1、聚苯乙烯的定义、分类
聚苯乙烯是以苯乙烯为主要原料聚合而成的热塑性树脂,是可反复加热软化、冷却固化的一类合成树脂。由于聚苯乙烯具有质硬、透明、电绝缘性、低吸湿性和优良的加工性能,可广泛应用于电子电器、建筑材料、包装材料和日用品等领域。
聚苯乙烯的综合性能受分子量规模和分子量分布的影响较大。聚苯乙烯作为一种热塑性树脂,通常以熔融指数(MI)配合其他指标一同反映其综合性能,熔融指数又称为熔体质量流动速率(MFR),是一种表示塑胶材料加工时的流动性的数值,即在一定温度和负荷下,其熔体在 10Min 内通过标准毛细管的质量值,以 g/min 来表示。
一般来说,工业生产的用于挤塑或注塑成型的聚苯乙烯分子量范围为 10 万~40 万,聚合物分子量越高,熔融指数越低,加工流动性会偏低,而得到预期分子量的反应时间就会越长,反之亦然。熔融指数因为在一定程度上反映了聚合物的分子量大小,在加工中很常用,因为加工过程与树脂熔体的流动性密切相关,不管分子量大小、分布以及分子结构如何,最终都要反映在流动性上,所以熔融指数的意义对于判断树脂熔体综合性能十分重要。就聚苯乙烯而言,熔融指数低于 4g/min 归类为低熔指产品,4g/min~6g/min 归类为中熔指产品,6g/min 以上归类为高熔指产品。
除了熔融指数以外,拉伸强度(MPa)、弯曲强度(MPa)、残留单体(ppm)、黄色指数、透光率、微卡软化温度等指标都是聚苯乙烯综合性能的重要指标,而产品质量和综合性能主要与聚苯乙烯的分子量规模、分子量分布、未充分反应的单体或低聚物规模等因素密切相关。
聚苯乙烯的分类。聚苯乙烯是热塑性非结晶性的树脂,主要分为通用级聚苯乙烯(GPPS)、高抗冲聚苯乙烯(HIPS)和可发性聚苯乙烯(EPS)。由于聚苯乙烯大分子链的侧基为苯环,大体积苯环侧基的无规则排列直接决定了聚苯乙烯的物理性质,比如透明度较高、刚度大、玻璃化温度高、性能较脆等。不同类型的聚苯乙烯,其性能和用途存在重大差异
GPPS 产品的透明度高,且具有良好的光泽,高透光率和高流动性是其主要特征性能;HIPS 产品的亮度、硬度、透明性等不如 GPPS,但因为 添加了橡胶成分,产品的韧性要远好于 GPPS,其主要特征性能是耐冲击性;EPS 产品由于加入发泡剂后导致产品的物体结构呈现硬质均匀闭孔结构,使其具有较 好的吸水性和保温性,为其主要的产品特征。
由于 EPS 的生产工艺、产品特征以及应用范围与 GPPS 和 HIPS 存在重大差异,行业统计数据一般按照可发性聚苯乙烯口径单独统计 EPS 的行业产能、产量及消费量情况,即通常 PS 统计数据如无特殊说明,只包括 GPPS 和 HIPS 产品。
2、聚苯乙烯行业的发展概况
考虑到可发性聚苯乙烯在生产工艺、应用领域与通用级聚苯乙烯和高抗冲聚苯乙烯具有较大差异。
(1)全球聚苯乙烯行业发展情况
聚苯乙烯最早的工业化生产始于 1930 年,德国的 IG 法本公司(现巴斯夫公司的前身)首先采用了本体聚合工艺实现了聚苯乙烯的初级工业化生产。20 世纪 80 年代后,随着连续本体聚合工艺对工程放大过程中的传质、传热等问题的解决,新式连续本体聚合工艺日臻完善,较老式本体法、乳液法和悬浮法等生产工艺的优势更加明显,连续本体聚合工艺是目前全球聚苯乙烯工业化生产的首选方法。
在产能扩张方面,公开数据显示 2019 年全球聚苯乙烯的产能达到 1,484 万吨,主要集中在东北亚、北美和西欧等三个地区,合计产能占全球总产能的比重超过 85.00%。近年来,随着地区产业结构的调整,北美及西欧地区的实体产业逐渐向东北亚地区转移,海外聚苯乙烯的产能基本不再扩张,甚至有部分产能退出(如三井化学和住友化学解散其合资企业日本聚苯乙烯公司 JPS 并退出聚苯乙烯业务、巴斯夫关闭路德维希港 8 万吨/年的聚苯乙烯装置等),因此,近年来聚苯乙烯产能的新增主要集中在东北亚地区。
