我國聚氨酯行業(yè)應該堅持創(chuàng )新引領(lǐng),加快差異化、高端化原料與制品的研發(fā)與應用。
聚氨酯材料是由有機異氰酸酯和多元醇反應生成的一種具有重復氨基甲酸酯鏈段的高分子聚合物,選擇不同的原料和不同的生產(chǎn)工藝,可以制成性能各異的聚氨酯產(chǎn)品。制品可以是十分柔軟的泡沫,也可以是極其堅硬的塑料,按其形態(tài)變化可以分為聚氨酯泡沫塑料、彈性體、微孔彈性體、合成革、纖維、涂料、膠粘劑/密封劑等,廣泛應用于建筑、汽車(chē)、家具、家電,服裝、制鞋、箱包、機械和國防軍工等國民生活的各個(gè)領(lǐng)域,不斷改善著(zhù)人們的衣食住行。
進(jìn)入21世紀,隨著(zhù)下游應用的快速發(fā)展,我國聚氨酯產(chǎn)業(yè)規模迅速擴大,成為世界上最大的聚氨酯原材料及制品的生產(chǎn)和消費地區。到“十三五”后期,我國聚氨酯制品消費增速放緩,聚氨酯行業(yè)開(kāi)始進(jìn)入高質(zhì)量發(fā)展的技術(shù)提升期。
2022年我國聚氨酯制品消費1200萬(wàn)噸(含溶劑),較上年略有降低。經(jīng)歷2022年的低迷之后,2023年我國聚氨酯原料生產(chǎn)量和制品消費量增速有所提高。
聚氨酯泡沫塑料分為軟泡和硬泡,聚氨酯軟泡主要用于家具、汽車(chē)、服裝等,聚氨酯硬泡主要應用于冰箱、冰柜、冷庫、管道保溫、板材和建筑保溫等領(lǐng)域。據統計,2022年我國聚氨酯泡沫塑料的消費量約445萬(wàn)噸。
聚氨酯涂料固化簡(jiǎn)單、性能優(yōu)異,主要應用于木器漆、汽車(chē)修補漆及防水涂料等。聚氨酯木器漆在木器涂料中占主導地位,聚氨酯汽車(chē)修補漆約占40%的市場(chǎng)份額,聚氨酯防水涂料近年來(lái)增速明顯,未來(lái)具有廣闊的增長(cháng)空間。聚氨酯彈性體具有優(yōu)良的綜合性能,主要包括熱塑性彈性體(TPU)和澆注型彈性體(CPU)及混煉型彈性體(MPU)等。近年來(lái)TPU需求增速最為迅速,在多個(gè)領(lǐng)域成為PVC、EVA等材料的替代品,2022年各類(lèi)彈性體的消費量約157萬(wàn)噸。聚氨酯膠粘劑/密封劑性能優(yōu)異,可廣泛應用于制鞋、包裝、建筑、汽車(chē)等領(lǐng)域,成為近年來(lái)聚氨酯制品增速最快的產(chǎn)品之一,2022年消費量達113萬(wàn)噸,同比增加約6%。
隨著(zhù)國內鞋企外遷,近三年來(lái)國內鞋底原液增速出現微負增長(cháng)態(tài)勢,行業(yè)進(jìn)入轉型升級的陣痛期,2022年我國聚氨酯鞋底原液的消費量約51萬(wàn)噸。由于環(huán)保的因素,“十三五”期間開(kāi)發(fā)與生產(chǎn)水性、無(wú)溶劑和TPU合成革成為聚氨酯合成革樹(shù)脂的主攻方向,但行業(yè)仍處于產(chǎn)業(yè)集中度不高、行業(yè)利潤偏低、市場(chǎng)競爭激勵的發(fā)展整合期,2022年我國聚氨酯合成革樹(shù)脂的消費量約152萬(wàn)噸。聚氨酯纖維(氨綸)性能優(yōu)異,應用領(lǐng)域不斷拓展,“十三五”期間氨綸的應用已經(jīng)從傳統的功能性織物擴展到服裝面料,從內衣擴展到外衣等,市場(chǎng)對差異化、功能性、高附加值氨綸纖維的需求量不斷增加。據統計,2022我國年氨綸消費量約78萬(wàn)噸。
我國聚氨酯制品的應用規模隨著(zhù)下游的需求而發(fā)展,2001—2018年是我國聚氨酯工業(yè)增速最快的時(shí)期。2019年我國各類(lèi)聚氨酯制品總的消費規模達1173萬(wàn)噸(含溶劑)。到“十三五”后期,我國聚氨酯工業(yè)的發(fā)展進(jìn)入成熟期,消費增速減緩,但科研投入繼續增加,自主創(chuàng )新能力進(jìn)一步增強,差異化產(chǎn)品增多,市場(chǎng)供應豐富。2018—2022年我國聚氨酯制品的消費概況見(jiàn)表1,2018—2022年我國聚氨酯制品的年均增速僅1.4%左右。
