工程塑料發(fā)展概述
[概念]
工程塑料是指一類可以作為結構材料,在較寬的溫度范圍內(nèi)承受機械應力,在較為苛刻的化學物理環(huán)境中使用的高性能的高分子材料。換言之,一般指能承受一定的外力作用,并有良好的機械性能和尺寸穩(wěn)定性,在高、低溫下仍能保持其優(yōu)良性能,可以作為工程結構件的塑料。其相對于通用塑料有更強的環(huán)境承受性和適應性。
[分類]
根據(jù)性能和應用范圍,一般可分為通用工程塑料和特種工程塑料。按照使用溫度分,一般使用溫度在150℃以下為通用工程塑料(一般為100℃―150℃),超過150℃為特種工程塑料,特種工程塑料又分為150―250℃類(含通用工程塑料的復合物在內(nèi))和250℃以上類。使用溫度越高,則價格也隨之提高。按用途分類,工程塑料的用途大致分為:一是有強度,耐藥品性,耐磨耗性等要求的功能部件;另一種是有收縮率、尺寸精度、外觀等要求的機械零件。一般講:前者為結晶性工程塑料,后者為非結晶性工程塑料。實際應用時往往要求具有兩者兼?zhèn)涞男阅?。采用玻璃纖維(GF)或碳纖維(CF)增強的工程塑料更適合這種要求。
通用性工程塑料主要包括聚酰胺(尼龍,Polyamide,PA)、聚縮醛/聚甲醛(Polyacetal,Polyoxymethylene,POM)、聚碳酸酯(Polycarbonate,PC)、聚(芳基)酯(PET,PBT)、改性聚苯醚(PolyphenyleneOxide,改性PPE/PPO)、聚苯硫醚(PolyphenyleneSulfide,PPS),以及超高分子量聚乙烯、甲基戊烯聚合物、乙烯醇共聚物等。特種工程塑料中非交聯(lián)型有聚砜、聚醚砜、聚苯硫醚、聚芳酯、聚酰亞胺、聚醚醚酮、氟樹脂等,交聯(lián)型有聚氨基雙馬來酰胺、聚三嗪、交聯(lián)聚酰亞胺、耐熱環(huán)氧樹脂等;特種工程塑料工業(yè)化的主要品種有聚酰亞胺(PI)、聚酰胺酰亞胺(PAI)、聚醚酰亞胺(PEI)、聚芳酯(U-polymer)、聚苯硫醚(PPS)、聚砜(PSF)、聚醚砜(PES)、聚醚醚酮(PEEK)等。有些通用塑料經(jīng)改性使其升級或工程化后,性能接近于通用工程塑料,如改性聚丙烯(PP)、改性苯乙烯系列聚合物(ABS,SAN等)和超高分子量聚乙烯,可以稱為準工程塑料。較特殊者還有強度弱、耐熱、耐藥品性優(yōu)的氟素塑膠,耐熱性優(yōu)的硅溶融化合物、聚雙馬來酰亞胺(Polybismaleimide)、改性蜜胺塑膠、BT樹脂(BTResin)、液晶塑膠(LCP)等。
[性能]
與通用塑料相比,工程塑料具有優(yōu)異的機械性能、耐磨性、耐熱性、耐化學性、電性能和尺寸穩(wěn)定性等。工程塑料比金屬材料輕;易成型加工,成型能耗少;可以代替某些金屬做結構材料使用,成為當今**塑料工業(yè)發(fā)展中增長速度*快的材料。因為化學構造不同,故耐藥品性、摩擦特性、電、機械性能等也有若干差異。并且由于成型性不同,有適用于任何成型方式者,亦有只能以某種成型方式加工者,造成應用上的受限。可采用通常的塑料加工方法加工成各種制品,還可通過增韌技術、嵌段共聚或幾種聚合物混煉等方法制成高分子共混物,以改進性能,使其抗沖擊強度接近金屬。熱硬化型的工程塑膠,其耐沖擊性較差,因此大多添加玻璃纖維。工程塑膠除了聚碳酸酯等耐沖擊性大者外,通常具有延伸率小、硬、脆的性質,但若添加20~30%的玻璃纖維,則可有所改善。
工程塑料其特性主要有:①密度小,1.0―2.0,一般為鋼鐵的1/6,銅的1/9~1/5,鋁的1/2,減輕重量效果大;②比強度高,用玻璃纖維增強的工程塑料,其抗張強度與質量之比達1700~4000,而鋼材僅為1600左右;抗沖擊、抗疲勞性能優(yōu)良;耐磨,具自潤滑性,可減低摩擦系數(shù);③耐熱性和尺寸穩(wěn)定性高;隔熱件優(yōu)良,導熱系數(shù)約為鐵的百分之一,銅的千分之二以下;④電絕緣性優(yōu)良;⑤化學穩(wěn)定性好,對酸、堿以及一般有機溶劑均有良好耐腐蝕性;⑥可以自由著色;⑦加工性好,生產(chǎn)效率高;⑧容易與玻璃纖維及各種填料復合;⑨可降低成本、節(jié)約資源和能源。
[市場]
工程塑料與通用塑料相比,機械性能高,耐熱性好,附加值高,價格相當于通用樹脂的3~4倍,但市場容量小。**五大通用熱塑性工程塑料只占塑料總產(chǎn)量的2.7%。**范圍內(nèi),五大通用工程塑料中需求量*大的是PA,向下依次是PC、POM、PBT/PET和MPPO;我國PC的消費量要大于PA。但近年來由于相關產(chǎn)業(yè)的發(fā)展和工程塑料優(yōu)異性能的不可代替性,其已成為發(fā)展*快的塑料品種,并有著越來越大的市場份額和應用領域。
[應用、意義]
由于工程塑料具有優(yōu)異性能,也更加符合節(jié)能*潮流,近年來工程塑料已被廣泛應用于電子電氣、汽車、建筑、辦公設備、機械、航空航天等行業(yè),以塑代鋼、以塑代木已成為**流行趨勢。例如工程塑料中汽車、電子電氣方面的應用占一半以上,而通用塑料的主要用途是擠出成型(51%)和非工業(yè)性制品(21%)。工程塑料已成為當今**塑料工業(yè)中增長速度*快的領域,其發(fā)展不僅對國家支柱產(chǎn)業(yè)和現(xiàn)代**技術產(chǎn)業(yè)起著支撐作用,同時也推動傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)改造和產(chǎn)品結構的調(diào)整。
國外市場走向
國外市場需求轉好。美國工程塑料市場將快速復蘇,F(xiàn)reedonia預測,未來5年美國市場工程塑料需求增速,將達到年均3.5%的水平,到2010年其需求量將達247萬t。而2000~2005年美國市場工程塑料的需求年均增速僅為0.8%。其增速拐點的出現(xiàn),主要受益于電力和電子市場(工程塑料*大的終端用戶)的復蘇。同時大機動車市場每輛車中工程塑料用量的增加,也刺激了工程塑料需求的復蘇。Freedonia稱,聚碳酸酯的需求將以年均4.2%的速度增長,其需求量將從2005年的42萬t增至2010年的52萬t。該市場主要將受到商業(yè)機械、*療產(chǎn)品、天窗及玻璃窗領域需求量增長的刺激。而ABS和聚甲醛的需求增速則較為緩慢,不過一些需求量基數(shù)較小的工程塑料的需求增速則較快,這些工程塑料包括聚苯硫醚、聚酰亞胺和聚砜等。
我國塑料行業(yè)產(chǎn)業(yè)政策
“十一五”期間,我國政府將致力于資源節(jié)約、環(huán)境友好型和諧社會的建設,通過實施以自主**為核心的中長期經(jīng)濟發(fā)展規(guī)劃,突破制約我國長期發(fā)展的資源能源短缺問題,使經(jīng)濟建設走上**協(xié)調(diào)可持續(xù)發(fā)展的軌道。我國在“九五”、“十五”期間都將“工程塑料生產(chǎn)技術及裝備和通用塑料高性能化”作為國家優(yōu)先發(fā)展的**技術產(chǎn)業(yè)化項目;“十一五”期間,國家仍將“復合材料、功能性高分子材料、工程塑料及低成本化、新型塑料合金生產(chǎn)”作為產(chǎn)業(yè)結構調(diào)整的鼓勵類項目。
我國工程塑料發(fā)展現(xiàn)狀
2006年我國工程塑料消費量和產(chǎn)能保持了快速增長,今后仍將保持良好發(fā)展趨勢??偟恼f來,我國工程塑料消費市場很大,并且增長迅速;國內(nèi)產(chǎn)量嚴重不足,特別是中**產(chǎn)品嚴重依賴進口;有一定的技術積累,但產(chǎn)業(yè)化明顯緩慢。