在需求增长方面,公开数据显示 2019 年全球聚苯乙烯需求总量为 1,778 万吨,2015 年~2019 年的年均增速为 1.6%。其中,东北亚地区聚苯乙烯需求量为780 万吨,2015 年~2019 年的年平均增速为 5.8%,显著高于全球需求增速,而我国作为全球制造业的主要生产基地,包装、电子电器、汽车等产业对东北亚地区聚苯乙烯树脂的消费增长作出了巨大贡献。从全球市场来看,我国已经成为全球GPPS\HIPS 的最大进口国。
(2)国内聚苯乙烯行业发展概况
自 1960 年我国开始聚苯乙烯工业化生产以来,国内聚苯乙烯行业的发展总体经历了起步、扩张、快速发展三个阶段。
①起步阶段(1960 年初~1989 年末)
1960 年初,中国石化上海高桥分公司采用我国自行开发的技术,建成第一套年产 5 万吨聚苯乙烯生产装置,正式开启了我国聚苯乙烯的生产历史。
在行业起步阶段,我国所引入的装置对应的生产规模普遍较低,生产技术相对较为落后,生产工艺多采用老式本体法和悬浮法,且投产主体基本上以国有企业为主。
截至 1989 年末,我国聚苯乙烯的整体产能也仅达到 10.17 万吨,而当年实际产量也仅为 3.80 万吨,同期全国聚苯乙烯表观消费量为 22.53 万吨,基本上80%以上的需求依赖进口。
②缓慢扩张阶段(1990 年初~1995 年末)
20 世纪 90 年代初,PS 树脂行业开始进入缓慢扩张阶段,但生产规模仍然偏小,所引进的技术均采用当时世界上较为先进的连续本体聚合工艺,比较知名的生产装置主要有汕头海洋集团 10.00 万吨装置、湛江中美实业化工有限公司 8.00万吨装置等。
通过对新引进技术的消化和吸收,业内对国际上最新的 PS 生产技术有了较深的了解,为后期 PS 树脂行业的快速发展奠定了技术基础。在产品类别上,HIPS的产量也在这一期间开始提升。
新装置的投产带动了国内 PS 的产量规模提升,但改革开放政策的深入和民营经济的蓬勃发展,使得聚苯乙烯的表观消费量呈直线上升趋势,远超过同期国内 PS 产量的增速。因此,这一阶段我国聚苯乙烯市场仍然处于供不应求的状态,主要消费需求还是通过进口满足。
③快速发展阶段(1996 年初~至今)
I.前期(1996 年初~2016 年末)
20 世纪 90 年代中期后,聚苯乙烯产业进入快速发展阶段,行业内现存尚在运行的大中型 PS 生产装置主要是在这一时期建成投产,行业产能得到大幅提高。在装置产能上,与前一阶段相比,这一期间新增加的生产装置产能普遍较大,多数新增装置的产能都在 10 万吨以上,装置大型化的趋势十分明显;此外,项目的投资主体亦开始多元化,行业内民营企业、外资、港台投资开始逐步增多,不再以国有企业投资为主,但在生产工艺上主要还是引进、消化国外的工艺技术,产品配方和工艺参数尚处于模仿和借鉴阶段。在这一阶段,聚苯乙烯市场的供需状态发生了重大变化,具体如下:
i)我国逐渐成为聚苯乙烯的主要消费地区
随着我国加入 WTO 组织后,中国也日益成为全球的制造中心,制造业的迅猛发展和居民消费水平的提高,直接促进了 PS 下游如日用品包装、家电产业、照明用品、办公室器材以及玩具塑料制品等行业的快速发展,对聚苯乙烯的需求总体呈现上升趋势,行业需求增速领先于全球其他地区,我国逐渐成为全球聚苯乙烯的主要消费地区。
ii)国内聚苯乙烯市场的供需结构性矛盾开始逐渐显现