甲苯二異氰酸酯(TDI)是重要的異氰酸酯產(chǎn)品,生產(chǎn)技術(shù)復雜,主要用于生產(chǎn)聚氨酯軟泡、涂料、彈性體、膠粘劑等。全球TDI主要生產(chǎn)企業(yè)為萬(wàn)華化學(xué)、科思創(chuàng )和巴斯夫。據統計,2022年全球TDI產(chǎn)能為349萬(wàn)噸/年,其中我國TDI的產(chǎn)能為142萬(wàn)噸/年。
2023年2月,巴斯夫宣布關(guān)閉其路德維希港30萬(wàn)噸/年TDI裝置;3月,三井化學(xué)宣布計劃2025年7月公司大牟田的TDI裝置由12萬(wàn)噸/年減產(chǎn)到5萬(wàn)噸/年;4月,東曹宣布其2.5萬(wàn)噸/年TDI裝置停產(chǎn),萬(wàn)華化學(xué)完成煙臺巨力的收購,關(guān)閉了煙臺的8萬(wàn)噸/年TDI裝置;5月,萬(wàn)華(福建)25萬(wàn)噸/年裝置生產(chǎn)出合格產(chǎn)品,同時(shí)關(guān)閉原有的10萬(wàn)噸/年裝置。2023年我國TDI總產(chǎn)能將達149萬(wàn)噸/年。
近年來(lái),我國TDI的產(chǎn)量不斷增加,國內TDI消費規模維持在80萬(wàn)噸左右。隨著(zhù)海外市場(chǎng)的不斷開(kāi)拓,我國TDI出口逐年增加。2018—2022年我國TDI產(chǎn)能及消費概況見(jiàn)表2。
二苯基甲烷二異氰酸酯(MDI)可分為聚合MDI、純MDI和改性MDI等系列產(chǎn)品。2022年全球MDI母液生產(chǎn)裝置的產(chǎn)能為1010萬(wàn)噸/年,我國MDI產(chǎn)能達429萬(wàn)噸/年,其中萬(wàn)華化學(xué)(福建)40萬(wàn)噸/年MDI項目2022年12月底投產(chǎn),2022年國內實(shí)際產(chǎn)能可以按389萬(wàn)噸/年計算。全球主要MDI生產(chǎn)企業(yè)包括萬(wàn)華化學(xué)、上海聯(lián)恒、科思創(chuàng )和重慶巴斯夫。另外,瑞安東曹還有一套8萬(wàn)噸/年MDI母液精餾裝置,每年進(jìn)口8萬(wàn)噸/年左右母液進(jìn)行精餾。
萬(wàn)華化學(xué)是國內唯一掌握MDI生產(chǎn)技術(shù)的公司,隨著(zhù)其MDI生產(chǎn)技術(shù)水平和裝置規模的不斷擴大,已經(jīng)成為全球領(lǐng)先的異氰酸酯生產(chǎn)商,也是全球最大的MDI生產(chǎn)商。據統計,2022年我國MDI母液的生產(chǎn)量達330萬(wàn)噸,各類(lèi)產(chǎn)品的消耗量約為255萬(wàn)噸,已經(jīng)成為全球最重要的MDI生產(chǎn)基地。2018—2022年我國MDI產(chǎn)能及消費概況見(jiàn)表3。
六亞甲基二異氰酸酯(HDI)是一種脂肪族的異氰酸酯。根據不同的應用領(lǐng)域,HDI產(chǎn)品以單體、縮二脲、TMP加成物和三聚體等四種形式存在,單體主要用于制造膠粘劑,另外三種形式主要用于涂料的固化劑。
據統計,2022年全球HDI單體的生產(chǎn)能力為40.4萬(wàn)噸/年,其中我國有2家企業(yè)生產(chǎn)HDI,科思創(chuàng )位于上海的HDI裝置生產(chǎn)能力為10萬(wàn)噸/年,萬(wàn)華化學(xué)在煙臺和寧波分別建立5萬(wàn)噸/年的生產(chǎn)裝置。
我國HDI單體主要用于生產(chǎn)HDI固化劑。HDI固化劑生產(chǎn)企業(yè)有萬(wàn)華化學(xué)、科思創(chuàng )、巴斯夫和旭化成。2022年HDI固化劑產(chǎn)能為17.1萬(wàn)噸/年,其中萬(wàn)華化學(xué)產(chǎn)能最高為10萬(wàn)噸/年。2022年我國HDI固化劑的產(chǎn)量達12.5萬(wàn)噸。
