等方面的性能都优于通用塑料,下游应用领域广泛,主要应用于家电、汽车、建筑办公设备、机械等领域,其中家电、汽车是最大的两个应用领域,2015年国内改性塑料消费量已经接近1000万吨,随着科技进步和产业升级其下游应用还在不断拓展中。家电是目前改性塑料中应用最大的领域,我国已成为家用电器生产和消费大国,是全球家电的制造中心。在家电产品选用的原材料中,改性塑料凭借其质量轻、强度高、电绝缘性能优异、化学稳定性能优良等特性,已成为家电行
19、业仅次于钢材的第二大类原材料,也是家电行业中应用量增长速度最快的原材料。国内家电领域改性塑料的需求2016年已超过440万吨。 随着家电行业的发展,家用改性塑料的需求量还将继续呈现上升趋势,与之相关的SBS聚合物改性方面的市场需求也将进一步扩大。轻量化和环保化是当前汽车材料发展的主要方向,减轻汽车自身的重量已是业界公认的降低汽车排放、提高燃烧效率的有效措施之一。2016年10月中国汽车工程学会发布的节能与新能源汽车技术路线图指出,到2020年、2025年、2030年,整车质量需比2015年分别减重10%、20%、35%,特别在新能源汽车作为国家战略新兴产业的形势下,为促进新能源汽车的发展,发展
20、汽车轻量化的意义尤为突出。改性塑料和热塑性橡胶是最重要的汽车轻质材料之一,它在减轻汽车重量的同时还能显著降低汽车生产商的生产成本,在汽车轻量化的带动下汽车行业已成为改性塑料需求增速最快的领域。2016年国内车用改性塑料需求量为278万吨,市场空间在400亿以上,但是相比全球40%的改性塑料用于汽车行业,中国仅10%左右,此外国内乘用车增速远大于全球乘用车增速,国内车用改性塑料发展潜力巨大。 另外,我国是全球最大的新能源汽车市场,2016年新能源乘用车销量占到全球的43.7%,到2020年,我国新能源汽车产量将达200万辆,鉴于新能源汽车对轻量化技术的依赖更大,国内车用改性塑料的用量将出现大幅增
21、长,进而促进SBS在聚合物改性方面的市场需求进一步扩大。 胶黏剂领域 由于SBS在烃类溶剂中具有很好的溶解能力,溶解快,稳定性好,内聚力强,避免了用芳香烃溶剂对人体健康的危害,加上SBS胶黏剂具有良好的弹性、粘结强度和低温性能、粘度低,抗蠕变性能优于一般EVA类、丙烯酸系粘合剂,可用作鞋用粘合剂、冶金粉末成型剂、裱胶粘合剂、木材快干胶、标签、胶带用胶、一次性卫生品用胶、复膜粘合剂、密封胶、一般强力胶、万能胶以及压敏胶等。 (2)SEBS SEBS为SBS的加氢产品,是典型的技术进步的产物和消费升级的受益者,SEBS的生产工艺难点主要在加氢环节,氢化度对SEBS性能的影响较大。随着氢化度的提高,
22、SEBS的化学稳定性、耐温性、耐老化性、耐候性以及耐水性等而改善,压缩变形性也有效降低,稳定性比SBS更强。同时SEBS弹性体嵌段为丁烯-乙烯结构,该链段较SBS的丁二烯链段更为柔软,因此SEBS产品的手感比SBS改性材料更为柔和,应用领域较SBS更为广阔,在业界有“橡胶黄金”的美誉。我国SEBS生产起步较晚,国内市场一度依赖于进口。近年来,国内企业取得了长足的技术进步,已在部分SEBS产品上取代进口,与国际巨头展开竞争。受价格较高的影响,目前国内SEBS下游消费领域主要集中于包覆材料和线材。未来随着人们消费水平的不断升级、环保理念的深入以及监管力度的增强,玩具市场、医疗领域和地面铺装材料方面
23、应用前景十分广阔。数据来源:公开资料整理 线材领域 SEBS产品电绝缘性能优良,无毒,耐候、耐老化性能好,有较好的柔顺性和较高的强度,且使用温度范围较宽,是制作电线电缆包皮和绝缘带的优异材料,主要应用于移动智能终端和家电等领域。在我国深化产业转型、升级,推进高端装备制造业发展的进程中,运用新材料、新工艺的特种电线电缆的市场前景广阔。目前在线材行业,SEBS产品在低压线材领域(如耳机线、充电器线、USB线、音频/视频线、电脑线等)代替PVC已成为大势所趋。 由于消费类电子产品具有更新换代快、使用周期短的特点,随着消费升级时代的来临,SEBS相关产品在该行业有着巨大的发展空间。此外,目前受限于价格
24、较高及国内行业标准不健全的影响,SEBS产品在电线电缆方面的应用尚未完全拓展开,随着国内外对电缆防火性能和环保性能的要求越来越迫切,人们消费水平的不断提高,高性能的阻燃SEBS产品未来替代PVC、CPE等电缆基材的趋势日益显现,未来应用前景广阔。 包覆材料领域 SEBS用作包覆材料主要是指利用SEBS共混改性的专用料通过嵌件注射的方式注射到已成型的材料表面形成一层包覆层,这是SEBS最早和最成熟的一个用途。SEBS包覆材料具有无味、手感好、弹性好、隔热、绝缘性能好等优点,广泛应用于工具包胶(工具把手等)、生活用品包胶(牙刷柄等)、体育器材等 众多方面。2013年至2017年国内包覆材料对SEB
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