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鑫融基:【沙里淘金财经观察】改性塑料行业研究报告

类别:行业新闻 日期:2017-12-15 21:39:35 人气: 来源:

  改性塑料,是指在通用塑料和工程塑料的基础上,经过填充、共混、增强等方法加工,提高了阻燃性、强度、抗冲击性、韧性等方面的性能的塑料制品。改性塑料应用比较广泛,主要有汽车行业、家电行业、电子电器行业、建筑行业、医疗行业等众多行业。

  改性塑料的制作原理是通过在通用树脂中按照一定的比例加入改性剂,并通过一系列的物理、化学或是机械的方法来改善通用树脂的各项性能,从而使得其在光、电、磁、热、抗老化等一项或是多项性能得到改善以满足日益发展的材料需求,从而使得改性后的塑料获得良好的性能。

  在现今改性塑料的制作工艺中采用较多的仍然是在塑料中加入合金并采用填充或是复合等方法来进行加工制作。在改性塑料的制作过程中主要涉及到的有长玻纤维增强技术、共混与合金技术以及填充与纳米技术等。

  应用长玻纤维增强技术所获得的改性塑料是现今汽车发展中的一项重要的研究课题,通过应用长玻纤维增强技术获得高性能的改性塑料使其能够满足一定的性能,用以对汽车上的一些机械零部件进行替换,从而使得汽车在满足一定强度、使用性的条件下获得更轻的重量和性价比。

  应用长玻纤维增强技术所获得的改性塑料相较于普通的金属在强度和韧性方面以及重量、价格等方面都有着较强的优势。

  改性塑料中所应用的共混与合金技术指的是通过将两种或是两种以上的聚合物进行组合后通过采用化学、物理等方法将其共混合金化的一项新技术。

  通过共混与合金技术所获得的改性塑料往往在综合性或是某些特殊方面有着较大的性能提升,这些性能的提升包括材料的加工性能、力学性以及材料的耐热性、阻燃性等性能,从而使得改性塑料能够获得更广阔的应用。

  通过填充与纳米技术所获得的改性塑料主要是通过对填料采取一些特殊的处理办法,从而使得添加入树脂中的纳米材料能够在其中进行均匀的混合,基本不再形成聚团并保持结构的稳定,而且添加起来方便易行。

  反应挤出技术主要指的是通过采用高长径比的双螺杆或是多螺杆设备使塑料共混物在通过挤出机时能够进行充分的混合搅拌从而使得添加物能够与树脂充分的进行聚合、脂交换、脱水等反应,从而获得所需性能的改性塑料。

  通过对一些通用的低热热塑材料采用填充、增强和发泡等技术手段,可以使热塑塑料的力学性能和耐热性都得到大幅加强。

  比如说,通过对常用的PP、PE、PVC等通用热塑塑料进行工程化使得其性能能够达到一些热塑性工程塑料的性能要求,可以有效地降低使用热塑性材料所带来的高成本问题。

  高性能工程塑料主要是通过对工程塑料采用“合金化”的方法进行处理,通过将工程塑料及其他一些塑料采用共混、接枝以及嵌段等方式进行有机的组合,将各种塑料的性能组合在一起,从而构建出一种新型的兼容多种高性能的塑料材料。

  自第一个高合金PC/ABS成功投产后,一些新型的塑料合金持续的研发成功,并在工程应用领域得到了较为广泛的应用。

  新技术的应用极大地推动和促进了改性塑料的应用和发展。新技术的应用使得改性塑料在阻燃性、合金化的水平得到了不断的提升,其应用领域也从单一的工业领域逐渐向建材、电气等的领域进行拓展。比如,改性PP塑料能够有效的替代大理石的应用,其具有质轻、成本低、加工性好等特点。

  新技术的应用所发展出来的特种工程材料也极大的推动了材料工业的进步。特种工程塑料特指的是能够在150℃以上温度进行长期工作的工程塑料,特种工程塑料在电性能、耐高温以及稳定性等方面都有着较强的性能。特种工程塑料的这些特性使得其在家电、汽车、仪表等领域中得到越来越广泛的应用。由于特种工程塑料的性能相较于普通的工程塑料有着极大的提升,因此,其价格也是普通工程塑料的数倍以上。