環(huán)氧丙烷(PO)是非常重要的化工原料,主要用于生產(chǎn)聚醚多元醇、丙二醇、碳酸二甲酯、丙二醇醚、異丙醇胺等產(chǎn)品。我國PO約75%用于生產(chǎn)聚醚多元醇。
PO的生產(chǎn)工藝有氯醇法、共氧化法和直接氧化法。氯醇法是傳統的生產(chǎn)工藝,具有投資最小、技術(shù)成熟的特點(diǎn),但產(chǎn)生大量的工業(yè)廢渣和廢水,環(huán)保壓力大。共氧化法又稱(chēng)間接氧化法或聯(lián)產(chǎn)法,包括PO/SM、PO/MTBE和PO/TBA等,PO/SM、PO/MTBE、PO/TBA工藝解決了氯醇法廢渣、廢水的問(wèn)題,但是工藝流程復雜、投資成本高,受聯(lián)產(chǎn)物的影響較大。中石化、紅寶麗、萬(wàn)華化學(xué)等公司自主研發(fā)了異丙苯過(guò)氧化氫(CHP)法生產(chǎn)技術(shù),紅寶麗泰興化工有限公司、中石化天津公司的 CHP法裝置已建成投產(chǎn),目前處于升級改造中;萬(wàn)華化學(xué)40萬(wàn)噸/年CHP生產(chǎn)裝置于2023年12月初環(huán)評公示。過(guò)氧化氫直接氧化法制環(huán)氧丙烷(HPPO)法是以雙氧水為原料直接氧化丙烯生產(chǎn)PO,生產(chǎn)過(guò)程不產(chǎn)生聯(lián)產(chǎn)物,產(chǎn)物主要是產(chǎn)品和水,成熟技術(shù)主要掌握在陶氏和贏(yíng)創(chuàng ),中石化、中石油、中化學(xué)天辰等公司也形成了自主技術(shù),一些裝置已建成投產(chǎn)。隨著(zhù)共氧化生產(chǎn)工藝和直接氧化法生產(chǎn)工藝的不斷建設,未來(lái)國內PO產(chǎn)能有望突破1000萬(wàn)噸/年,氯醇法生產(chǎn)工藝的占比將進(jìn)一步下降,PO產(chǎn)品也將出現產(chǎn)能過(guò)剩風(fēng)險。
據統計,2022年我國PO產(chǎn)能達489.7萬(wàn)噸/年,產(chǎn)量約376萬(wàn)噸,進(jìn)口量約30萬(wàn)噸,同比降幅超過(guò)30%,國內對進(jìn)口PO的依賴(lài)度進(jìn)一步降低。2022年我國PO的消費量超過(guò)400萬(wàn)噸,其中聚醚多元醇仍然是最大的消費領(lǐng)域,其次是PG/DMC、丙二醇醚 PM、TCPP 阻燃劑和異丙醇胺。
全球聚醚多元醇主要生產(chǎn)商集中在陶氏、科思創(chuàng )、巴斯夫和殼牌等大型跨國公司。自2000年以來(lái)我國聚醚多元醇的產(chǎn)能增速明顯,形成了萬(wàn)華化學(xué)、藍星東大、佳化化學(xué)、隆華新材料、長(cháng)華化學(xué)等國內知名企業(yè),聚醚多元醇的生產(chǎn)技術(shù)水平不斷提高,差異化、高端化產(chǎn)品的市場(chǎng)占有率不斷提高,我國已經(jīng)從凈進(jìn)口國轉變?yōu)閮舫隹趪?/span>
2022年我國聚醚多元醇的產(chǎn)能達740萬(wàn)噸/年(裝置還可以生產(chǎn)表面活性劑、減水劑、乳化劑等)。隨著(zhù)萬(wàn)華、隆華、東大等企業(yè)的擴產(chǎn),加上PO項目的配套,未來(lái)聚醚多元醇的新增產(chǎn)能將超過(guò)500萬(wàn)噸/年,產(chǎn)能過(guò)剩風(fēng)險將進(jìn)一步加劇。據統計,2022年我國聚醚多元醇產(chǎn)量達409萬(wàn)噸,出口量超過(guò)130萬(wàn)噸,國內市場(chǎng)表觀(guān)消費量約324萬(wàn)噸。2018—2022年我國聚醚多元醇產(chǎn)能及消費概況見(jiàn)表4。
