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橡胶制品深度报告:热塑性弹性体,它将替代传统非轮胎橡胶制品?

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橡胶制品深度报告:热塑性弹性体,它将替代传统非轮胎橡胶制品?

发布日期:2018-05-24 作者:配件 点击:

  弹性体广泛应用于我们日常生产、生活过程中,目前全球的橡胶原料总消费量(含合成橡胶)约 2700 万吨,其中非轮胎橡胶制品消耗 50~55%的橡胶原料。传统的橡胶制品生产、使用过程中存在一些不足,制约了其在某些领域应用的可行性和经济性。热塑性弹性体能有效改进传统橡胶的缺点,是橡胶制品产业最具潜力的发展方向。

  

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  热塑性弹性体可有效替代非轮胎用橡胶制品。传统的橡胶制品加工高能耗、高污染、高残留、需模具、低效率、难回收,制约了其在某些领域应用的可行性和经济性。热塑性弹性体能较好解决传统橡胶制品加工的不足,应用于非轮胎橡胶制品领域,替代传统的热固性橡胶。

  

  是全球产量最大的热塑性弹性体品类。我国已经基本实现 中的 SBS、SIS 和 SEBS 的产业化,SEPS 的产业化工作正有序推进。发展加氢类产品和开发下游新应用领域是 的发展方向。

  

  聚烯烃类弹性体重点关注 TPV 和 POE。聚烯烃类热塑性弹性体体量仅次于 TPE-S,可分为简单共混 TPO、动态全硫化 TPV、POE 和 OBC 等。我国 已实现 TPV 的产业化,相关产品已经初步具有国际竞争力,后续重点关注TPV 技术的横向拓展。POE 是最具发展潜力的弹性体,目前处在小试阶段,预计十三五期间大概率能实现产业化,从投资的角度重点关注 POE 配套原料α-烯烃的产业化。

  

  我国发展聚氨酯热塑性弹性体有资源优势和市场优势。我国的 TPU 已经初具规模,其发展速度取决于对下游客户需求的而理解和把握。后续可关注 TPU共混技术、高端/新型 TPU 材料,比如发泡 TPU 等方面的进展。 TPEE 是近年来新发展的一种高性能工程塑料类热塑性弹性体。TPEE 的生产基本为杜邦把持,高铁是其最重要的应用领域,目前国内所需 TPEE 类产品高度依赖进口。

  

  TPAE 属于高壁垒的工程塑料类热塑性弹性体。目前浙江众成在进行相关产品的产业化工作,市场前景值得高看一眼。

  

  弹性体广泛应用于我们日常生产、生活过程中。目前全球的橡胶原料总消费量(含合成橡胶)约 2700 万吨,其中 70%用于车用,30%用于其他橡胶制品领域,车用橡胶原料中,大约 65-70%用于轮胎制品,其余用于非轮胎橡胶制品。

  

  我国是全球最大的橡胶制品生产国和消费国。传统的橡胶制品生产加工存在五个显著缺点:

  

  1、橡胶制品加工过程需要模具,一些异形件无法开模,批次不多的橡胶制品开模成本占比偏高;

  

  2、制品加工过程高能耗、高污染;

  

  3、生产过程效率低,耗时;

  

  4、制品本身含有反应不完全物质。

  

  5、制品一般为块状,用于树脂改性时碎胶有一定的困难,流动性也有一定的问题。上述缺陷限制了橡胶制品在某些领域应用的可行性、便利性和经济性。

  

  热塑性弹性体是一种兼具橡胶的高弹性和塑料的热塑性的新型高分子材料,能够较好解决传统橡胶制品的上述缺点和不足,部分取代传统的热固性橡胶。

  

  其市场潜力和市场空间取决于两个因素,一个是热塑性弹性体是否有效针对传统橡胶制品的痛点,带来经济性的提升,一个是随着生活水平的提高和环保意识的增强,市场对橡胶制品生产、使用过程的引发的污染的敏感程度。

  

  不仅如此,热塑性弹性体半成品大多为粒子,用于热塑性树脂或者工程塑料的改性非常方便、优点突出,这是一个依靠热塑性弹性体自身特性新开发出来的全新市场。一言蔽之,热塑性弹性体是橡胶工业未来最具潜力的发展方向。

  

  全球范围看,热塑性弹性体产业的发展已经蔚然成林。2016 年全球橡胶原料总需求量(含合成橡胶)2713 万吨,需求增速 2.5~3%。热塑性弹性体的总需求大约 570 万吨左右,需求增速大约 5~6%。

  

  年我国橡胶(含合成橡胶)的表观消费量 1329。8 万吨,热塑性弹性体的有效供给约 100 万吨左右。由于很多细分领域的技术没有突破,下游应用受限,但是 2016年我国热塑性弹性体的需求仍有 140 万吨左右。

  

  我国热塑性弹性体产业发展有一定的积累和基础,但是和国际平均水平相比差距也比较明显。

  