  如能通过研究特种工程塑料的改性,使得新研究出来的改性塑料能够在继承特种工程塑料优异性能的基础上极大地降低其生产及应用成本,改性塑料就能够在工业、民用等领域中发挥出越来越广泛的应用。

  近年来,中国改性塑料行业随着国民经济的稳定健康发展实现了跨越式发展,连续十年经济技术指标稳步较快递增,但受到技术因素的制约,目前国内改性塑料产品仍以中低端产品为主,高端产品主要依赖进口,目前我国改性塑料行业发展呈现出以下特点:

  国外市场改性塑料行业发展成熟,经济发展中塑料和钢铁应用比例为63:37,美国为70:30,世界平均水平也达到50:50。中国改性塑料行业起步较晚,大规模改性塑料的应用才刚刚起步。受生产技术所限,国产改性塑料在精密制造业应用比例较低,中国目前的塑钢应用比只有30:70,远远低于发达国家和世界平均水平。考虑到中国是制造业大国,随着经济的持续发展以及改性塑料技术的不断提高,未来市场对改性塑料的需求将十分巨大。

  改性塑料行业的区域集中度较高,但是呈逐渐分散的趋势。从改性塑料工业总产值和销售收入区域分布来看,我国改性塑料的生产和销售主要集中于华东地区和华南地区,华中和西南地区的工业总产值和销售收入占比均呈逐年提高的趋势。改性塑料行业的区域性分布特点是由其下业的集中度及地域分布特点决定的。改性塑料行业的下游领域主要为汽车、家电、建筑、包装、轻工等行业。其中汽车和家电是改性塑料的主要应用领域,消费占比高达50%以上。由于家用电器、汽车等下游生产企业具有显著的区域性特征,受此影响国内改性塑料的生产和销售主要分布在长三角和珠三角地区。

  我国改性塑料规模以上生产企业产能迅速扩张,为了以更低生产成本获取更大市场份额,其正以区域化的产能布局为重点并形成多点辐射的市场网络的方式逐步扩展,但随着我国部地区经济的不断发展,产业转移的推进,改性塑料行业集中华东地区的格局将被逐渐打破。

  国内改性塑料生产企业总数超过3000家,多数年产量不足3000吨,超过3000吨的接近50家,过万吨的很少。国内主要改性塑料生产企业概况如下:与国际化工巨头相比,国内改性塑料生产企业在技术、规模、产业链上均不具备优势,导致国内改性塑料生产企业在高端专业型改性塑料领域缺乏竞争力。国内企业生产的改性塑料同国际化工巨头生产的改性塑料虽在性能方面存在较大差距,但通过国家政策的支持、企业研发能力的持续提高,差距逐渐缩小,并且国内企业还拥有国际化工巨头无法比拟的部分优势,如低成本、贴近客户、反应灵活等,上述优势使优秀的国内企业在市场竞争中逐步扩大市场份额。

  目前我国有上千家企业从事改性塑料生产,但规模企业(产能超过3000吨)的只有70余家,总产能超过了200万吨。从产能上看,国内企业占73%左右,国外或合资企业占比约为27%,但从市场占有率情况来看,国内企业市场占有率仅为30%,而国外企业市场占有率高达70%。目前已经在国内设立改性塑料生产的国外大企业有美国GE公司、杜邦公司、汉纳公司、陶氏公司,BASF公司、赫斯特公司,日本旭化成公司、大科能公司,韩国三星公司、LG公司、锦湖公司,荷兰DSM公司等。

  改性塑料产品虽然种类繁多,但从原材料的构成看,基本集中于五大通用塑料树脂。而五大通用塑料的价格走势与原油价格走势基本一致,说明上游企业存在较强的成本能力。这一行业特点决定了拥有上游资源的一体化企业将获得一定的成本优势。

  国际大型的化工企业在先天上占有比较优势。世界上主要的改性塑料厂商也多是集原料生产、改性加工、产品销售一体化的大型化工企业,如美国GE、杜邦、阿尔菲纳、韩国三星等公司。而国内改性塑料企业目前还没有发展到前后端一体化的阶段,在原材料成本的控制上受到了一定。

  国内改性塑料企业起步晚,技术水平落后,产能多集中在通用型大产品领域,高端领域由于具有一定的技术壁垒,较难进入,导致行业在低端领域存在一定的过剩,而高端领域则需要从国外进口,出现所谓的结构性过剩局面。

