聚酯树脂是由二元醇/多元醇和二元酸/多元酸经酯化反应缩聚形成的一类聚合物。可分为饱和聚酯树脂和不饱和聚酯树脂两类。
饱和聚酯树脂在热固性领域主要用作增塑剂和卷材覆膜。 不饱和聚酯树脂一般是由不饱和二元酸和二元醇,或者二元酸和不饱和二元醇缩聚形成的线型 高分子化合物,经过交联剂(通常为苯乙烯)稀释形成的具有一定黏度的树脂溶液。
是聚酯树脂中功能性较强、发展迅速地细分产品,其耐化学腐蚀性强、电学性能良好、固化方式灵活快速,主要 用于复合材料、涂料、胶粘剂等产品。
1、不饱和聚酯树脂分类及应用领域
根据用途分类,不饱和聚酯树脂可以分为增强型不饱和聚酯树脂和非增强型不饱和聚酯树脂。 增强型不饱和聚酯树脂,也被称为玻璃钢树脂。以其作为基体材料,以玻璃纤维及其制品作为 增强材料,可制成玻璃钢复合材料。
玻璃钢复合材料质轻而硬、不导电、性能稳定、机械强度高、 回收利用少、耐腐蚀,可应用于轻量化工程、环保工程、轨道交通、风电能源、节能建筑等领域。
此外,纤维增强复合材料可根据增强纤维的不同分为碳纤维、硼纤维、芳纶纤维、氧化铝纤维或碳 化硅纤维复合材料。 非增强型不饱和聚酯树脂可以通过与无机填料相混合,制成胶衣、涂层等制品,可应用于装饰 涂料、浇铸工艺品、人造石等领域。
2、饱和聚酯树脂行业与上下游行业的关系
不饱和聚酯树脂行业上游原材料主要有苯乙烯、顺酐、苯酐、乙二醇、丙二醇、二甘醇等。不饱和聚酯树脂生产企业需要依托上游大型石化企业以保障长期稳定的原材料供应,一方面上游原材 料价格波动将直接影响不饱和聚酯树脂的生产成本,另一方面上游原材料供应的充足、稳定、及时 将影响不饱和聚酯树脂生产企业的正常生产运营。
3、不饱和聚酯树脂行业需求情况
作为热固性树脂行业中用量最大、应用范围最广泛的品种之一,不饱和聚酯树脂一方面可以作 为基体材料,通过玻纤增强等方式制成复合材料,用于风电能源、轨道交通、汽车、绿色建筑等各个领域;另一方面可以与无机填料相混合制作出各类非增强材料制品,用于人造石、涂料、浇铸工艺品等领域。 根据基体材料不同,复合材料进一步细分为金属基复合材料、非金属基复合材料两类。
不饱和聚酯树脂作为非金属基复合材料的主要基体材料之一,逐步用于替代传统木质材料、金属合金材料 等,在现代工业的各个领域得到广泛的应用。
①风电能源
随着风电行业向装机容量规模化、单机容量大型化发展,风电装置对叶片、机舱等关键部件的 材料的质量要求越来越高。树脂基复合材料因轻质、高强度、抗震性强、抗疲劳等特性,实现了对 传统金属材料的替代。目前主要用于生产风电叶片的复合材料中,基体树脂用于提供韧性与耐久性,在风电叶片成本结构中,基体树脂成本占比约为 36%,当前主流的生产风电叶片基体树脂为环氧树 脂、乙烯基酯树脂和不饱和聚酯树脂。
在双碳大背景下,我国再生能源发展步入快车道,风电成为我国仅次于煤电和水电的第三大发 电来源。根据国家能源局发布的数据,截至 2022 年底,中国风电装机规模为 3.65 亿千瓦。
根据《“十四五”可再生能源发展规划》,到 2025 年,我国风电发电量较 2020 年实现翻倍。随 着国家产业政策的扶持,我国风电行业发展潜力巨大,基体树脂在风电领域的应用前景广阔。
②轨道交通
随着社会的进步及人们生活水平的提高,居民出行对轨道交通的便捷性、舒适性提出更高的要 求。在轨道交通车辆的车体中,树脂基复合材料因其耐腐蚀、耐候性、阻燃、低毒、低发烟性、重 量轻、强度高、刚性大等特性,在车辆整体的安全舒适、减重降噪、减少维修成本等方面起到重要 作用。
树脂基复合材料在轨道交通领域主要应用于车体结构件、车头防撞吸能装置、车厢结构地板、 车门窗、转向架、车厢内饰板、卫生设施等。
根据国家铁路局发布的铁道统计公报,2021 年底全国铁路营业里程达到 15 万公里,2015 年至 2021年复合增长率为3.65%;全国铁路客车拥有量为7.8万辆,2015年至2021年复合增长率为3.09%; 全国动车组共 33,221 辆,2015 年至 2021 年复合增长率为 11.12%。 随着在我国轨道交通向高速、重载、安全舒适方向快速发展,以及有更多轨道交通项目走出国 门,不饱和聚酯树脂所特有的高强度、低收缩、阻燃、轻量化等性能,将伴随我国轨道交通行业的 发展得到更大规模的应用。
③汽车
树脂基复合材料因其轻质、高强度、耐磨耐腐蚀等特性,可以部分代替传统金属材质汽车部件, 从而达到减轻车身重量、改善风阻系数、降低能耗的目的。目前树脂基复合材料主要应用于保险杠、 导流罩、导流板等外装部件,座椅、仪表板、车门内板等内装部件,气缸盖罩、空滤器罩、发动机进气管等功能结构件,以及车身材料等。
我国工业化、城市化进程的快速发展以及居民生活水平的提高,为我国汽车工业的发展带来良 好的支撑。根据中国汽车工业协会统计,2022 年我国汽车产量达 2,702.10 万辆,在全球经济放缓的 大背景下,从 2020 年开始连续实现正增长。
目前树脂基复合材料在我国汽车领域应用已经比较广泛,未来随着新材料、新技术、新工艺的 不断提升,树脂基复合材料将在汽车轻量化、节能减排领域成为缓解我国汽车保有量不断加大与节能、环保之间矛盾的有效途径。
④绿色建筑
住房和城乡建设部印发的《“十四五”建筑节能与绿色建筑发展规划》明确指出,到 2025 年,城 镇新建建筑全面建成绿色建筑,建筑能源利用效率稳步提升,建筑用能结构逐步优化,建筑能耗和 碳排放增长趋势得到有效控制,基本形成绿色、低碳、循环的建设发展方式,为城乡建设领域 2030 年前碳达峰奠定坚实基础。
树脂基复合材料力学性能优良、可塑性强,且在隔热隔音、透光、装饰等方面性能优异,对于 减轻建筑物自重、提高建筑物功能性,实现节能减排、提高经济效益具有重要意义。目前在新型外 墙材料、保温隔热材料、防水密封材料、装饰装修材料领域得到广泛应用,未来随着绿色建筑产业 的快速发展,复合材料用不饱和聚酯树脂的市场需求将进一步释放。