1、改性塑料定义及分类
(1)改性塑料
塑料是重要的有机合成高分子材料,在一定的温度和压力下,可塑制成一定的形状,并在常温下能保持既定形状。
塑料是二十世纪新兴材料,属于无污染清洁生产加工行业,并替代其他高耗能、高污染材料,减少木材等生态材料使用量,不仅节约了能源、资源,还为节水、节地、保护生态和环境、实现绿色低碳发展做出了贡献。
塑料应用非常广泛,目前已成为家电、汽车、建材、包装、农业、电子信息、能源、航天航空、海洋等多个行业领域不可或缺的新型材料。
由于塑料在耐热性及荷载方面存在不足,需要对塑料进行改性后应用。塑料的改性是在基础材料的基础上,通过添加合适的改性剂,经过填充、共混、增强等方法提高塑料的各类性能。加工获得的改性塑料克服了普通塑料耐热性差、强度和韧度低、耐磨抗冲性弱的缺陷,提高了阻燃性、强度、抗冲击性、韧性等方面的性能。
合成树脂作为改性塑料的基础,按用途及特点可分为普通塑料、通用工程塑料、特种工程塑料三类。通用塑料树脂是指产量大、用途广、价格低、影响面宽的塑料树脂品种,其产量占塑料行业的 90%以上,其中聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、聚氯乙烯(PVC)、聚苯乙烯(PS)和丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS)被称为五大通用塑料。
工程塑料树脂是指产量大、价格高、性能优于通用塑料、更适用于工程用途的塑料,其中聚碳酸酯(PC)、聚酰胺(PA)、聚甲醛(POM)、聚酯(PBT 和 PET)和聚苯醚(PPO)被称为五大工程塑料。特种工程塑料树脂指物理及化学性能更优于工程塑料、技术标准更严的产品,主要应用于电子电气、特种工业等特殊领域。
(2)改性塑料分类
改性塑料按性能分为阻燃树脂类、增强增韧树脂类、塑料合金类、功能色母类等产品,用于电动工具、汽车零部件、家用电器、电子电气、家具类制品等各类工业制品。
改性塑料不仅具备传统塑料的优势,如密度低、耐腐蚀等,同时物理、机械性能得到很好的改善,如阻燃、高强度、高韧度、高抗冲性、耐磨抗震,此外塑料综合性能的提高为其下游领域的广泛应用提供了基础。与其他材料相比,塑料得益于生产效率高、密度低等优势,具有更低的成本,单位体积塑料的成本仅为金属的十分之一左右。改性技术可以提高现有聚合物的性能以适应产业的需求,同时可以降低一些高价工程塑料的成本,成为发展塑料工业的有效途径。
2、改性塑料行业发展概况
玻璃纤维增强改性塑料在 20 世纪 50 年代就有研究,50 年代至 70 年代期间塑料工业飞速发展,产量逐渐增加,种类也由单一的大品种通过共聚或共混改性,发展成系列品种,如聚氯乙烯除生产多种牌号外,还发展了氯化聚氯乙烯、氯乙烯-醋酸乙烯共聚物、氯乙烯偏二氯乙烯共聚物、共混或接枝共聚改性的抗冲击聚氯乙烯等。
开发了一系列高性能的工程塑料新品种,如聚甲醛、聚碳酸酯、ABS树酯、聚苯醚、聚酰亚胺等。广泛采用增强、复合与共混等新技术,赋予塑料以更优异的综合性能,扩大了应用范围。
20 世纪 70 年代改性塑料逐渐形成产业化,自 1976 年美国杜邦公司开发出超韧 PA66 后,各大公司纷纷开发新的改性 PA 产品,美国、西欧、日本、荷兰、意大利等大力开发增强 PA、阻燃 PA、填充 PA,大量的改性 PA 被投放市场。目前以塑料为主体的合成材料的产量已超过全部金属的产量。
与国外市场相比,国内改性塑料行业的发展相对较晚,在 20 世纪 90 年代之前,中国的改性塑料基本都需要从国外进口。在 20 世纪 90 年代开始的行业发展初期,国内改性塑料企业主要利用自身的劳动力成本优势,抢占中低端产品市场。随后我国塑料加工工业进入快速发展时期,国家不断推出鼓励行业发展的相关政策,并通过大规模引进先进的加工技术和装备,积极吸引外资兴办三资企业,大力加强科技成果转化,促使塑料加工工业的全行业发生巨大变化,中国改性塑料市场迎来了蓬勃发展的阶段。
近年来,我国改性塑料行业发展迅猛,产量、消费量均快速增长。以加工塑料产品的数量而言,中国已取代欧盟成为世界上最重要的塑料加工产品产地,也涌现出一批改性塑料龙头企业。但与国外同行相比,我国改性塑料行业总体上发展水平较低,企业生产规模普遍偏小,产品整体也呈现出初级产品多、中级产品质量不稳定、高级产品缺乏的状况。