  部分品种,比如 SBS(styrene-Butadiene-Styrene Block Copolymer,苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物),产能过剩,部分品种,比如 TPV(Thermoplastic Dynamic Vulcanizate,热塑性动态热硫化橡胶)、SEBS(Styrene-Ethylene-Butylene-Styrene Block Copolymer,苯乙烯-乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物)基本实现产业化,产品具有一定的国际竞争力,更多的品种,比如SEPS(Styrene-ethylene-propylene-Styrene Block Copolymer,苯乙烯-乙烯-丙烯-苯乙烯型嵌段共聚物)、POE(Polyolefin elastomer,聚烯烃弹性体)、TPAE( the ThermoplasticPolyamide Elastomers , 酰 胺 类 热 塑 性 弹 性 体 ) 、 TPEE(The Thermoplastic Polyester Elastomers,聚酯类热塑性弹性体)等,尚未实现产业化。

  

  近年来,有不少上市公司开始涉足热塑性弹性体,热塑性弹性体是“十三五”的一个热点问题和焦点问题,本报告对弹性体产业进行一个系统梳理,重点介绍发展前景较好、市场容量大的品种,而部分发展前景一般的品种,比如二烯烃类热塑性弹性体、氯乙烯类弹性体,或者体量较小的品种,比如有机硅类、有机氟类弹性体没有予以展开。

  

  橡胶制品加工能耗高、污染重、效率低

  

  我国是全球最大的橡胶制品生产国和消费国,传统的橡胶制品生产加工存在一些缺点和不足,制约了其在某些特定领域应用的可行性和经济性,热塑性弹性体能够较好解决传统硫化橡胶的上述缺点,具备较好的产业前景。

  

  橡胶是必不可少的工业原材料

  

  橡胶是一类具有高弹性的高分子材料,也被称为弹性体。按来源分类,橡胶可分为天然橡胶(NR)和合成橡胶(SR)。不管是天然橡胶还是合成橡胶,一般均需要经过硫化、加工之后才可以制得具有使用价值的橡胶制品。

  

  橡胶是非常重要的工业原料,生产、生活不可须臾离。全球 2016 年橡胶原料总需求量为 2713 万吨,包括 1250 万吨天然橡胶和 1463 万吨合成橡胶。预计未来几年全球橡胶的需求量仍可保持 2%-3%的增长率,大致和全球 GDP 的增长同步。

  

  中国是全球最大的橡胶消费国和橡胶制品生产国,消耗全球近一半的橡胶。随着中国工业的快速发展,橡胶消费量快速增长,至 2016 年表观消费量(天然橡胶+合成橡胶) 达 1329.8 万吨,占全球总需求量的 49%。供给方面,中国的天胶产量基本维持在 74 万吨左右,约占全球总产量的 6%。合成橡胶的产能约占全球产能占全球的 27%左右。

  

  汽车工业是橡胶制品的主要应用领域。橡胶制品是汽车配件中不可缺少的重要组成元件。每辆汽车上安装大约有 100-200 种橡胶制品,使用约 200-500 个橡胶配件。除轮胎外,因不同规格汽车而异,耗用橡胶材料约为 15-60 公斤,而汽车橡胶制品(不计轮胎)约占汽车总成本的 6%左右。

  

  据统计,汽车行业占用了全球每年消耗生胶量的70%以上,其中轮胎占用 60%,汽车橡胶制品配件占用 40%。以此推算,非轮胎橡胶制品的全球耗胶量在 1574 万吨左右。中国天然橡胶 70%左右用于轮胎生产,合成橡胶按 50%用于轮胎估算,中国非轮胎橡胶需求约为 466 万吨,其中大部分也是应用于汽车零部件。

  

  传统橡胶生产加工过程存在一些缺点,制约其发展和应用

  

  天然采集的橡胶或者是初步合成的合成橡胶均为生胶,生胶是一种不饱和的橡胶烃,需要经过塑炼、混炼、压延和硫化等步骤,才可以获得高弹性、高强度,从而具有实际使用价值。在这个复杂的橡胶加工过程中,存在生产过程高能耗、高污染、低效率、难回收等问题。

  

  生产过程高能耗:混炼周期长,硫化温度高。传统橡胶混炼周期较长,炼胶工序是轮胎生产能耗最高的一道工序,约占整个轮胎生产流程能耗的 40%。硫化成型要用高压蒸汽进行高温硫化,每吨“三胶”消耗蒸汽不低于 3 吨。目前生产一吨橡胶耗电 2000度,总能耗约 1100 千克标煤/吨胶。

  

  生产过程高污染:混炼和硫化过程污染严重。废气污染是橡胶工业最大的问题,在混炼和硫化过程会产生大量废气,废气中的主要污染物有:恶臭、炭黑粉尘、颗粒粉尘、甲苯、二甲苯、三甲苯、乙苯、乙庚烷、非甲烷烃等。

  

  生产过程低效率:加工工艺复杂,周期长。传统橡胶成型加工方式比较单一,需要专门的橡胶注压机和挤出机等设备,硫化过程需要开模具,设备复杂、成本高,且劳动力投入较多。我国橡胶制品生产效率较低,非轮胎橡胶制品企业的劳动生产率为国际先进水平的 1/5 至 1/6。

  