  目前主流的改性生产技术是以填充、共混、增强为主的物理改性技术,用于填充、共混、增强的改性配方一旦决定,对下游的生产设备的具体操作要求不高。这一技术特点决定了改性塑料生产的关键工序在于改性配方的设计,从目前的情况来看,通用型大品种改性塑料的原始配方基本处于市场公开的状态;而高性能专业型改性塑料的配方则掌握在各细分领域内的领先企业手中,如美国杜邦公司、阿尔菲纳公司分别在改性PE和改性PS产品上拥有现有改性配方中的绝大部分。

  与其他化工行业相比,改性塑料行业具有固定资产投资少的特点。其设备投资具有投资少、见效快的特点,一般一条国产生产线的建设周期只需一个月时间,设备投资也仅为100万元。即使采用进口设备,设备投资也仅需要300万元。

  目前改性塑料在我国家电和汽车领域的应用占比超过50%,因此家电和汽车行业的发展对改性塑料的市场需求会产生较大的影响,但随着国内改性塑料技术的不断提高以及应用范围的逐渐扩宽,家电和汽车行业的发展对改性塑料行业的影响将逐渐降低。

  由于改性塑料工艺流程较短且简单,产品竞争力的核心在于配方。在配方的设计中,原材料和改性助剂配比的轻微变化都会引起产品性能指标较大的波动,所以尽管目前一些通用型大品种改性塑料的原始配方市场公开,但是高性能改性塑料配方仍然有专利。由于配方的保密性,想要进入改性塑料行业的厂商必须掌握一定的专业配方才能在行业立足。除此以外,由于改性塑料行业是需求驱动型,需要根据下游产业的需求迅速研发出相应产品,加之行业技术更新速度快,为了适应下游需求、维持竞争优势,公司必须持续研发新产品。缺乏技术积累和持续研发能力的公司很难具备相应的技术能力来适应市场需求

  改性塑料行业的主要下业有家电、汽车、电子电气、医疗工程等。随着下业技术水平发展,对塑料制品环保、安全等方面的要求越来越高。下游大型客户通常会对其供应商通过复杂繁琐的认定或审核,将合格的供应商列入供应商名单或范围,通常只有进入供应商名单或范围的才能向其供货。此外,鉴于下游塑料制品行业的特殊要求,能否通过特定认证成为改性塑料企业进入供应商名单的第一槛,如欧盟的RoHS2.0、美国的UL认证、的cUL认证等。

  下业为了维持供货质量和数量的稳定,通常不会轻易更换供货商。以汽车行业为例,改性塑料制品作为配套产品进入汽车行业,首先必须通过汽车行业国际质量体系ISO/TS16949认证。而汽车产品的认证周期较长,少则六个月,长则两年以上,导致新产品从研发出来到实现规模生产的周期较长,对生产企业的技术、实力、品牌等综合素质的要求很高。

  改性塑料行业的主要下业对材料的品质、数量及服务响应速度等方面均提出越来越高的要求,已在改性塑料行业树立口碑、建立品牌的企业往往更容易受到客户的信任和青睐。因为优良的口碑和知名的品牌背后往往代表着高品质的产品、高素质的人员和丰富的行业经验。同时,创立一个知名品牌需要长期大量的投入,需要丰富的专业经验和行业积累,并形成优良的口碑,这是新进入企业难以在短期内实现的。因此,本行业存在较高的品牌壁垒,一般的小型公司很难达到高端、优质客户的快速认同。

  建立准确把握行业发展趋势、具有专业背景及相关从业经验的经营管理团队和技术研发团队,需要较长时间磨合和资金方面的大量投入。与此同时,优秀专业人才也倾向于品牌知名度高、发展前景广阔的企业。因此,新进入改性塑料行业的公司面临一定管理和人才壁垒。

  由于热塑性弹性体、改性塑料和色母粒具有良好的物理、化学性能和相比于传统材料更优异的性能和可回收利用性,其在汽车工业、家用电器、医疗卫生、轨道交通、建筑工程等行业均有广泛的应用。且随着本行业应用技术的不断研发,其应用领域将不断扩展,在相关行业的应用比重也将不断增加。下业的快速增长和热塑性弹性体、改性塑料和色母粒产品应用范围的不断扩大,都有效推动了产品需求的增加。