[發(fā)展現(xiàn)狀]
我國工程塑料的發(fā)展總體上處于初級階段的高速增長期。近年來,在相關產(chǎn)業(yè)帶動下,我國工程塑料產(chǎn)業(yè)呈現(xiàn)良好的發(fā)展前景。從總體上看,近十年來我國工程塑料產(chǎn)業(yè)獲得了一定的發(fā)展,然而我國工程塑料產(chǎn)業(yè)仍處于初級發(fā)展階段,與國外相比還有10~20年的差距,但我國工程塑料產(chǎn)業(yè)發(fā)展前景廣闊,即將迎來快速增長期。近年來,隨著我國國民經(jīng)濟的快速發(fā)展尤其是汽車、電子電器等制造業(yè)的快速發(fā)展使得工程塑料得以迅猛發(fā)展,生產(chǎn)能力不斷提高,品種也在增加,但仍然滿足不了市場需求,大部分中**產(chǎn)品仍然采用進口原料。我國不應走國外老路,而是應抓住機遇,瞄準中**市場實現(xiàn)跨越式發(fā)展。建議石油石化業(yè)界有實力的大企業(yè)抓住機遇積極進入這一領域,將目光瞄準中、**市場,爭取跨躍式發(fā)展。
圖1-1 近年來我國五大工程塑料消費量
圖1-2 近年來我國五大工程塑料生產(chǎn)量
圖1-3 近年來我國五大工程塑料進口量
圖1-4 近年來我國五大工程塑料消費/進口/自產(chǎn)量比較
圖1-5 2002-2006年工程塑料進口情況 單位:萬噸
圖1-6 近年來我國工程塑料出口情況 單位:萬噸
(注:圖1-1至1-6中PET用作工程塑料所占比例較小,實列數(shù)值為其樹脂量)[我國工程塑料消費現(xiàn)狀、消費結構]
中國工程塑料消費目前正處在快速增長期,國內(nèi)自供能力明顯不足。
行業(yè)分析顯示,由于在許多領域的應用具有不可替代性,近年來我國工程塑料的用量、應用需求增勢迅猛?!笆濉逼陂g,我國工程塑料消費量以年均26.2%的高速度增長,成為**上*大的工程塑料進口國。2006年,國內(nèi)聚碳酸酯消費量約82萬噸,聚甲醛消費量超過22萬噸,特種工程塑料聚醚醚酮消費量達1.2萬噸。受國家宏觀調(diào)控和石油價格的影響,2007年中國塑料行業(yè)的發(fā)展速度理性地減緩,消費增長速度會從過去幾年的百分之十幾下降為8%~10%,但生產(chǎn)能力還將維持兩位數(shù)的增長。工程塑料市場也會不同程度受到影響,但增長幅度仍高于2006年,預計整體增長幅度為15%~18%。預計到2010年,國內(nèi)工程塑料總需求量將近170萬噸。由于利潤率較高,專家預測我國工程塑料產(chǎn)業(yè)將迎來快速增長期,預計“十一五”期間年均消費量也將增長18%。
圖2我國五大工程塑料產(chǎn)品消費量及需求量預測據(jù)不完全統(tǒng)計,近5年來,國內(nèi)通用的五大工程塑料市場需求保持30.3%的速度增長。但總體上國產(chǎn)工程塑料供給嚴重不足,國內(nèi)自給率不到20%,遠遠不能滿足國民經(jīng)濟發(fā)展的需要,每年進口量已占**貿(mào)易總量的30%以上。據(jù)海關統(tǒng)計顯示,2001~2005年,中國五大通用工程塑料進口量年均增速達22.4%,2005年進口量達到122.1萬噸。工程塑料進口增加的原因是中國對工程塑料的消耗迅速增長,而國內(nèi)生產(chǎn)又相對滯后。中國的工程塑料行業(yè)仍處在初級階段,生產(chǎn)水平低,生產(chǎn)設備規(guī)模小,生產(chǎn)種類有限。國內(nèi)目前工程塑料的年產(chǎn)量只能滿足需求的不到28.7%。工程塑料的國內(nèi)生產(chǎn)正在加速,估計在今后5年,增長率將達到13.5%。盡管到2010年國內(nèi)產(chǎn)量將翻倍,但國內(nèi)生產(chǎn)量相對消耗量的不足將會擴大。預計“十一五”期間中國工程塑料消費年均增速將保持18%,國內(nèi)供給仍將嚴重不足。有趣的是,中國工程塑料的出口增幅大于進口增幅。今后5年出口的年均增長率估計會達到10.6%。
2005年我國通用工程塑料產(chǎn)量年均遞增達到37.62%,但總量只是當年消費量的69.05%,其中,PET生產(chǎn)、消費所占比重*大,增長也較快;另外聚甲醛、聚酰胺的增長也很快,PBT也有較大增長。但聚碳酸酯沒有大的增長,聚苯醚國內(nèi)至今沒有生產(chǎn)。因此這些產(chǎn)品消費的增長主要還是靠進口來解決的,聚碳酸酯近年來進口量增長很快,平均年遞增達到了25.68%,PBT和聚甲醛進口量也有增加。2005年除了PET工程塑料的消費增長還比較快外,其他的工程塑料均增長不大,進口量基本持平,有的還有所下降。表明我國工程塑料在國內(nèi)宏觀調(diào)控的情況下,其消費水平已達到了一個較為穩(wěn)定的階段。這也表明,今后我國通用工程塑料的競爭,已經(jīng)不是再在數(shù)量上的競爭,而是主要在品種和質量上的競爭。
近年來,工程塑料以其優(yōu)異的性能獲得了越加廣泛的應用。電子、通訊、汽車、建材、辦公用品、航空航天等領域迅速發(fā)展,成為拉動中國工程塑料消費快速增長的直接動力。中國的電子電器、汽車工業(yè)是工程塑料的主要終端用戶。目前,在工程塑料消費構成中,電子行業(yè)占30%左右,汽車制造業(yè)占10%。同時,工程塑料已占轎車總質量的20%。專家預測,“十一五”期間,電子通訊、汽車、建材、辦公器材、生活用品等,仍然是拉動工程塑料快速發(fā)展的動力;**包裝材料、體育健身器材和*療器械行業(yè)也將是增長幅度較大的市場;玩具行業(yè)由于PVC受到限制使用,有可能轉為使用工程塑料;特種工程塑料用量會有所增加。
[工程塑料市價行情]
總體上說來,由于不同大類內(nèi)細分的小類產(chǎn)品型號、產(chǎn)品產(chǎn)地、銷售地、原材/能耗價格、不同時期供銷/消費行情的不同,工程塑料市價、行情也有不同的變化。例如余姚塑料城工程塑料經(jīng)歷了2005年第三季市場成交欠佳,整體行情下滑,部分品種跌幅較大的行情之后,2006年工程塑料價格也有較大幅度的升降變化;2007上半年工程塑料市場較為平穩(wěn)。
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表1余姚塑料城工程塑料市場主流報價
圖3-1 余姚塑料城工程塑料PA市場主流報價
圖3-2 余姚塑料城工程塑料PC市場主流報價
圖3-3 余姚塑料城工程塑料POM市場主流報價
圖3-4 余姚塑料城工程塑料PMMA市場主流報價[我國通用工程塑料研發(fā)、生產(chǎn)和行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀]
中國化工集團公司、云天化集團公司、神馬集團公司等是較早介入工程塑料產(chǎn)業(yè)的企業(yè),為我國工程塑料發(fā)展奠定了基礎。至2004年,中國工程塑料生產(chǎn)企業(yè)已達300多家,主要樹脂品種ABS樹脂生產(chǎn)能力接近60萬噸,PA、PBT、POM生產(chǎn)能力接近20萬噸,改性樹脂生產(chǎn)能力超過62萬噸,跨入**工程塑料生產(chǎn)大國行列。特別是中國化工集團公司已經(jīng)或正在建設PBT、PC、POM、MPPO等生產(chǎn)裝置,成為發(fā)展工程塑料產(chǎn)業(yè)的領頭羊。但總體而言,有實力的企業(yè)進入工程塑料領域遲緩。我國石油石化行業(yè)里有優(yōu)勢的大企業(yè)正**進入工程塑料領域,據(jù)了解,吉化、燕化、石煉化等企業(yè)正在與外商洽談合作,即將進入工程塑料行業(yè)。