  制品容易携带污染物:橡胶生产过程容易引入重金属等污染物,例如硫化体系含有重金属铅,模具和骨架会引入重金属铬,使得橡胶制品危害人体健康;另外,废旧橡胶制品由于用后难以回收,且无法自然分解,也污染了环境。

  

  用于塑料改性有一些缺点和不足。橡胶制品可以用于塑料增韧、抗冲改性,但是橡胶制品一般是块状,破碎困难,流动性也不好。

  

  随着行业竞争加剧,环保政策收紧,传统橡胶行业高能耗、高污染、低效率、难以回收的问题已经制约了其进一步的发展,开发新一代环保绿色橡胶迫在眉睫,这为热塑性弹性体提供了前所未有的发展机遇。

  

  热塑性弹性体“第三代橡胶”替代优势明显

  

  热塑性弹性在使用时(即常温下)具有橡胶的高弹性,而在加工时(高温下)可塑化成型。和橡胶制品相比,加工方便,不需要开模具;生产过程能耗低,污染小,效率高,生产效率可提高一个数量级;具有可重复利用、没有边角料浪费、制品不携带污染物等突出优点,具有很好的产业前景。

  

  热塑性弹性体具备优异的加工和性能优势

  

  热塑性弹性体(TPE)是一种兼具热塑性塑料和橡胶特性的材料,从结构看,它由含各类生胶的软链段和含各类树脂的硬链段连接而成。弹性体的力学性能、耐热性和耐油性等基本物理性能主要由构成硬链段的聚合物决定,也受软链段的影响。常见的硬链段主要有聚苯乙烯(PS)、聚烯烃[聚丙烯(PP)、聚乙烯(PE)]、氯乙烯(PVC)、聚氨酯(PU)、聚酯[聚对苯二甲酸丁二酯(PBT)]、聚酰胺(PA)等树脂。工程应用通常以上述树脂予以区分弹性体的门类,分为苯乙烯类、烯烃类、工程塑料类 TPE 等。

  

  热塑性弹性体市场潜力巨大,中国市场成长动力足

  

  热塑性弹性体的应用领域非常广泛,除轮胎外,其他橡胶制品都是热塑性弹性体的潜在市场。这些下游应用中,门槛最高的当属车用橡胶制品,汽车工业用非轮胎类橡胶制品品种约有 1000 多种,规格超过 8000 个,大多为小批次、差异化产品,比较适合热塑性弹性体。

  

  热塑性弹性体不仅可以实现对橡胶制品的替代,而且也可以用于树脂改性,目前树脂改性用弹性体全部依赖进口,保守估计,市场潜力也超过百万吨。

  

  热塑性弹性体市场潜力巨大,中国市场成长动力足

  

  热塑性弹性体的应用领域非常广泛,除轮胎外,其他橡胶制品都是热塑性弹性体的潜在市场。这些下游应用中,门槛最高的当属车用橡胶制品,汽车工业用非轮胎类橡胶制品品种约有 1000 多种,规格超过 8000 个,大多为小批次、差异化产品,比较适合热塑性弹性体。

  

  热塑性弹性体不仅可以实现对橡胶制品的替代,而且也可以用于树脂改性,目前树脂改性用弹性体全部依赖进口,保守估计,市场潜力也超过百万吨。

  

  聚烯烃类弹性体:重点关注 TPV 和 POE

  

  目前,聚烯烃类热塑性弹性体是体量仅次于苯乙烯类热塑性弹性体的热塑性弹性体,全球市场容量在 170 万吨以上,产品主要用于树脂增韧、汽车密封材料、电线电缆、医疗器械、家用电器以及包装薄膜等领域。

  

  其它合成型热塑性弹性体:种类繁多,应用丰富

  

  合成型热塑性弹性体是是由两个或者多个聚合物相组成的,大分子链结构是由硬链段和软链段交替构成的嵌段共聚物。化学共聚法合成的热塑性弹性体种类繁多,目前体量最大的是苯乙烯类 TPE-S,其次是聚氨酯类 TPU,此外 TPEE、TPAE 等新兴种类也发展迅速,应用领域不断丰富。

  

  聚氨酯类 TPU:我国发展 TPU 有先天优势,关键在市场开拓

  

  我国是全球聚氨酯生产大国,关键原料配套完备,这位 TPU 产业的发展创造了较好的条件。

  

  目前,我国聚氨酯热塑性弹性体主要用于制鞋业以及运动服装、运动器械,但是聚氨酯热塑性弹性体性能接近工程塑料,是综合性价比最好的一类热塑性弹性体。产业前景依赖企业对下游用户特点的理解和把握。

  

  其它合成型热塑性弹性体:种类繁多,应用丰富

  

  合成型热塑性弹性体是是由两个或者多个聚合物相组成的,大分子链结构是由硬链 段和软链段交替构成的嵌段共聚物。化学共聚法合成的热塑性弹性体种类繁多,目前体 量最大的是苯乙烯类 TPE-S,其次是聚氨酯类 TPU,此外 TPEE、TPAE 等新兴种类也 发展迅速,应用领域不断丰富。


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