聚酯多元醇(己二酸類(lèi))是指由己二酸與多元醇(包括二醇)縮合(或酯交換)反應而成的端羥基化合物。我國己二酸類(lèi)聚酯多元醇主要用于生產(chǎn)鞋底原液、合成革樹(shù)脂、彈性體、膠粘劑和油墨等。其中鞋底原液和合成革漿料行業(yè)消費的聚酯多元醇占消費量的60%以上,聚氨酯制品生產(chǎn)企業(yè)的聚酯多元醇以自產(chǎn)自用為主,約20%左右的產(chǎn)品為外銷(xiāo)。
國內聚酯多元醇(己二酸類(lèi))的生產(chǎn)企業(yè)較多,生產(chǎn)工藝為間歇法,主要集中在浙江、山東和廣東等地。據統計,2022年國內產(chǎn)能接近300萬(wàn)噸/年,市場(chǎng)消費量約106萬(wàn)噸,超過(guò)80%的產(chǎn)量由企業(yè)自用于下游鞋底原液、合成革漿料、TPU等行業(yè), 有不到20%的聚酯多元醇外銷(xiāo)。2023年我國鞋底原液、合成革樹(shù)脂消費較2022年有所增加,增幅有望超過(guò)10%。
經(jīng)歷了近30年的快速發(fā)展,我國聚氨酯原料及制品的制造技術(shù)均取得了長(cháng)足發(fā)展:異氰酸酯制造技術(shù)居世界領(lǐng)先水平,配套設施完善,一體化水平較高,產(chǎn)品單位能耗居領(lǐng)先地位;聚醚多元醇生產(chǎn)技術(shù)和科研創(chuàng )新能力不斷提升,催化劑的研發(fā)與應用幾乎與先進(jìn)水平同步,生產(chǎn)工藝優(yōu)化及裝備制造水平也得到較大提高,產(chǎn)品差異化進(jìn)程加快,高端產(chǎn)品不斷涌現;有機硅表面活性劑品類(lèi)和質(zhì)量水平不斷提升;擴鏈劑研發(fā)與應用達先進(jìn)水平;環(huán)保催化劑研發(fā)層出不窮。聚醚多元醇、異氰酸酯以及各類(lèi)助劑出口量逐年增加,具有一定的國際市場(chǎng)競爭力。
聚氨酯制品性能也不斷提升,例如汽車(chē)座椅用低氣味低VOCs高回彈產(chǎn)品、LNG保溫絕熱板材、CO2發(fā)泡技術(shù)、無(wú)醛添加人造板、水性聚氨酯避孕套、高性能聚氨酯彈性體等技術(shù)的研發(fā)與應用引領(lǐng)行業(yè)環(huán)保與綠色發(fā)展。
我國聚氨酯行業(yè)已經(jīng)進(jìn)入高質(zhì)量發(fā)展的技術(shù)提升期,聚氨酯材料消費增速減緩,原料投資仍然活躍,產(chǎn)能過(guò)剩風(fēng)險加劇,激烈的市場(chǎng)競爭將導致行業(yè)整體利潤下滑。行業(yè)應該堅持創(chuàng )新引領(lǐng),加快差異化、高端化原料與制品的研發(fā)與應用,加快生物基與可降解原料的研究開(kāi)發(fā),確保國內高質(zhì)量發(fā)展的同時(shí)加快布局海外市場(chǎng),以維護我國聚氨酯行業(yè)的健康可持續發(fā)展。為此,中國聚氨酯工業(yè)協(xié)會(huì )認真總結了我國聚氨酯行業(yè)的發(fā)展成就,編制了行業(yè)“十四五”發(fā)展指南,明確了今后我國聚氨酯行業(yè)發(fā)展的重點(diǎn)方向:一是聚氨酯原料制造過(guò)程中的工藝優(yōu)化(包括提高收率、能量集成、降低三廢、循環(huán)經(jīng)濟、降低碳排放等);二是生物基及可再生原料替代化石原料(CO2基及生物基多元醇、質(zhì)量平衡異氰酸酯等);三是發(fā)展綠色聚氨酯產(chǎn)品(如發(fā)泡劑的替代、有毒有害原料的替代,產(chǎn)品中有毒有害物質(zhì)限量及低氣味低VOCs等);四是玻纖、碳纖等復合材料用聚氨酯樹(shù)脂的開(kāi)發(fā);五是聚氨酯制品的回收再利用(泡沫及彈性體的物理回收、化學(xué)回收等)。