但也有不足的方面?,F(xiàn)階段,我國工程塑料技術研發(fā)還集中在將通用塑料工程化、工程塑料高性能化和低成本化方面,對于基礎樹脂合成研究較少,造成樹脂和改性生產(chǎn)裝置規(guī)模小、工藝技術落后,以及品種單調(diào)、品牌少、檔次低。而企業(yè)大多利用改性造粒技術將通用塑料工程化、合金化,其產(chǎn)品多為通用工程塑料改性樹脂。工程塑料樹脂的工業(yè)化合成生產(chǎn)停滯不前,這與國內(nèi)蓬勃發(fā)展的市場需求不相適應。另一方面,對市場需求量大的中**產(chǎn)品,如光盤用聚碳酸酯、熱塑性聚酯彈性體等產(chǎn)不足需。從生產(chǎn)規(guī)???,國外工程塑料年產(chǎn)能力*低為5萬噸,而我國大多為千噸級裝置或工業(yè)化試驗裝置,難以實現(xiàn)規(guī)模經(jīng)濟,使得產(chǎn)品性能或價格都無法與進口產(chǎn)品競爭。在企業(yè)分布方面,由于從事基礎樹脂生產(chǎn)的企業(yè)少,而從事工程塑料改性的企業(yè)多,在源頭上很大程度上制約了國內(nèi)工程塑料的發(fā)展。近年來由于原料價格的上漲和可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的提出,尼龍和PBT使用再生料的情況較為普遍,但產(chǎn)品質量亟待規(guī)范。
[我國特種工程塑料研發(fā)、生產(chǎn)現(xiàn)狀]
我國特種工程塑料產(chǎn)業(yè)與國外的差距主要表現(xiàn)在產(chǎn)業(yè)化進程緩慢。其研究成果并不落后于****水平,但從實驗室研究走向產(chǎn)業(yè)化的時間卻與國外相差了幾十年。但近年來隨著我國產(chǎn)業(yè)化意識的增強和進程的推進,已有所改善,并參與了**合作。
[我國工程塑料行業(yè)存在的問題]
我國工程塑料行業(yè)存在很多問題,這直接制約了我國工程塑料的產(chǎn)業(yè)化、規(guī)?;?、市場化、高效化、品牌化發(fā)展道路。一是產(chǎn)業(yè)化進程慢,這與我國傳統(tǒng)的產(chǎn)研分離格局和資金的投入不足有很大關系。二是科研投入嚴重不足,不能開發(fā)自主**的工藝技術。三是現(xiàn)有樹脂和改性生產(chǎn)裝置規(guī)模小,工藝技術落后,品種牌號少,檔次低;難以實現(xiàn)規(guī)模經(jīng)濟,并且目前國內(nèi)工程塑料生產(chǎn)裝置開工率很低,工程塑料無論是產(chǎn)品性能或價格都無法與進口產(chǎn)品競爭。四是產(chǎn)品種類相對集中。主要側重于該性方面,而基礎樹脂國內(nèi)牌號少,進口量大,在很大程度上制約了我國工程塑料的發(fā)展,使國內(nèi)企業(yè)陷入中低檔原料價格競爭的怪圈。
另一方面,隨著**經(jīng)濟**化趨勢和我國加入世貿(mào),我國經(jīng)濟和行業(yè)面臨的機會與挑戰(zhàn)同在。我國工程塑料業(yè)發(fā)展有點“內(nèi)憂外患”,一方面國外公司利用各種準入制度設置市場壁壘,造成不公平競爭,給仍處于發(fā)展階段的中國企業(yè)造成了不小的壓力,使國產(chǎn)的原料和制品處于劣勢地位;另一方面國內(nèi)中小企業(yè)居多,市場秩序混亂,缺乏相應技術標準,產(chǎn)品魚目混珠。這兩方面的因素嚴重制約了行業(yè)的健康發(fā)展。而在**中求發(fā)展是工程塑料業(yè)健康發(fā)展的必由之路,這要求企業(yè)完善標準加強合作、加強聯(lián)通增強實力、強化產(chǎn)業(yè)鏈觀念。
同時面臨國外的挑戰(zhàn)。由于看好中國國內(nèi)巨大的市場需求,外國公司近來紛紛加強在中國進行本土化開發(fā)并不斷擴大生產(chǎn)規(guī)模。到目前為止,幾乎所有**性大企業(yè)都在國內(nèi)建立了改性工廠和樹脂廠,如帝斯曼公司在江蘇江陰建設的高黏度尼龍裝置,美國Dupont和日本AsahiKaseiChemicals兩家公司組成的張家港合資企業(yè)及美國Ticona、日本Polyplastics和MitsubishiGasChemical等3家公司組成的南通合資企業(yè)建設的各2萬噸/年聚甲醛裝置(計劃還要各擴建到6萬噸/年),德國Bayer公司在上海漕涇建設的20萬噸/年聚碳酸酯裝置,日本帝人公司在浙江嘉興建設的5萬噸/年聚碳酸酯裝置和日本三菱瓦斯化學建設的l0萬噸/年聚碳酸酯裝置,德國朗盛公司在無錫建設的4萬噸/年PBT/PET裝置等。這些舉措都是跨國公司以強化市場地位、優(yōu)化資源配置為目的的**化運營。大量跨國公司登陸使市場競爭進一步加劇。而國內(nèi)企業(yè)在掌握工程塑料的工業(yè)化生產(chǎn)技術,組織大規(guī)模生產(chǎn)方面尚有較長的路要走。因此,國內(nèi)工程塑料行業(yè)面臨的是日益激烈的**化競爭,這就迫使國內(nèi)生產(chǎn)廠要整合資源,不斷提升產(chǎn)品技術含量,加強服務意識與市場開發(fā)力度,增加研發(fā)力量的投入,避免由于低水平的重復投入與低價無序競爭造成有限資源的極大浪費。
發(fā)展趨勢
隨著工程塑料的研制、開發(fā)和專用化的進展,其應用領域將不斷擴大,市場前景十分廣闊。行業(yè)發(fā)展出現(xiàn)新動向,汽車、電子電氣是工程塑料的重要應用領域。2006年工程塑料在這兩個市場獲得進一步發(fā)展的同時,整個行業(yè)的市場競爭變得更加白熱化和**化,部分加工企業(yè)的盈利能力亟待加強。其發(fā)展趨勢還主要體現(xiàn)在以下幾方面:1)通用塑料工程化、工程塑料高性能化和低成本化,將成為今后發(fā)展的主要趨勢。由于采用新單體合成塑料新品種難度高、周期長、投資大、收效慢,20世紀80年代后期已呈減少趨勢,短期內(nèi)難有太多新品種面市,主要在現(xiàn)有的聚合物和單體的基礎上經(jīng)過特種催化劑改變結構或特殊工藝來實現(xiàn)其在合金化、共混、改性等方向制成新品種材料,以滿足市場的不同需求。2)環(huán)境問題是科學發(fā)展觀中持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的重要一環(huán)。今后開發(fā)產(chǎn)品時,不僅要考慮經(jīng)濟效益,同時要考慮環(huán)境因素,必須以節(jié)能、省料和有利*為前提。另外,塑料廢棄物的有效回收利用將成為塑料工程的重要課題,特別是工程塑料的回收利用,肯定是將來發(fā)展的一個熱點。3)聚合物改性中,納米材料的應用、液晶材料的原位復合都會給塑料行業(yè)帶來極大的影響。今后納米技術的研究是不可缺少的部分,可能會給工程塑料行業(yè)發(fā)展帶來意想不到的結果。4)工程塑料的發(fā)展,一方面要依靠自己的力量,另一方面也要利用國外的技術與資金,關鍵是把各方面的力量集中起來,形成合力,才能形成較大規(guī)模的工業(yè)化生產(chǎn)。