  随着消费升级和材料技术、改性技术以及汽车、家电、IT组件的生产及主要工艺装备技术的发展,使得热塑性弹性体、改性塑料和色母粒的各项性能完全可以满足下业日益严格的要求,在生产制造中的应用更加广泛,推动了热塑性弹性体、改性塑料和色母粒在下游制造业中应用的大量增加。

  相对于同行业国际厂商,在中国本土化生产的厂商具有较大的成本和服务优势,一方面我国劳动力资源相对丰富,具有成本优势。同时,由于可以为下游客户提供实现“零距离”的贴身式服务,根据客户需求定制产品,越来越多的本土化产品正在占据更多的市场份额,国内产品替代进口趋势近年来非常明显。

  2005年7月1日,我国第一个针对汽车燃油消耗的强制性国家标准《乘用车燃料消耗量限值》正式实施,2009年1月,国务院通过的汽车产业振兴规划中明确提出中央财政将安排补贴资金,支持节能汽车在大中城市示范推广。2009年3月,《汽车产业调整和振兴规划》细则将电动汽车产销形成规模和实施新能源汽车战略列为规划目标和主要任务。为达到《乘用车燃料消耗量限值》国家标准、加快节能汽车的推广应用以及实现《汽车产业调整和振兴规划》细则的规划目标和主要任务,减轻整车重量,实现汽车的轻量化、节能化,用改性塑料代替部分金属件,用TPE替代传统橡胶(TPE或者TPV的密度是传统橡胶的70%)是大势所趋。

  随着消费升级和产品技术更新,多个消费品行业对产品环保要求日益严格。以汽车工业为例,全球汽车工业已经对整车可回收性提出要求,强制性标准的实施引导热塑性弹性体替代热固性橡胶材料。欧盟、日本和美国分别颁布《2000/53/EC报废汽车回收指令》、《汽车循环利用法》等相关法规,对整车回收率提出了明确标准,要求汽车厂商必须负责对报废车辆的材料进行再生利用和适当处理。具有较好可回收性的热塑性弹性体产品受益于相关标准的实施,需求将进一步增长。

  随着我国立法、执法的日益严格,热塑性弹性体所具有的绿色环保 (低VOC)、资源耗费少、可反复回收利用等优点将会逐步为产品的市场优势和成本优势,推动其对天然橡胶和传统热固性橡胶的替代。

  热塑性弹性体、改性塑料和色母粒的主要原料合成树脂、合成橡胶是原油经过裂解、重整形成基本的化工原料。原油价格变动是影响合成树脂、合成橡胶成本变化的重要原因,因此原油价格的波动将会通过产业链层层传导最终影响到产品的成本。若原油价格上涨过快,生产企业则会面临生产成本上升的压力。

  随着经济全球化的不断深入发展,跨国石化巨头加快了在亚太地区设立生产的步伐。据不完全统计,目前已经在我国设立改性塑料生产的国外大型企业有普立万、巴斯夫公司、LG、韩国锦湖石油化学株式会社等。

  跨国企业在高端改性塑料产品领域具有很强的竞争优势,随着其在国内市场运作经验的积累,以及生产和运营成本的日趋合理,其产品存在较大的降价空间,这将对国内生产企业占据的中低端市场形成较大的竞争压力,从而进一步加剧我国改性塑料行业的竞争程度。

  中国工程院院士、大连理工大学教授蹇锡高带领的科研团队研究开发出了国际前沿的热塑性树脂基复合材料。采用高性能热塑性树脂基复合材料设计飞机弯曲后,多肋结构比传统热固性树脂基复合材料夹心板结构减重10%;同时,热塑性复合材料类似金属,可进行热焊接、热折弯,使制作成本降低20%。特别是热塑性复合材料失效后可以回收再利用,解决了热固性复合材料难以回收再利用的污染问题。

  在工艺技术创新方面,瞿金平的科研团队开展了基于拉伸流变的聚合物加工技术研究,突破了百年来高材料以“螺杆”为标志的发展模式,实现了国内外高材料成型加工领域的重大创新。

