三养社开发出含90%再生塑料聚碳酸酯,未来有哪些商机和前景?

橡塑人家 2023-05-15
4024 字丨阅读本文需 9 分钟

三养集团的化学、食品成员公司三养社,在韩国国内率先开发出含消费者使用后回收利用的再生聚碳酸酯(PCR PC,Post-Consumer Recycled Polycarbonate)原料达90%以上的环保聚碳酸酯(PC)。PC是一种工程塑料,具有透明性、耐冲击性和耐热性等特点,主要用于汽车和家电产品内外装饰材料、隔音墙、医疗器械零部件等。

PCR PC是经过将一定比例的再生PC原料与新PC原料混合到一起的复合(Compounding)过程制成的,需要高水平的技术能力和核心技术。在制造PC的过程中,除了添加高分子合成树脂以外,还添加阻燃剂、增强剂和染料等,以提高性能和美观效果。这些添加剂在高温融熔的过程中会发生变化,导致PC固有的物理性能下降。因此,韩国企业过去开发的PCR PC的再生PC原料最高含量为85%。大多数市售PCR PC的再生PC原料含量在30%至50%左右。

目前仅有芳香族聚碳酸酯获得了工业化生产。由于聚碳酸酯结构上的特殊性,已成为五大工程塑料中增长速度最快的通用工程塑料。

而随着时代发展与工业要求,对于PC材料的要求也越来越高,一般的PC材料无法满足企业生产特定产品的要求,PC材料的改性便应需而生,目前主流的PC改性方向有五个!

1、PC材料的五大改性方向

增韧PC:材料具有良好的耐冲击性能,冲击性能可调节,成型收缩率小,尺寸稳定,具有良好的耐候性,低温冲击较高,可喷涂。主要应用于薄壁制品、汽车配件、手机等电子电器产品。

阻燃PC:材料阻燃性能符合行业UL94 V0/1.5mm,可通过美国UL认证,落球冲击可承受1.3m/500g钢球自由落体装撞击,焊接可通过自由跌落测试,环保性能可达到ROHS、REACH等行业法规,热变形温度(1.82MPa/3.20mm)达到127℃。主要应用于高端充电器、灯头、开关面板、OA设备等电子电器产品。

增强改性PC:在塑料中加入增强材料以改进塑料性能,特别是力学性能可以成倍的提升。增强改性不仅使力学性能有了飞跃,同时还赋予材料优异的性能,其特点如下:

(1)比强度高:所谓比强度高是指材料的强度与相对密度之比值。通过增强有些塑料的比强度与金属相当。

(2)减震性好,过载安全性好。

(3)抗疲劳性好:即抗重复应力的性能好。

(4)耐热性好:通过增强,热变形温度可大幅提高。

(5)线膨胀系数小:由于纤维类材料的加入,增强材料的线膨胀系数比塑料本体低很多,因而制品成型收缩率小,可用于制造尺寸精密度要求高的产品。

填充改性PC:指在塑料基体中添加固体填料,以降低成本,或使塑料的某些性能得到改变。

(1)增强:绝大多数填料的价格远低于塑料的价格,所以加入塑料中能降低成本。

(2)改善某些性能:塑料的某些性能不能尽如人意,加入填料后能够使其中的某些性能得到改善。如材料的弯曲强度、耐热性等。

导电性能PC:如金属粉或碳黑作填料可赋予材料导电性。

另外,根据用途,聚碳酸酯可分为防静电PC,导电PC,加纤防火PC,抗紫外线耐候PC,食品级PC,抗化学性PC。

聚碳酸酯树脂因综合性能优良具有突出的抗冲击能力,耐蠕变和尺寸稳定性好,并有较高的耐热性和耐寒性,可在-100~140℃温度范围内使用,电性能优良,吸水率低,透光性好等,是五大工程塑料中唯一具有良好透明性的产品,也是近年来增长速度最快的通用工程塑料。

其在国民经济各领域中有着广泛的用途,应用于光学、电子电器、汽车、建筑、办公设备、包装、手机外壳、医疗保健等领域,其中光学和电子电器是其最重要的两大市场。

聚碳酸酯可分为脂肪族、芳香族、脂肪族-芳香族等多种类型,但是目前实现工业化生产的为芳香族聚碳酸酯。

作为高端石化产品,聚碳酸酯是五大工程塑料中需求增速最快的热塑性材料,综合性能优异,在电子电器、板材容器、汽车工业、医疗器械、防护器材等领域有着广泛应用,并迅速扩展到航天航空、光学元件、光电信息等新兴领域。