技術是企業(yè)、行業(yè)發(fā)展的力量源泉,也是提高附加值的*有效手段。目前我國工程塑料技術有以下幾方面發(fā)展趨勢。除了通用塑料工程塑料化、工程塑料高性能化、特種工程塑料低成本化、納米復合技術將給工程塑料帶來新機之外,開發(fā)新型高效助劑也是改性工程塑料的重要發(fā)展方向,改性工程塑料涉及的助劑除了塑料加工常用的助劑如熱穩(wěn)定劑、抗氧劑、紫外吸收劑、成核劑、抗靜電劑、分散劑和阻燃劑等外,增韌劑、阻燃增效劑、合金相容劑(界面相容劑)等對改性工程塑料也是非常關鍵的。另外幾種新技術的應用對工程塑料的功能化和提高其附加值、降低成本也會大有裨益:1.等離子體對高分子的表面改性;2.微發(fā)泡注塑成型;3.夾芯成型工藝;4.納米復合材料技術;5.全生物降解塑料。對產(chǎn)品來說,工程塑料使用的精細化、易回收化將也是一種大趨勢。
工程塑料產(chǎn)業(yè)化的發(fā)展也得益于生產(chǎn)工藝和設備的優(yōu)化。比如,一些科技含量高、性能好、價格相對適中的塑機類型,如特大型、精密、專用注塑機的良好的發(fā)展前景對工塑行業(yè)會有很好的發(fā)展促進作用。
產(chǎn)品**
**是一個行業(yè)、企業(yè)生生不息的不竭動力;提高我國工塑行業(yè)、企業(yè)的產(chǎn)品**能力對提高我國企業(yè)競爭力,創(chuàng)建民族品牌都是至關重要的。新品種的開發(fā)涉及到賦予材料新的性能和應用領域等。例如導電工程塑料、透明工塑、高性能工塑類油漆涂料,以及新的產(chǎn)品化應用等。
國外在產(chǎn)品研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化這方面做得比較好。例如日本推出多種新型工程塑料。2006年出光興產(chǎn)(IdcmitsuKosan)開發(fā)出**水平的熱塑性耐熱透明PC樹脂“TufsctHR”,用于光學和電子材料。該產(chǎn)品耐熱溫度超過250℃。玻化溫度為150-270℃。易格斯新近推出了一款可完全拆卸的工程塑料基座軸承。其免潤滑軸承的兩個部分(即外殼和球形帽)可以用手方便地拆開,大大節(jié)約了安裝時間,而且更加方便。用于靜態(tài)大負載的新型工程塑料基座軸承比不銹鋼軸承輕五倍。另外,與鋼材不同這種工程塑料軸承還能有效減小振動。與所有“igubal”高性能工程塑料軸承一樣.這款基座軸承也具有干運行,免維護的優(yōu)點。這種工程塑料基座軸承已經(jīng)可以現(xiàn)貨供應。典型應用包括傳送帶及物料輸送系統(tǒng).同時還包括一些其它領域,如外部百葉窗、游泳池設備、污水處理廠和太陽能發(fā)電廠等。日本專門成形塑料材料的大成塑料公司開發(fā)出新的金屬與工程塑料一體成形技術,此技術是把用于鋁與工程塑料接合的納米成型技術(NMT)擴大到應用于銅,鎂合金等,期待應用在各種散熱用材料。NMT是將鋁薄板與PBT、PPS等工程塑料一體化的技術,即把鋁表面的銹,油脂去除后,用獨特的溶液進行表面處理,賦予鋁材料20~30nm的小孔,然后將鋁材料放入模具內(nèi)進行射出成形,使樹脂進入小孔中而固化,因此有強固的接合作用,具有能夠把螺絲與外殼一體成形的優(yōu)點。這種材料具有遮蔽電磁波及輕量化的功能,預料不久將在移動電話、PDA、筆記本電腦等便攜式電子產(chǎn)品中得到應用。目前除了Sony公司的DataProjecor已經(jīng)采用外,國內(nèi)外的家電、汽車等也有許多公司正在接洽中。
[發(fā)展建議]
“十一五”強調(diào)要以“科學發(fā)展觀”統(tǒng)領全局。企業(yè)要轉變發(fā)展觀念,**發(fā)展模式,使增長方式由粗放型向集約型轉變。這意味著要從過度依賴資金、自然資源和環(huán)境的投入,以量擴張實現(xiàn)增長,轉向依靠提高勞動生產(chǎn)率和技術進步,提高效率獲取經(jīng)濟增長。企業(yè)必須以市場為導向,加大科技投入,加強產(chǎn)、學、研合作,形成有利于技術**和科技成果轉化的有效運行機制。要開發(fā)有自主知識產(chǎn)權的新產(chǎn)品,加強引進**設備的消化吸收和**工作,提高塑料機械及成套設備的整體水平。加強應用研究,開發(fā)適銷對路的新產(chǎn)品,開拓新的應用領域,努力提高塑料對金屬的使用比例,加快“以塑代鋼”、“以塑代木”的步伐,從而節(jié)省資源與能源。并且,要重視塑料生產(chǎn)、使用過程中的三廢污染問題,利用新技術搞好*治理;加強對廢舊塑料的回收利用,做到經(jīng)濟、社會、環(huán)境協(xié)調(diào)發(fā)展。此外,要加強**間的技術交流與合作,采用新的生產(chǎn)方式和經(jīng)營管理模式,擴大市場占有率。
實現(xiàn)我國工程塑料業(yè)的快速發(fā)展必須抓住機遇科學發(fā)展。目前,國內(nèi)樹脂合成力量正在增強,具有塑料改性、助劑、塑機模具、加工應用等完整的產(chǎn)業(yè)鏈及相應的基礎。但是,技術裝備水平相對較低,缺乏自主核心技術,產(chǎn)品結構不夠合理,專用料比例低,中低檔產(chǎn)品偏多。另外,經(jīng)營處理水平和勞動生產(chǎn)率不高,產(chǎn)業(yè)集中度低,區(qū)域發(fā)展不平衡。因此,建議依靠技術進步提高裝備水平,加快結構調(diào)整,促進行業(yè)發(fā)展。
中國塑料加工工業(yè)協(xié)會改性塑料專業(yè)委員會透露,“十一五”期間改性塑料行業(yè)的發(fā)展重點是通用塑料的工程化和工程塑料的高性能化。業(yè)界專家也建議,我國發(fā)展工程塑料產(chǎn)業(yè),應緊緊圍繞市場需求,依托國內(nèi)已有的自主技術,在中**尋求突破。即今后我國工程塑料的發(fā)展應優(yōu)先瞄準中**市場,同時實力企業(yè)應成為產(chǎn)業(yè)投資主體。另一方面國內(nèi)巨大的市場需求為國內(nèi)企業(yè)趕超**巨頭提供了可能。我國發(fā)展工程塑料不能走國外的老路,應瞄準中、**市場,從以下幾個方面致力于縮小與國外的差距。一是加強**間的交流與合作。二是堅持樹脂、改性一體化的發(fā)展模式。工程塑料具有產(chǎn)量噸位較小、品種牌號較多、客戶要求苛刻等特點,適合原料、樹脂、改性合金一體化發(fā)展。一般靠改性合金料打開市場,實施“后推戰(zhàn)略”發(fā)展樹脂生產(chǎn)。有實力的公司要立足自有原料,降低生產(chǎn)成本。樹脂合成企業(yè)必須重視延伸產(chǎn)業(yè)鏈,開發(fā)專用料和共混合金化,并創(chuàng)立自己的品牌,以掌握市場主動權。三是拓寬發(fā)展空間。在樹脂合成方面,進一步深入開發(fā)研究,提高工藝技術水平,實現(xiàn)規(guī)模生產(chǎn)。PA、PBT、POM和ABS在新建、改擴建過程中,要注意采用新技術和引進國外**工藝,技術水平與裝置規(guī)模應力求與國外接軌,生產(chǎn)規(guī)模分別不小于5萬噸/年、5萬噸/年、4萬噸/年和10萬噸/年(本體法除外)。抓好應用研究與市場開發(fā)工作,同時加強國內(nèi)原材料的配套供應能力,如己內(nèi)酰胺、1,4-丁二醇、雙酚A、碳酸二苯酯、對二氯苯、丙烯腈、己二腈等樹脂單體。