尽管这一时期国内聚苯乙烯的生产能力和市场需求都大幅提升,但供需的结构性矛盾亦开始逐渐显现,开始出现“中高端牌号供不应求、基础性牌号产能过剩”的情形,主要原因如下:
a. 居民消费水平提升和下游产业升级带动了对高附加值及专用牌号的总体需求,但国内聚苯乙烯生产装置则以生产基础性应用的聚苯乙烯产品居多,且完全掌握高端牌号聚苯乙烯生产技术的厂家相对较少,导致高附加值及专用牌号产品产量较少,市场需求旺盛,部分产品依赖进口;
b. 基础性牌号的聚苯乙烯由于生产厂商众多,市场竞争较为激烈,导致部分中低端牌号盈利空间相对有限,而主要原材料苯乙烯属于价格波动较为频繁的化工产品,如果短期内苯乙烯价格过高或波动过于频繁,下游客户会采取观望态度而推迟采购,价格波动风险难以继续向下游转嫁,部分基础性牌号生产厂商会选择限产或停产,从而出现基础性牌号产能过剩的情形。
II.当期(2017 年初~至今)
目前,我国聚苯乙烯市场仍然处于快速发展阶段。在产能方面,主要是江苏赛宝龙 10 万吨扩能、独山子石化 10 万吨扩能、惠州仁信 18 万吨扩能、山东玉皇 20 万吨、山东道尔 10 万吨、山东岚化 10 万吨等,截止 2022 年 12 月末,全行业聚苯乙烯的产能已经达到 469 万吨,未来随着市场需求规模的进一步扩大,行业产能将有望继续增长。
与前期相比,最近几年聚苯乙烯市场逐渐过渡到供需紧平衡状态,行业整体需求规模较前期大幅提高,同时行业开工率逐年创历史新高,但供给略低于需求。具体原因如下:
i)下游对聚苯乙烯的需求规模迈上新的台阶,表观消费量开始快速增长
进入 2017 年以后,下游传统应用领域的市场规模继续保持增长或稳定,产品更新换代趋势更加明显,PS 相对 PC、PMMA、ABS 等其他树脂的性价比优势开始扩大,此外,在环保政策和工艺升级的推动下,XPS 挤塑板市场逐步使用 PS新生料部分替代回收料。
在以上因素的综合推动下,下游各行业对聚苯乙烯的消费性需求开始快速增加,根据卓创资讯的数据,2017 年度全行业 PS 的消费规模首次超过 300 万吨,2022 年度则达到 436.05 万吨,较 2016 年度增长 60.99%,最近 5 年的复合增长率为 10.47%,维持在历史最高水平,并有望保持进一步增长。
ii)随着下游需求增加,国内聚苯乙烯行业的开工率在不断提升,同时,净进口增加亦是行业供给扩大的另一重要因素下游行业的需求变动增强了 PS 厂家的生产动力,特别是行业利润逐年提高的前提下,PS 的国内产量规模亦开始逐年创新高,行业开工率不断提升,根据金联创的公开数据,2017 年行业开工率为 72.75%,较 2016 年提高 9 个百分点,后续始终维持在 70%以上,在产能规模逐年升高的前提下,国内自产 PS 规模在逐年扩大。
此外,2018 年 6 月起我国开始对原产于韩国、中国台湾地区和美国的进口苯乙烯征收反倾销税,致使境外厂家开始加大对我国的 PS 出口优惠力度;2019年则由于上半年化工行业公共安全事件影响,PS 厂家短期内主动降负自检,而以 XPS 挤塑板市场需求又暴增,推动当年 PS 进口规模创历史新高,并进一步导致PS净进口量占表观消费量的比重从2017年的21.35%提升至2021年的25.09%,供给结构亦发生了一定调整。2022 年,由于国内 PS 产量的攀升实现了部分进口替代,PS 净进口量占表观消费量的比重下滑至 19.47%。
iii)行业利润水平总体较以往大幅提升,聚苯乙烯与苯乙烯的价差开始扩大,说明行业供需开始进入紧平衡状态
聚苯乙烯的市场销售价格与主要原材料苯乙烯的价格高度相关,同时也受聚苯乙烯供需状态的影响。当聚苯乙烯的供需关系长期偏紧张时,苯乙烯的价格变动对聚苯乙烯销售价格的影响就会相对减弱。