3、行业市场容量和市场前景
(1)全球改性塑料行业市场容量和市场前景
塑料渗透到国民经济和人民生活的各个领域,全球各国均大力发展塑料工业,全球塑料产量不断增长。根据欧洲塑料制造商协会(PlasticsEurope)统计,全球塑料产量由 2011 年的 2.79 亿吨增长至 2018 年的 3.59 亿吨,年均复合增长率为3.7%。
亚太地区是全球塑料市场主要供应区域,且在全球塑料市场中地位越来越重要,其次为欧洲和北美自由贸易区(NAFTA)。据欧洲塑料制造商协会(PlasticsEurope)统计,亚洲塑料市场产量占全球塑料产量份额从 2006 年的 41.0%逐年增长至 2018 年的 51.0%,远高于全球第二大塑料市场北美自由贸易区(NAFTA)的 18.0%及球第三大塑料市场欧洲的 17.0%,预计未来亚洲地区将继续保持世界最大塑料市场的地位。
1统计的塑料制品包括热塑性塑料、聚氨酯、热固性塑料、弹性体、粘合剂、涂层和密封剂以及聚丙烯纤维,不包括 PET、PA 和聚丙烯纤维。
在全球及亚洲塑料市场中,中国均是塑料产品产量最大的国家,中国塑料产量占全球塑料市场份额从 2006 年的 21%增长至 2018 年的 30%,增长幅度超过全球其他主要地区和国家。
欧洲是世界上主要的塑料产销地区之一,2018 年生产 6,180 万吨,需求为5,120 万吨。2018 年,在欧洲各领域对塑料的需求中,包装行业为主要应用领域占比 39.9%,其次为建筑与施工领域占比 19.8%,汽车领域应用约占 9.9%,电器电子领域为 6.2%。
塑料行业发展至今,已合成出上千种高分子材料,目前再继续合成大批新的高分子材料难度很大。因此,对现有塑料进行改性,以制造适用的塑料新材料,已成为发展新材料工业的有效途径之一,全球的改性塑料行业也因此在近年内获得了长足的发展。
(2)中国改性塑料行业市场容量和市场前景
塑料与橡胶制品产品门类多、市场容量大,是中国经济发展的新的增长点和国民经济的重点产业。在国家统计局统计的《2019 年规模以上工业企业2主要财务指标》中橡胶和塑料制品业收入占全国工业企业收入的比例为 2.4%,排名第14,高于煤炭开采和洗选业、医药制造业等国家基础工业及主要工业。根据国家统计局统计,中国塑料制品产量由2011年的5,474.4万吨增长至2019年的8,184.2万吨,年均复合增长率为 5.2%3。
中国塑料加工工业协会统计数据显示,中国塑料制品规模以上企业主营业务收入从 2011 年的 15,583.74 亿元增长至 2019 年的 19,077.48 亿元,年均复合增长率为 2.6%。随着各类终端工业产品轻量化、定制化、智能化、环保化等发展趋势日益加快,塑料制品的应用范围也将不断拓展,对产品的性能和质量要求也在迅速提升,塑料制品行业的转型升级将不断加快。
根据中国塑料加工工业协会统计,“十一五”期间塑料制品年产量年均增长率达到 10%以上,“十二五”期间我国改性塑料产量从 2011 年的 780 万吨增长至 2015 年的 1,000 万吨。根据中国合成树脂协会预计,“十三五”期间改性塑料制品产量年均增长 15%左右。2004 年我国塑料改性化率仅为 8%,到 2016 年我国塑料改性化率大致在 19%左右,到 2024 年有望达到 30%,中国塑料改性化率持续增长,改性塑料在塑料行业中地位将愈发重要。
塑钢比是衡量一个国家塑料工业发展水平的重要指标,2018 年世界塑钢比50:50、亚洲塑钢比 42:58、欧洲塑钢比 59:41、北美自由贸易区(NAFTA)塑钢比 73:27、独立国家联合体(CIS)塑钢比 35:65,中国仅为 37:63,中国塑钢比低于全球及主要发达地区塑钢比水平。
伴随着国内经济的快速发展和“以塑代钢”、“以塑代木”的不断推进,改性塑料行业也获得了较快的发展,改性设备和改性技术不断成熟,改性塑料工业体系也逐步完善,目前已成为全国塑料产业的重要组成部分。
此外,消费升级使中国的汽车、家电、建筑等产业发展较快,人们对材料性能要求不断提高,中国正成为全球改性塑料最大的潜在市场和主要需求增长动力。另外,节能减排等政策引导也极大地促进了改性塑料行业的发展。