我國石油石化行業(yè)里的大企業(yè)可以**進入工程塑料領域,發(fā)揮技術、人才、資金、原料、營銷等多方面優(yōu)勢,以確立我國在**工程塑料領域中的地位。有實力的大企業(yè)進入工程塑料產(chǎn)業(yè),可以增加研發(fā)投入,產(chǎn)學研結合,自主開發(fā),自主**,增強企業(yè)核心競爭能力,擴大市場占有率,還可以節(jié)約資源能源,建立和諧發(fā)展機制,防止低水平重復建設,防止無序競爭?,F(xiàn)有的中小企業(yè)則可在自愿原則下組建企業(yè)戰(zhàn)略聯(lián)盟,發(fā)揮各自優(yōu)勢,也可以通過兼并、資產(chǎn)重組,形成一些具體產(chǎn)品的龍頭企業(yè)。
加快我國工程塑料的工業(yè)化開發(fā),是當前國內(nèi)發(fā)展工程塑料的主要關鍵,主要應從以下幾個方面進行:(一)政策扶持;國家應采用特殊的優(yōu)惠政策扶植國內(nèi)建設自主知識產(chǎn)權的工程塑料生產(chǎn)建設裝置,包括投資、貼息及稅收等方面的傾斜。(二)結合國外經(jīng)驗建設大型裝置;國內(nèi)有一些工程塑料的小型生產(chǎn)裝置,企業(yè)已掌握生產(chǎn)技術,或已有小試的科研成果,但缺乏工業(yè)化的技術。完全依靠自己的力量來解決產(chǎn)業(yè)化問題,時間較長,不能滿足需要??梢钥紤]利用國外的工業(yè)化開發(fā)資源,同國外有經(jīng)驗的工程公司合作,用我們自主開發(fā)的技術,結合國外工程開發(fā)的經(jīng)驗,直接建設大型的生產(chǎn)裝置。(三)成立專項資金;國家有關部門應集中成立工程塑料專項開發(fā)基金,集中力量,加大力度,支持工程塑料的科研開發(fā)。并在政策法規(guī)上做好知識產(chǎn)權的保護及對主要***的獎勵。
總之,工程塑料產(chǎn)業(yè)是技術密集形產(chǎn)業(yè),集合了聚合技術、改性合金化技術、工程設計放大技術、加工應用技術等多種**技術,集中體現(xiàn)了一個國家在新材料領域的技術發(fā)展水平,國內(nèi)大中型企業(yè)要想在競爭激烈的工程塑料市場爭得一席之地,就必須堅持高起點、高質量、高水平發(fā)展,重視產(chǎn)業(yè)鏈的延伸,走原料開發(fā)、樹脂合成與改性一體化路線,加大投資力度,瞄準高中端市場。提高自主**能力,轉變經(jīng)濟增長方式,發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟,走新型節(jié)約化道路,將成為工程塑料行業(yè)今后發(fā)展的主要戰(zhàn)略目標。
[發(fā)展前景]
工程塑料是當前塑料工業(yè)中發(fā)展*快的品種,我國擁有**上*大的工程塑料潛在消費市場,為工程塑料提供了極好的發(fā)展機遇,相關企業(yè)要好好把握這一機遇。我國工程塑料的制造能力正在迅速增強,通過爭取國家政策支持、加強自身實力,多方共同努力解內(nèi)憂除外患,將會進入一個更快速的發(fā)展階段。工程塑料新品不斷增加,在不斷開拓應用領域,并由于生產(chǎn)裝置的擴大和生產(chǎn)效率的提高,成本逐漸降低。未來數(shù)年內(nèi)工程塑料市場需求量還將持續(xù)快速地增長,我國的工程塑料產(chǎn)業(yè)將步入產(chǎn)需兩旺的佳境。同時預計到“十一五”末期將達到以下目標:1)原料樹脂需求增長。PA樹脂50萬噸、PC樹脂150萬噸、POM樹脂30萬噸、PBT樹脂20萬噸、PPO樹脂5萬噸、特種工程塑料樹脂3.3萬噸,工程塑料總需求量266萬噸。到2010年國內(nèi)(包括外資公司)五大工程塑料樹脂和ABS樹脂生產(chǎn)能力分別達到130萬噸和360萬噸,產(chǎn)量分別達到90萬噸和300萬噸,國內(nèi)工程塑料改性能力240萬噸,產(chǎn)量預計可達160萬噸,市場占有率分別達到43%、70%和83%;工程塑料原料樹脂產(chǎn)值250億元,改性工程塑料產(chǎn)值500億元,加上配套的助劑、加工機械、模具制造等,形成1000億產(chǎn)值的工程塑料生產(chǎn)體系。2)工程塑料產(chǎn)業(yè)基本建立,**競爭能力提高。扭轉過分依賴海外進口的被動局面,同時一些樹脂和改性產(chǎn)品出口參與**競爭,工程塑料行業(yè)成為我國石油和化學工業(yè)結構調(diào)整中新的經(jīng)濟增長點;中國的工程塑料出口量達到總產(chǎn)量的10%,國內(nèi)樹脂自給率達到40%。
目前國內(nèi)部分優(yōu)勢企業(yè)在共混改性、塑料合金、無鹵阻燃、納米復合材料、多功能*稀土助劑和部分特種工程塑料的研制開發(fā)方面,不但具有技術優(yōu)勢,還享有自主知識權,并實現(xiàn)了工業(yè)化生產(chǎn),甚至部分產(chǎn)品與技術還遠銷海外**國家,這樣的企業(yè)應重點大力扶持,充分發(fā)揮他們的技術優(yōu)勢和產(chǎn)品優(yōu)勢,加強宣傳推廣,擴大應用領域,提高國內(nèi)企業(yè)的市場占有率。
目前社會正朝著注重*、**、健康的方向發(fā)展,節(jié)能與*成為汽車工業(yè)的兩大課題。輕量化、舒適化、節(jié)能化是汽車發(fā)展的*新趨勢,這一趨勢加速了汽車塑料化的進程。國內(nèi)汽車零部件的加工水平正在迅速提高,新的加工設備、加工工藝被大量地采用,從而使工程塑料的應用水平和用量得以不斷地提升。今后工程塑料行業(yè)不再只是單純迎合汽車工業(yè)的發(fā)展,而是作為參與者要在汽車工業(yè)發(fā)展中發(fā)揮更重要的作用。電子電氣向來是工程塑料的主要應用領域,其消耗量占到總用量的40%以上。隨著中國電器產(chǎn)品出口量的逐年增加,工程塑料的用量呈上漲趨勢;中國是**制造業(yè)大國,盡管國內(nèi)產(chǎn)品的技術含量和附加值都還很低,但這并不影響制造業(yè)對工程塑料的巨大需求,特別是迫于成本壓力,市場對材料本土化的要求越來越明顯,這為工程塑料提供了廣闊的應用前景。
通用工程塑料分類介紹
聚酰胺(PA)
聚酰胺(PA)密度小、抗拉強度高、沖擊韌性優(yōu)異,耐磨、自潤滑性好,但易吸水變形;其具有剛柔兼?zhèn)涞男阅芏A得人們的重視,加之加工簡便且效率高、比重輕(只有金屬的1/7)、可以加工成各種制品來代替金屬。聚酰胺在汽車工業(yè)的消費比例*大,大約每輛汽車消耗尼龍制品達3.6~4千克,其次是電子電氣。其在汽車及交通運輸業(yè)主要用于生產(chǎn)汽車零部件,其典型制品有風扇葉片、各種儀表板、汽車電器儀表、冷熱空氣調(diào)節(jié)閥、空氣濾清器等。在電子電器方面主要用于錄音機、錄像機、攝像機、DVD、OA設備的機芯/骨架/支撐件等家用電器及小家電等,以及制造機床電器、泵葉輪、閥座、襯套、軸承、齒輪、傳動輪以及電纜架、電纜護套,變壓器骨架、固定夾、保險盒、空氣開關、接插件、各種線圈骨架、各種電動工具外殼和內(nèi)部構件等。
目前**PA總生產(chǎn)能力約為450萬t/a,需求量達到350萬~360萬t/a,用于增塑劑占57%、醇酸樹脂占17%、不飽和樹脂占17%。而工程塑料所占比例較小。近年來我國改性PA發(fā)展很快,但整體生產(chǎn)水平低,產(chǎn)量少,高附加值、功能化、專用化PA品種少,難以滿足市場需求,每年需大量進口。2006年,中國尼龍進出口貿(mào)易恢復平穩(wěn)增勢,增速較2005年明顯回落。2006年用作工程塑料的尼龍在26萬噸,其中PA6占65%,PA66占27%,長碳鏈尼龍和耐高溫尼龍占8%。PA發(fā)展應立足高起點、大規(guī)模,考慮技術引進或大規(guī)模生產(chǎn)裝置引進。今后國內(nèi)PA的消費熱點依舊是汽車工業(yè),因此要有針對性地開發(fā)汽車用改性PA。