特别是进入 2018 年以后,由于聚苯乙烯的市场需求大幅扩大,尽管原料苯乙烯的价格已呈现下滑态势,但两者的价差开始逐步扩大,直接推动行业内企业的经营利润水平提升,特别是对于掌握高端牌号配方及生产工艺的厂商而言,企业利润增幅会更加明显。
根据卓创资讯的统计数据,自 2017 年开始,聚苯乙烯行业利润年平均值开始快速上升,2020 年度聚苯乙烯行业利润年平均值已经达到 1,721 元/吨,且继续呈现上升态势,2018 年、2019 年、2020 年连续三年都创历史新高,说明聚苯乙烯行业的供需关系开始进入紧平衡状态。2021 年度,由于苯乙烯市场多重偶然性因素叠加,同时下游市场因铜材、铝材等大宗有色原料价格突然上涨,加之物流成本的影响,整个 PS 下游的成本控制加强,两方面因素共同影响,导致聚苯乙烯行业全年的行业平均利润水平缩窄至 818 元/吨。
公开信息显示,因国际地缘政治冲突、国际能源危机等突发性因素及国内特定因素的不利影响,2022 年度聚苯乙烯行业利润平均值预计下滑较为明显。
(3)最近三年国内聚苯乙烯行业的消费量、产能及产量情况
情况从 HIPS 生产调整至 GPPS 生产。另外,还有个别生产企业的生产装置可以实现 HIPS 和 ABS 产线共用,如盛禧奥、广西长科等。
(4)聚苯乙烯行业的最新供应情况
在行业整体产能方面,根据卓创资讯最新的统计数据,截至 2022 年 12 月末,整个聚苯乙烯行业总的年产能为 469 万吨,其中 GPPS 总年产能为 292 万吨,HIPS 总年产能为 177 万吨。在产能分布方面,我国聚苯乙烯的产能分布主要集中在华东地区,该地区的 PS 年总产能为 324 万吨,其次是华南地区,对应的 PS 年总产能为 84 万吨。具体分布情况如下:
我国 PS 产能地区分布呈现以上态势主要与地区的产业结构密切相关。聚苯乙烯 PS 产品的下游应用主要集中在电子电器、建筑材料、包装材料和日用品等领域,其中电子电器领域对聚苯乙烯产品的消费占比接近 50%。
目前,我国已经形成了以佛山、深圳、珠海等城市为主的珠三角,以宁波、杭州、上海等城市为主的长三角,以及以青岛、烟台等城市为主的胶东半岛三大家电产业集群,另外,珠三角地区和长三角地区是国内 LED 产业最为集中的地区。综合其他领域的 PS需求之后,我国 PS 树脂的总体消费对象主要为长三角、珠三角等地区的家电制造厂商、LED照明器具生产厂商和日用品、包装材料、玩具产品等生产制造企业。基于下游产业的集群分布特征,我国聚苯乙烯的产能分布集中于华东和华南地区具有较强的合理性。
在行业产量及开工率方面,根据卓创资讯的统计数据,2020 年度至 2022 年度,聚苯乙烯行业的整体开工负荷分别为 78.43%、72.25%、76.56%,对应期间的产量规模分别为 301.94 万吨、328.72 万吨、359.07 万吨,行业开工率保持在高位,产量规模呈现上升趋势,主要是因为下游行业整体需求规模较前期有所提升,整个聚苯乙烯市场已开始逐渐过渡到供需紧平衡状态。
具体到细分类别上,报告期内对技术含量要求更高的 HIPS 产业的开工负荷较 GPPS 产业略高,主要是因为 HIPS 树脂较 ABS 树脂有价格优势,部分下游客户开始使用 HIPS 树脂替代价格昂贵的 ABS 树脂,HIPS 树脂综合性价比提升推动了下游行业对 HIPS 需求规模的扩大,加之 HIPS 产能规模相对 GPPS 偏小,直接促使了 HIPS 产业的开工负荷保持在高位。