  基于拉伸流变原理开发的高材料塑化输运方法及工艺设备,其产量比传统的螺杆挤出机高出25%左右,能耗降低30%左右。由于物料可以在很短的空间内完成压实、排气、研磨及塑化,因而设备的尺寸也得以大大减小,物料热机械历程比单螺杆挤出机缩短50%以上,设备体积减小2/3左右,同时设备噪音降低至75分贝以下。

  该技术缓解了高材料加工行业面临的能源、资源、问题。一是缩短了高材料加工的热机械历程,实现高材料产品的绿色低耗加工成型;二是在有效提升高原料利用效率的同时,可制备高质量的生物质复合材料,推动生物质资源对石化资源的替代;三是可实现无分拣废旧塑料合金化加工,提高废旧塑料的循环利用率。据了解,应用这项技术及设备,可以将塑料原料的60%~70%置换成植物纤维,比如废弃的中药渣、甘蔗渣和秸秆等,不仅能极大减少塑料的使用量,减少“白色污染”,而且能实现废弃资源的有效利用。目前,该项目已建成多套示范工程,实现了工业化生产。

  此外,化工大学机电工程学院副院长吴大鸣教授的科研团队进行了聚合物微尺度制造技术的研究。他们模仿蚊子口针的原理,研发了聚合物医用微针,包括实心或空心微米级尺寸的针,可实现高效、无痛给药;研发的医用美容微针滚轮,其疗效比表层涂敷吸收法可提高4000倍以上。此外,他们还研发了一种基于微透镜阵列的高效散射材料和高效浸反射材料,在解决照明舒适度的同时,能显著提高灯具的光照效率。

  浙江精诚模具机械有限公司首创了平模头流体可视化智能系统(简称微互系统),实现了挤出成型的智能化制造。

  微互系统通过整机的流体可视化,实时检测不同流体应用中的一些条件变化,例如温度、压力及不同产能条件下的状态,结合模拟分析找到最佳工艺契合点,还可随时启动预警和排查故障的功能,提供人机交互的系统解决方案。

  微互系统实现了逆向的系统工程,即从结果导入到过程优化。传统的习惯是先开机生产再发现问题,然后进行工艺调整,现在通过模拟实验,发现并解决问题,再开机生产,避免了盲目开机造成的成本浪费。客户只要把最终想要的产能及工艺效果导入到系统,系统就会提供模拟测试分析,经过多次反复的参数假设研究,改进设计来应对其他的技术难题,帮助用户缩短新产品研发周期。此外,微互系统还具有完整的数据库——模头数据库的集成。每一套模头从设计到生产过程中所产生的数据都集成在系统里,并支持数据的存储和调用。遇到故障可以及时调用分析各项数据,发现并解决问题。因此客户如果需要工艺调整或者遇到工艺难题,通过数据库的支持,然后再通过远程辅助,就可自行解决。

  改性塑料供应商金发科技股份有限公司开发的生产系统实现了特种工程塑料的智能制造。金发科技开发了智能自动排程系统(APS)、智能自动配方系统(AFS)、生产过程集中控制系统(MCS),较早实现了信息化与工业化的融合。目前,该公司产品的设计和制造完全根据仪表集散控制要求进行设计,具有监测控制精度高、计量准确、控制方案设计合理的特点,能充分体现特种工程塑料制造的工艺特点和工艺要求。其中主要参数由数字显示仪表检测,并传送到计算机;计算机可采用工控组态软件,构成显示和记录的平台,将现场上传的工艺流程及数据进行实时动态画面显示,建立数据曲线、报警曲线、历史数据曲线等。

  青岛科捷自动化设备有限公司则开发出机器人技术以实现高材料的智能制造。公司深入研究轮胎生产成型、硫化、检测、仓储等各个工序的生产工艺,成功地研发出了应用于轮胎行业各个工序的多款机器人产品。其“橡胶轮胎智能分拣系统”经中国石油和化学工业联合会专家委员会鉴定为国际先进水平,属于国内首创。目前该系统已在正新集团、双钱集团、赛轮集团、金宇轮胎等公司成功应用,实现了轮胎行业的自动化、智能化生产。如果按照年产1000万套轮胎计算,应用后将节省人工80%以上,产品混装错误率将由1%降为0.1%,生产效率将提升15%以上。(完)

  2.樊晓娜.我国改性塑料发展应用现状分析及展望.工业技术,2017(18).返回搜狐,查看更多

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