作为全球重要的聚碳酸酯市场,中国对于聚碳酸酯需求量大、增长速度快,但自给率低(不足四成)。

2、国内产能快速释放,自给率将快速攀升

中国聚碳酸酯的合成技术开发虽然起步较早,但受种种因素影响,早期一直未能建成成熟的万吨级工业化装置。但近十几年来,随着以科思创、帝人、三菱为代表的外资公司和以浙铁大风、鲁西化工、万华化学为代表的内资企业陆续在国内投放产能,中国的聚碳酸酯供应获得了长足发展。

中国真正意义上的第一套万吨级聚碳酸酯装置是日本帝人株式会社于2005年在浙江嘉兴投产的一条5万吨/年的界面缩聚法生产线。经过十多年发展,中国已成为全世界最大的聚碳酸酯生产国,截止到2020年末,聚碳酸酯产能已达到179万吨/年,占全球总产能的约30%。另外,还有123万吨/年在建和扩建产能,以及300多万吨/年规划产能,截至目前总的规划产能已经超过600万吨。详见表1。

其中在建和扩建的123万吨产能都将在未来两年内投产,并且规划产能中也将有部分产能会在未来五年内陆续投产,预计到2025年国内总的聚碳酸酯产能将有望达到473万吨/年,年均产能增速超过20%。

聚碳酸酯需求的增长虽然在过去二十年取得了飞速发展,但随着国家总体经济发展增速的下降和低端产业外迁,未来聚碳酸酯消费增速也将维持在一个较低的水平。回顾过去二十年,不难发现,国内聚碳酸酯消费增速也经历了几个不同的发展阶段,从2000年到2007年随着聚碳酸酯在光盘、电子电气(特别是消费电子,如笔记本电脑、功能手机等)、汽车等领域的大量应用,国内聚碳酸酯年需求量大幅提升,从2000年的约20万吨迅速提高至2007年的80万吨以上,一举成为全球最大的聚碳酸酯消费国,年均增速超过20%,远高于全球平均不到10%的需求增速。

从2008年到2015年,由于受全球金融危机影响、新型存储媒介(USB存储)和智能手机等行业的兴起,聚碳酸酯的需求增速开始显著放缓,全球年均增速只有1%左右,但国内的聚碳酸酯需求仍维持接近10%的中高速增长。从2015年至2018年,随着欧美经济复苏,全球聚碳酸酯需求量年均增速回升至3%左右,但国内聚碳酸酯需求由于新应用领域增长乏力,价格高位运行,导致需求增速则显著下降至约5%,仅略高于全球平均增速。

而从2019年开始,随着聚碳酸酯价格的持续地位徘徊以及国家对进口“洋垃圾”的严格管控(由于聚碳酸酯的高附加值和高改性化率属性,“洋垃圾”中实际有大量聚碳酸酯被筛选后重复低价值回用),国内聚碳酸酯的消费增速又有显著回升,但随着聚碳酸酯价格的逐步回归正常盈利水平和对进口废塑料替代的完成,近两年内出现的聚碳酸酯需求高增长的趋势必将不可持续。预计未来五年,国内聚碳酸酯的消费增速将保持在 GDP增速相近的水平,至2025年国内的聚碳酸酯需求量将接近340万吨。

由此可见,国内聚碳酸酯的自给率将在未来几年大幅攀升。结合国内产能变化并考虑装置开车时间和开工率,预计国内将在2025年左右达到供需平衡,并将最终转为净出口国。

3、结构性过剩与结构性短缺将并存

预计从2021年起净进口量将逐步减少, 2025年国内总产量将达到甚至超过总需求量,实现总体供需平衡。

但这种供需平衡实际将会是一种动态平衡,一些细分应用会出现产能过剩局面,特别是在传统的中低端传统大宗应用领域,如用于板材和一般改性及合金的聚碳酸酯树脂。而在其他一些方面仍然需要大量进口填补,进口需求主要来自三个方面:

供应层面,一方面作为聚碳酸酯生产企业的跨国公司从自身战略出发依然会进口大量聚碳酸酯原料,特别是SABIC、科思创、帝人、LG、出光、三菱、三养、奇美等在国内拥有下游改性业务的生产企业;另一方面以中东为代表的全球部分地区的聚碳酸酯生产成本依然会低于国内,在全球贸易流向上仍会有部分产品进入国内。预计这部分的量将超过25万吨。