2021 年度聚苯乙烯行业开工负荷相比于 2020 年度较低是因为 2021 年下半年在建的聚苯乙烯产线陆续投产,合计投放 GPPS 产能 69 万吨,HIPS 产能 9 万吨,而产能利用多从第四季度或 2022 年开始。
(5)细分市场的发展概况
聚苯乙烯产品的细分市场一般就简单分为通用级聚苯乙烯(GPPS)、高抗冲 聚苯乙烯(HIPS)两个类别,各生产厂商由于拥有的产品配方和装置性能存在区 别,各自生产出的产品牌号命名规则也有所不同,因此,无法按照各牌号 PS 进
行对比分析。按照 GPPS 和 HIPS 分类的分析情况如下:
①通用级聚苯乙烯(GPPS)
通用级聚苯乙烯俗称“透苯”,该产品由于透光率高、流动性好,其中高端 牌号可以用于生产显示器用扩散板及导光板、LED 照明用导光板,亦可用于生产 电冰箱内部的透明内件(如透明挡板、抽屉等),可以简单归类为专用料;低端 牌号可以用于生产保温板、日用品及包装材料,亦可少量用于生产玩具产品等, 该类用途对透光率的要求比较低,但同样存在对加工流动性的要求,可以简单归 类为普通料。
此外,国内普通料透苯市场还有来自于伊朗、泰国等地区的产品,且产品的 透光、抗黄、耐紫外照射等性能较差,在贸易商市场一般称之为“泰国料”、“伊 朗料”等,产品牌号较多;在专用料等中高端市场上,来自于香港石化 N1481、 日本东洋 GA60/GA40、日本电器化学 311 等产品在国内亦较为常见。
下游客户的需求直接决定了通用性聚苯乙烯市场的未来发展趋势。目前,通 用性聚苯乙烯产品中普通料的市场份额相对专用料更大,但专用料依旧是未来通 用性聚苯乙烯产品的主要发展方向。这主要是因为专用料的经济附加值较高,且 下游客户的需求多样化程度不断提高,对产品特定性能(如耐低温、抗黄变等) 的稳定性和持久性要求也在不断凸显,将直接推动 PS 厂家加大对专用料的技术 投入和研发力度,以获取更高的利润回报,整个行业的技术水平将得到提升,行 业的平均利润也有可能因此而提升。受市场需求的刺激,专用料市场将得到长足发展。
与此同时,由于生产普通料的技术门槛和单位利润相对较低,竞争的激烈程 度只会越来越高,在技术条件成熟的前提下,部分 PS 普通料厂家会逐渐转向生产 PS 专用料或改为生产 HIPS 产品,以降低企业的经营风险,因此,预计未来GPPS 普通料市场将会逐渐趋于稳定。
②高抗冲聚苯乙烯(HIPS)
高抗冲聚苯乙烯俗称“改苯”,该产品因添加了聚丁二烯橡胶成分,在具有 较好的抗冲击性能的同时,也降低了聚苯乙烯产品的透光率、硬度以及软化温度 等性能。通常而言,改苯可进一步细分为三个类别:普通改苯、高光泽改苯、耐 低温改苯。
目前国内整个高抗冲聚苯乙烯市场依旧以普通改苯的研发、生产和销售为主, 能够掌握高光泽或耐低温改苯生产的企业很少,且产品基本上应用于下游客户的 非核心产品,比如小尺寸冰箱或空调室内外壳,质量稳定性较低,产品性能相对 还无法实现对进口产品的完全替代。未来加强 HIPS 专用橡胶的改性研究,通过优化工艺条件,调整产品配方或将 HIPS 进一步与其他聚合物如 SBS、SEBS 共混,提高产品的综合性能,以实现对进口产品的完全替代,将是 HIPS 改性领域 一个非常重要的效益增长点。
(6)未来三年国内聚苯乙烯产能扩张情况
①具体生产线新建及扩建计划
根据卓创资讯的统计数据,截至 2022 年 12 月末,未来三年内行业内计划新建或扩建且已经办理或正在办理环评手续的聚苯乙烯生产装置具体如下:
惠州仁信 18.00 2023 年中 一透一改 已经环评
山东道尔二期 10.00 2023 年第二季度 透苯 已经环评