由于受到來自于中國以及亞洲其他國家需求增加的推動,宇部實業(yè)公司已經(jīng)宣布對位于泰國的尼龍6聚合裝置進行擴能。本次擴能產(chǎn)能將增加5萬噸,新產(chǎn)能將于2009年10月投入生產(chǎn)。宇部位于泰國的己內(nèi)酰胺工廠將為新產(chǎn)能提供原料。宇部公司預計尼龍6切片在中國以及亞洲其他國家的年需求增長將接近10%。宇部公司的錦綸6切片主要用于工程塑料,目前的總產(chǎn)能為10.5萬噸/年。其中位于日本的裝置的產(chǎn)能為6萬噸/年,位于泰國和西班牙的產(chǎn)能分別為2.5萬噸/年及2萬噸/年。
我國目前生產(chǎn)的主要品種有PA6、PA66、PA1010、PA1110、PA1111等。中國神馬集團是我國PA產(chǎn)業(yè)的龍頭企業(yè),其投資15億元的20萬t/a尼龍66鹽成套項目于2005年12月開工建設,項目建成后該公司尼龍66鹽的產(chǎn)能擴大到30萬t/a,生產(chǎn)規(guī)模升至**第四位。目前上海杰事杰、溫州俊爾及山東兗州礦務局正在開發(fā)新型耐高溫PA和長碳鏈PA,以替代進口。
從**來看汽車是PA的*大消費市場,PA合金和共混材料應用*多的行業(yè)也是汽車工業(yè)。幾十年來,PA已成功地取代金屬用作汽車內(nèi)飾件、外飾件、車體和機罩下部件。中國工程尼龍的消費結構為電子電器34.8%,汽車25.1%,機械工業(yè)13%,日用五金6.5%,單絲、棕絲4%,尼龍粉末3.1%,尼龍薄膜3.6%,其它9.9%。預計今后幾年隨著汽車工業(yè)的飛速成展和零部件國產(chǎn)化進程加快,用于汽車和體育健身器材的PA會有大幅度的增長,年增長率可達15%~20%。
圖4 近年來我國工程塑料PA消費/進口/自產(chǎn)量比較聚碳酸酯(PC)
聚碳酸酯(PC)具有突出的抗沖擊性能、耐蠕變、尺寸穩(wěn)定性好、耐熱、介電性能優(yōu)良、吸水率低、無毒,在五大工程塑料中**具有良好透明性,也是近年來消費增長速度*快的通用工程塑料。其雖為熱塑性樹脂,但既具有類似有色金屬的強度,同時又兼?zhèn)溲诱剐约皬婍g性,它的沖擊強度極高,用鐵錘敲擊不能被破壞,能經(jīng)受住電視機熒光屏的爆炸,并且透明度又極好,并可施以任何著色;缺點是不耐溶劑,易產(chǎn)生應力開裂。PC廣泛應用于汽車、電子/電氣、建筑、辦公設備、包裝、運動器材、*療保健、非一次性飲用水桶和食品容器等領域,其主要包括各種**燈罩、信號燈,體育館、體育場的透明防護板,采光玻璃,高層建筑玻璃,汽車反射鏡、擋風玻璃板,飛機座艙玻璃,摩托車駕駛**帽等。用量*大的市場是計算機、辦公設備、汽車、玻璃和片材替代品,CD和DVD光盤是*有潛力的市場之一。隨著改性研究的不斷深入,PC正迅速拓展到航空航天、計算機、光盤等高科技領域。隨著PC合金材料的研究不斷進展,將給PC在寬波透光的光學器械、阻燃*的通信電器、表面金屬化的汽車部件、低殘留有害物的儀器、防開裂脆化的*療器械等領域的應用帶來良好的市場前景。
美國、西歐、日本的PC產(chǎn)能約占**總產(chǎn)能的90%。拜耳與上海氯堿化工組建的合資企業(yè)投資5.6億美元正在上?;瘜W工業(yè)園建設PC裝置,一期工程10萬t/a于2006年二季度完工;二期將擴建至20萬t/a,2007-2008年建成。帝人公司在嘉興的5萬t/aPC裝置于2005年5月投產(chǎn),目前已達到滿負荷運轉,計劃2007年形成10萬t/a的生產(chǎn)規(guī)模。旭化成在大連的項目和三菱在上海的PC項目都在實施中;藍星公司建廠計劃也在逐步落實。我國重慶長風化工廠光氣法聚碳酸酯小生產(chǎn)裝置(3000噸/年),幾年來生產(chǎn)情況一直不錯。中藍晨光化工研究院開發(fā)了酯交換法生產(chǎn)聚碳酸酯的技術,目前還只在進行擴大至萬噸裝置的建設。此外,國內(nèi)還有一些企業(yè)與國外合作或采用國產(chǎn)化技術建設規(guī)?;厶妓狨ドa(chǎn)裝置,因此未來幾年我國聚碳酸酯生產(chǎn)將步入新階段,2006年國內(nèi)生產(chǎn)能力增至約25萬噸/年左右,2010將達到50~60萬噸/年。針對我國聚碳酸酯潛力巨大市場,國外有名的聚碳酸酯公司不僅在我國合作建設生產(chǎn)裝置,還在中國臺灣、韓國、新加坡、泰國等國家和地區(qū)建設規(guī)?;b置,相對多裝置投資是針對我國市場的。
PC是工程塑料中消費增長率*高的,連續(xù)8年增長率超過了40%,未來其消費需求仍將保持15%-20%左右的高速增長。隨著光盤、建材和包裝市場的快速發(fā)展,2006年國內(nèi)PC的消費量約在82萬噸左右,2010年將達140萬t。即使國內(nèi)及合資企業(yè)擬建PC項目全部按計劃投產(chǎn),供需缺口依然很大。2006年中國PC出口18.5萬噸,同比增長40.4%,進口90萬噸,同比增長23.1%。從出口流向看,亞洲為中國PC出口主要集中地,占全部出口量的99%。其中,中國香港作為主要轉口地成為*主要出口市場,2006年內(nèi)地共向香港出口PC15.5萬噸,同比增長34.5%,占全部出口量的84%。從進口來源地看,中國PC進口相對分散,國貨出口復進口所占比重較大,且增長迅速。泰國、新加坡、日本、韓國和中國臺灣省是中國進口PC主要產(chǎn)地。國貨出口復進口量僅低于自泰國進口量,同比快速增長58.5%,占全部進口量的13%。中國PC進出口貿(mào)易主要集中在廣東、上海和蘇浙地區(qū)。其中,廣東、上海、浙江為中國PC出口主要貨源地,廣東、上海為主要進口目的地。2006年,自廣東、上海和浙江出口PC分別為10萬噸、5萬噸和3.3萬噸,同比分別增長8.6%、169.9%、68.3%,占全部出口量的98.7%;廣東、上海進口量分別為48.6萬噸和22.2萬噸,同比分別增長15%、49%,占全部進口量的34以上。從企業(yè)類型看,外商投資企業(yè)是中國PC進出口貿(mào)易主力軍,且均保持快速增勢;國有企業(yè)進出口均出現(xiàn)回落。2006年,外商投資企業(yè)出口PC達16.3萬噸,同比增長50.6%,占同期出口總量的87.6%;進口62.9萬噸,同比增長29%,占同期進口總量的70%。國有和私營企業(yè)分別出口8364噸和8568噸,同比分別增長146.4%和39.1%;進口11.5萬噸和14萬噸,同比分別減少0.5%和增長30%。
中國聚碳酸酯消費結構大致為:電子電氣(包括計算機配件)占42%,中空陽光板26%,光盤13%,飲用水桶和食品容器10%,復合材料和汽車工業(yè)等領域10%。今后幾年中國原有的主要消費領域仍將繼續(xù)保持高速增長勢頭,計算機和家用電器持續(xù)增長,該領域未來對聚碳酸酯的年均增長率約為10%~12%;鐵路、公路、機場及城市建設對中空陽光板需求依然強勁,預計未來對聚碳酸酯的需求年均增長率為10%~15%;未來幾年光盤對聚碳酸酯需求仍將保持20%以上高速度增長;而未來汽車工業(yè)將是主要拉動力。