应用层面,特别是跨国公司和外商独资企业的应用,因项目沿用、供应链安全管理、产品认证,甚至价格等因素,依然会在全球范围内进行资源配置,需要进口部分聚碳酸酯。预计这部分的量将超过10万吨。

技术层面,部分聚碳酸酯的高端应用中(包括通用双酚A型聚碳酸酯的高端应用和各种共聚聚碳酸酯产品),尤其是部分医疗认证材料、特殊光学材料等,国内的聚碳酸酯生产企业(包括现有跨国公司的国内工厂)依然无法生产,需要依赖进口。预计这部分的量将超过15万吨。

因此,预计到2025年国内依然会有不低于50万吨的聚碳酸酯需要进口,而其中绝大部分的终端应用都集中在中高端、高附加值领域。与此同时,国内未来几年的聚碳酸酯出口也必将会呈现高速增长趋势,预计到2025年国内出口聚碳酸酯的总量也将不低于50万吨。但由于无法在品质、服务、认证等多个维度构建竞争优势,出口将更多利用价格优势,将主要集中与中低端、价格敏感型领域。预计到2025年国内的聚碳酸酯供需整体上将呈现三角结构。在利润率低、应用量大的中低端领域国内产能明显过剩,在利润率高、应用量相对较小的中高端领域国内产能显著不足,出现结构性过剩和结构性短缺并存的局面。

再从下游消费结构分析,聚碳酸酯的下游应用丰富多彩,在民用和工业的各个领域都能看到聚碳酸酯的身影。国内聚碳酸酯最大的下游应用市场为电子电气,其次为板材/薄膜,前两大应用市场(不含家电)占据了整个聚碳酸酯消费量的一半以上。此外,汽车也是聚碳酸酯非常重要的一个下游应用市场,目前聚碳酸酯在汽车上的消费占总消费量的约16%(包含车灯、车窗及车用改性塑料等)。其他主要是光学、家电、包装、医疗等相对占比较小的市场。未来的进口产品将主要集中在医疗、电子电气、汽车和光学等领域。

近年来,国家出台了多个政策鼓励建设聚碳酸酯项目,科研单位在具有自主知识产权聚碳酸酯生产工艺方面取得突破,国内企业开始上马、扩建聚碳酸酯项目。

未来几年,中国聚碳酸酯产业将迎来产能爆发期,对外依存度高的现状或将成为历史,而进入市场竞争激烈的阶段。

4、聚碳酸酯未来发展建议

在过去二十年中,我国聚碳酸酯的国产化经历了从无到有、从小到大的过程,已连续多年成为全球最大的聚碳酸酯生产国和消费国。随着全球聚碳酸酯下游应用产业的变迁和聚碳酸酯国产化的兴起,聚碳酸酯行业也正在面临巨大变化。结合上述我国聚碳酸酯行业发展的十大趋势,为了营造安全、健康、可持续发展的聚碳酸酯行业环境,提出以下几点建议:

(1)中国聚碳酸酯行业从严重依赖进口到产能过剩的趋势已几乎不可避免,投资者和生产者必须理性投资,求变才能求得健康发展;

(2)接受聚碳酸酯工程塑料大宗化、通用化的现实,积极拓展商品化属性,要积极寻求在差异化上的突破;

(3)从增量发展转向增质发展,鼓励发展中高端聚碳酸酯产品,加强自主研发与高端性能牌号的创新能力,提高产品质量,丰富产品种类,尽快改善高端产品结构性短缺的局面;

(4)行业应针对“EHS(环境、健康、安全)”提升执行标准,适当考虑增加行业准入门槛,避免良莠不齐,规范生产、提升安全监管;

(5)加强与下游应用领域的互动,从解决应用端的实际需求入手,推动应用端与聚碳酸酯材料间的标准规范,进一步拓展聚碳酸酯的领域;

(6)迅速打造聚碳酸酯回收利用体系,结合物理回收、化学回收,完成回收聚碳酸酯的闭合链,解决回收聚碳酸酯材料的来源、再生、共混、市场去向等问题,切实为解决塑料污染,降低碳排放做出贡献。

文章来源: 化工工业,塑连网-小郭,动点科技

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