浙江一塑一期 50.00 2023 年一季度 三透一改 已经环评
新浦化学 10.00 2023 年上半年 一透 已经环评
星辉环材 17.00 2023 年一季度 一改 已经环评
漳州奇美 30.00 2023 年一季度 四改 已经环评
利华益 20.00 2023 年一季度 一透一改 已经环评
安徽昊源 10.00 2023 年一季度 一改 已经环评
弘达新材料 31.00 2023 年 两透一改 已经环评
独山子石化 4.00 2023 年 一改 正在环评
恒力集团 15.00 2023 年下半年 一透一改 正在环评
安庆聚信 15.00 2024 年 一透 已经环评
盛腾科技 10.00 2023 年一季度 一透 已经环评
连云港石化 40.00 2023 年一季度 两透两改 已经环评
注 1:如建设项目已经或正在办理环评手续,发行人认定该项目建设方具有较强的投资意愿。
如上表所述,聚苯乙烯行业已经办理或正在办理环评手续的建设项目对应的总产能供给 280 万吨,各项目的投产时间基本集中在 2023 年底前。聚苯乙烯行业产能持续扩张是未来 PS 行业动态发展的主要特征。
②聚苯乙烯行业不存在产能过剩的情形
假定已经办理环评手续的项目属于项目建设方具有明确投资意愿的项目,根据卓创资讯的最新统计数据,截止 2022 年末,国内计划新建或扩建的聚苯乙烯总产能为 280 万吨。假如前述产能均能在 2023 年完成施工建设并顺利投产且不考虑行业内老旧产能退出情形,则截至 2023 年底聚苯乙烯全行业的总产能将达到每年 749 万吨。
而根据卓创资讯的预测数据,2026 年和 2027 年全行业聚苯乙烯的表观需求规模分别为 625 万吨和 645 万吨,以需求口径计算,对应的产能利用效率分别为 83.44%和 86.11%。
但需要进一步说明的是:
a.聚苯乙烯生产所需的化工装置对应的使用年限通常超过 20 年左右,初期建设完成之后,后期可通过持续的设备工艺改进和检修,以尽可能保持设备的运行效率和生产质量,总的使用年限往往超越一个化工周期,因此,项目建设方在进行产能初期规划时,往往需要制定 10 年或更长时期以上的产能建设目标,导致短期来看产能规划是超前的,从而得到行业产能利用率是偏低的,但从长期来看,无法直接得到行业产能利用不充分的结论;
b.整个聚苯乙烯市场仍然处于快速发展周期。2018 年~2020 年期间聚苯乙烯行业利润规模快速增加,虽然 2021 年度及 2022 年度有所下降,但行业盈利情况总体趋好增强了建设方的投资意愿,根据已经披露的各项目建设方的环评申报计划及其他公开信息,2021 年~2023 年为 PS 行业产能投放的集中期,从目前公开数据看,2023 年以后行业产能投放开始减缓,而规划拟建产能从投放到完全生产尚且还需一定时间;
c.对于聚苯乙烯生产企业而言,由于其反应装置有固定的检修周期,且在单个检修期间内,还存在因各种装置检测、小修、技改停车或因原材料苯乙烯供应不充分停车或因单一年度内下游需求不够均衡导致个别月份装置停车等情形。考虑前述因素后,部分装置的实际产量很难达到设计产能,亦会出现装置产能利用不够充分的情形,实际计算产能利用率时应当对行业内的这种特殊情况进行充分考虑。
目前,我国并未建立对产能过剩定性、定量的科学评价标准,而根据国际经验,产能利用率在 75%以下则表明产能严重过剩。因此,可以推测在行业产能投放效率符合假定且下游需求不出现重大变化的情况下,同时不考虑出口因素的影响,未来 3~5 年内,国内聚苯乙烯行业暂时不存在产能过剩的情形,且本轮产能投放结束之后,不排除未来全行业的产能利用率会逐年上升。