目前**聚碳酸酯應用已向高功能化、專用化方向發(fā)展。聚碳酸酯生產(chǎn)工藝進展主要發(fā)展趨勢是開發(fā)非光氣合成工藝以替代目前主要合成工藝界面縮聚光氣法,GE塑料和拜耳公司都開發(fā)各自的非光氣法生產(chǎn)技術并推向工業(yè)化生產(chǎn),此外旭/奇美、三菱化學/三菱瓦斯、帝人公司、LG化學公司均開發(fā)出非光氣工藝技術,正在建設或計劃建設非光氣法聚碳酸酯裝置,非光氣法路線將成為未來聚碳酸酯的主要生產(chǎn)路線。鑒于我國聚碳酸酯生產(chǎn)能力和市場需求均呈現(xiàn)快速發(fā)展局面,其中*為關鍵的是加快聚碳酸酯的應用研究。首先國內(nèi)生產(chǎn)企業(yè)應充分利用國內(nèi)生產(chǎn)能力增加和在塑料改性及塑料合金方面積累的經(jīng)驗,加快聚碳酸酯合金等復合材料開發(fā)、生產(chǎn)及應用;其次應緊跟**發(fā)展潮流,加快聚碳酸酯應用范圍和消費領域的拓展。還要加快國產(chǎn)化技術產(chǎn)業(yè)化進程,例如我國萬噸級酯交換法聚碳酸酯生產(chǎn)技術成為非常具有前景的綠色生產(chǎn)工藝,國內(nèi)應多方協(xié)作推進產(chǎn)業(yè)化進程。另外國內(nèi)生產(chǎn)企業(yè)應避開盲目引進和建設聚碳酸酯裝置,由于國內(nèi)目前技術水平與國外相比仍有較大差距,現(xiàn)有的中小型生產(chǎn)裝置應加快技術引進,邊生產(chǎn)邊消化吸收,不斷做大做強,同時配套生產(chǎn)一些聚碳酸酯復合材料,建立自己銷售網(wǎng)絡,形成具有特色的聚碳酸酯加工應用企業(yè)。
圖5 近年來我國工程塑料PC消費/進口/自產(chǎn)量比較聚甲醛(POM)
聚甲醛(POM)被譽為“超鋼”,這是由于它具有優(yōu)越的機械性能和化學性能。POM為乳白色不透明結晶型線性熱塑性樹脂,具有較高的彈性模量,很高的剛性和硬度,比強度和比剛性接近于金屬,且磨擦系數(shù)小、耐磨耗性能突出、尺寸穩(wěn)定性好,耐化學腐蝕、耐疲勞;但耐熱性能差、易燃易分解、缺口敏感性大。主要用于電器、儀表結構件、各種齒輪、凸輪、傳動輪、錄音錄像帶軸芯、軟盤倉門、機床電器;以及許多金屬和非金屬材料所不能勝任的材料,比如各種精密度高的小模數(shù)齒輪、幾何面復雜的儀表精密件、自來水龍頭及煤氣管道閥門;我國在農(nóng)業(yè)噴灌機械上應用聚甲醛,可以節(jié)省大量銅材。POM生產(chǎn)的汽車部件質輕、噪聲低,成型裝配簡便,因此在汽車工業(yè)獲得越來越廣泛的應用,將伴隨我國汽車工業(yè)的發(fā)展而平穩(wěn)增長。POM適合制造汽車用輸油管、動力閥、萬向節(jié)軸承、馬達齒輪、曲柄、把手、儀表板、汽車窗升降機裝置、電開關、**帶扣等部件。而制造軸套、齒輪、拉桿、滑塊等耐磨零件是改性POM的強項,這些部件對金屬磨耗小,減少了潤滑油用量,增強了部件的使用壽命,因此可以在這些領域廣泛替代銅、鋅等金屬。
Ticoma公司是****大POM生產(chǎn)廠商,市場占有率40%,美國杜邦則位居次席,這兩大公司囊括了70%的北美及西歐市場。**POM市場已供過于求,然而中國市場卻供不應求,國內(nèi)嚴重依賴進口。2002-2004年我國POM消費量分別為13.0萬t、15.9萬t、18.7萬t,同期進口量為13.5萬t、15.1萬t、18.8萬t;同期出口量為0.9t、0.9t、1.5t。日本旭化成(Asahi)和美國杜邦公司各出資50%,在江蘇張家港市建設POM生產(chǎn)廠,2004年6月一期工程2萬t/a正式投產(chǎn),二期工程將擴大為6萬t/a。日本寶理塑料(Polyplastics)、三菱化學公司(MitsubishiChemical)和美國Ticona合資在江蘇南通興建的6萬t/a的工廠,已于2005年10月投產(chǎn),成為亞洲*大的POM廠。我國云天化計劃分幾步將產(chǎn)能擴至9萬噸;新疆聯(lián)合化工、藍星公司也都有計劃在近幾年中建立POM生產(chǎn)裝置。
未來幾年,中國POM市場需求強勁,預計其需求增長率將高達6%-7%。2006年POM的消費量超過22萬噸,預計2008年我國需求將達到27.2萬噸;目前國內(nèi)產(chǎn)能僅為11萬噸,產(chǎn)品價格穩(wěn)定。但隨著國外在華建廠和我國自謀發(fā)展,2010年國內(nèi)有可能達到產(chǎn)需平衡。2006年,中國POM出口3.3萬噸,同比增長52.8%,進口17.2萬噸。中國香港地區(qū)作為主要轉口地成為*主要出口市場,2006年內(nèi)地共向香港出口POM2.3萬噸,同比增長87.5%,占全部出口量的71%。從進口看,中國臺灣省、日本、韓國為中國進口POM主要產(chǎn)地。另外,國貨出口復進口在進口總量中所占比重較大,且增勢迅猛。江蘇和廣東分別是中國POM*主要出口貨源地和進口目的地。2006年,自江蘇出口POM2.3萬噸,同比增長100%,占全部出口量的71%;廣東進口POM10.7萬噸,占全部進口量的62%。從企業(yè)類型看,外商投資企業(yè)是中國POM進出口貿(mào)易尤其是出口主力軍,并保持出口快速增勢,進口小幅增長。2006年,中國POM幾乎全部自外商投資企業(yè)出口,出口近3.2萬噸,同比增長52.8%,占全部出口量的98%;進口9.5萬噸,同比小幅增長1.95%,占同期進口總量的55%。國有和私營企業(yè)分別進口4.6萬噸和2.6萬噸,同比分別增長146.4%和39.1%。
**范圍內(nèi)POM在汽車工業(yè)中的應用比率約占40%,一般工業(yè)用途占15%,消費產(chǎn)品占15%,水管零件及灌溉系統(tǒng)占10%,一般用具占8%,電氣及電子用品占5%。近年來中國POM的市場應用主要集中在電子電器消費,高達50%以上,單項消費量超過了發(fā)達國家。在汽車工業(yè)消費約占10%,但隨著近年來中國汽車工業(yè)的飛速發(fā)展,這一消費結構正在發(fā)生變化。目前汽車工業(yè)的實際消耗已經(jīng)超過了上述比例。2006年我國POM消費領域主要集中在電子電氣和日用消費品方面,其中電子電氣約占45%、日用消費品占20%、汽車工業(yè)占15%、機械占8%、其它占12%。
圖6 近年來我國工程塑料POM消費/進口/自產(chǎn)量比較熱塑性聚酯(PBT/PET)
熱塑性聚酯(PBT、PET、PEN等)是由飽和二元酸和二元醇經(jīng)縮聚反應制得的線性半結晶聚合物。聚對苯二甲酸丁二醇酯(PBT)是一種熱塑性半結晶聚酯,是*堅韌的工程熱塑材料之一,也是通用工程塑料中工業(yè)化*晚而發(fā)展*快的一個品種。非增強型的PBT與其它熱塑性工程塑料相比,加工性能和電性能較好。PBT具有優(yōu)良的綜合性能,例如良好的機械強度、加工性能,突出的耐化學性能、熱穩(wěn)定性、電絕緣特性,吸濕特性很弱和性價比優(yōu)異,其在很廣的環(huán)境條件下都有很好的穩(wěn)定性。其玻璃化溫度低,加工周期短。主要用于PBT改性、PBT抽絲、拉膜、光纖護套等領域,在增強改性后可廣泛應用于汽車制造、電子電氣、儀表儀器、照明用具、家電、紡織、機械工業(yè)和通訊等領域,其典型方面用作家用器具(食品加工刀片、真空吸塵器元件、電風扇、頭發(fā)干燥機殼體、咖啡器皿等),電器元件(開關、電機殼、保險絲盒、計算機鍵盤按鍵等),汽車工業(yè)(散熱器格窗、車身嵌板、車輪蓋、門窗部件等)。國內(nèi)電子行業(yè)用量約占總消費量的62%,主要用于接插件、顯像管座、各種線圈骨架、行輸出變壓器骨架和外殼、聚焦電位器外殼、電腦風扇、節(jié)能燈外殼、電纜護套、汽車電器、燈座、電餅鐺、多士爐、各種開關、端子板。由于PBT的高絕緣性及耐溫性,可用作電視機的回掃變壓器、汽車分電盤和點火線圈、辦公設備殼體和底座、各種汽車外裝部件、空調(diào)機風扇、電子爐灶底座、辦公設備殼件。PET作為一種質優(yōu)價廉的電絕緣材料,廣泛用于電動機、變壓器等部件。PET膜廣泛用于電線電纜的包繞材料,制作錄音磁帶、錄像磁帶、電影膠片、X光片等的基材。此外,PET膜表面真空鍍箔后是良好的電子零件的氣密性包裝材料和電磁波屏蔽材料。PBT/PET性能優(yōu)良,加入30%玻璃纖維,PBT樹脂可長期用于高溫下尺寸穩(wěn)定性要求高的電子電器零件。PBT因擊穿電壓高而適于用作耐高電壓的零部件;因其熔融流動性好,易于加工結構復雜的電子零件,如集成電路的插座、印制線路板,角形連接器、接線柱、電動機罩蓋等。在汽車制造領域,PBT占消費結構的20%左右,廣泛用于生產(chǎn)保險杠、化油器組件、擋泥板、擾流板、火花塞端子板、供油系統(tǒng)零件、儀表盤、汽車點火器、加速器及離合器踏板等部件,PBT用于汽車發(fā)動機系統(tǒng)配件的生產(chǎn)得歸功于其由于PBT對汽油、發(fā)動機油的耐受性好。
非增強型PBT的張力強度為50MPa,玻璃添加劑型的PBT張力強度為170MPa。玻璃添加劑過多將導致材料變脆。PBT的結晶很迅速,這將導致因冷卻不均勻而造成彎曲變形。對于有玻璃添加劑類型的材料,流程方向的收縮率可以減小,但與流程垂直方向的收縮率基本上和普通材料沒有區(qū)別。GE公司的PBT/PC合金,商品名為xenoy1731,耐熱性好,耐應力開裂,具有優(yōu)良的耐磨、耐化學腐蝕性,低溫沖擊強度高,易加工和涂飾性好,主要應用于**轎車保險杠、車底板、面板和摩托車護板等。
PBT性能優(yōu)良,需求高速增長。目前**共有40多家公司生產(chǎn)PBT樹脂,由于其具有綜合性能優(yōu)良,原料來源豐富、設備投資少、生產(chǎn)工藝成熟、能耗較低等特點,近20年來的生產(chǎn)增長率一直保持較高水平。2004年**PBT樹脂的總消費超過60萬t,總產(chǎn)能約80萬t/a。我國是PBT消費大國,但工業(yè)化水平較低,目前為止還沒有大規(guī)模的工業(yè)化生產(chǎn),難以滿足市場需要,每年都要進口數(shù)萬噸。其中2001~2005的年均需求分別為2.2萬噸、2.8萬噸、4萬噸、5萬噸和6萬噸,06年的需求預計在7萬噸左右,年均復合增長率20%以上,2010年需求將達15萬噸。目前國內(nèi)生產(chǎn)企業(yè)較少,主要有星新材料南通星辰合成材料廠和中石化儀化集團合成塑料廠,二者合計產(chǎn)能4萬噸,占國內(nèi)產(chǎn)能的90%,但由于相關上游原料配套產(chǎn)業(yè),尤其是BDO(1,4-丁二醇)產(chǎn)業(yè)發(fā)展不充分,企業(yè)的生產(chǎn)成本居高不下,產(chǎn)品價格又受到進口產(chǎn)品的擠壓,實際開工率很低,近60~70%的產(chǎn)品依賴進口。儀征化纖的6萬噸/年PBT樹脂項目處于審批階段,預計2008年初投產(chǎn),南通星辰6萬噸/年PBT樹脂項目計劃2008年投產(chǎn)。藍星集團(目前其股份部分被星新材料收購,星新材料目前PBT產(chǎn)能2萬噸,在建產(chǎn)能6萬噸,08年的總產(chǎn)能將達8萬噸)和臺灣長春公司都有建設5萬噸/年PBT樹脂生產(chǎn)裝置的計劃,加上現(xiàn)有裝置,預計2010年產(chǎn)能可達20萬噸/年左右,屆時國內(nèi)PBT樹脂供求將基本平衡。由于原料價格高和國外的傾銷給PBT生產(chǎn)商帶來了很大的壓力,隨著國內(nèi)反傾銷的進行,PTA、BDO等上游原料配套產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展以及需求的快速增加,未來PBT價格將走高,中國PBT行業(yè)將走出低谷,迎來一輪發(fā)展良機。國內(nèi)PBT樹脂需求量呈快速增長趨勢,預計2005年-2010年我國PBT年均需求增長率高達10%-12%,高于**平均增長率。今后幾年,隨著汽車電器國產(chǎn)化程度的提高,PBT在汽車上的應用會有較大幅度增長,預計PBT的消費增長率會超過15%。
PET工程塑料目前幾個應用領域的消費比例為:電子電器26%,汽車22%,機械19%,用具10%,消費品10%,其它為13%。目前PET工程塑料的總消耗量還不大,僅占PET總量的1.6%。加入世貿(mào)組織以來,中國PET產(chǎn)業(yè)飛速發(fā)展,進出口貿(mào)易格局發(fā)生巨大變化,出口量迅速擴大。2006年,在2005年出口迅猛增長基礎上繼續(xù)保持增長,出口量達77.1萬噸,為進口量的3倍多。
PBT/PET兩者工程塑料用量大約在14~15萬噸。
圖7-1,2 近年來我國塑料PBT/PET消費/進口/自產(chǎn)量比較
(注:圖中顯示為PET樹脂量)(改性)聚苯醚(PPO/MPPO)
聚苯醚(PPO)樹脂具有優(yōu)良的物理機械性能、耐熱性和電氣絕緣性,且吸濕性低,強度高,尺寸穩(wěn)定性好,高溫下耐蠕變性是所有熱塑性工程塑料中*優(yōu)異的。改性聚苯醚在電子電氣及家用電器、辦公自動化機械、汽車等運輸機械、電訊、建材、航空及**等領域具有廣泛的用途,成為發(fā)達國家的核心材料壟斷戰(zhàn)略之一。其比重輕,玻璃化溫度高,耐水性、電性能**,本身是自熄性材料,介電損耗低,適合做高頻絕緣材料。其在汽車和電子電器領域與前面所述的PBT產(chǎn)品具有相互替代性。在電子電氣領域主要用作電視機調(diào)諧片和偏轉系統(tǒng)元件、彩電回掃變壓器骨架/外殼/屏蔽罩、筆記本電腦的接插件、變壓器零件、微波絕緣件、線圈芯、控制軸、高頻印制電路基板、繼電器、電傳終點設備的連接器、薄膜電容器、可變電容等元器件;還大量用于制作空調(diào)器、干燥機、視頻錄像機、磁帶錄音機、電扇,以及洗衣機壓縮機蓋、吸塵器機殼、咖啡器具、頭發(fā)定型器、按摩器、微波爐器皿等家電器具方面。在汽車工業(yè),MPPO主要用于制作一些薄壁的復雜硬質結構件,如儀表盤骨架等。如PPO/PS合金適用于潮濕、有負荷和對電絕緣要求高、尺寸穩(wěn)定性好的場合,而且其加工性良好,適合制造汽車輪罩、前燈玻璃嵌槽、尾燈殼等零部件,也適合制造連接盒、保險絲盒、斷路開關外殼等汽車電氣組件,即汽車機罩下部件和電子接插件等。中國MPPO在不同行業(yè)的應用比例為:電子電器行業(yè)63%,汽車行業(yè)16%,機械行業(yè)約4%,輕紡行業(yè)2%,其它15%。
由于非合金化的PPE樹脂加工性能差,需要在高溫條件下加工,改性PPE合金的加工性能得到改善,目前PPE合金已發(fā)展成具有數(shù)百個牌號系列的工程塑料品種?,F(xiàn)在**PPE消費市場上銷售的幾乎都是合金化PPE產(chǎn)品,其中摻混樹脂用量通??刂圃?0%~70%,PPE樹脂的平均含量約為45%。
從規(guī)模、產(chǎn)量與市場占有情況來看,GE公司一直占主導地位,約占全**的80%。目前**范圍內(nèi)PPO及MPPO的需求在60-70萬噸,在國外已進入成熟而穩(wěn)定的發(fā)展階段,今后幾年,**MPPO的需求量將以7%-10%的年均增長速度發(fā)展。我國PPO供需缺口巨大,PPE(聚苯醚)及其合金的年消費量超過10萬噸,全部依賴進口,未來國內(nèi)市場需求年均增速預計在20%以上。與其他4種通用工程塑料相比,我國PPO及MPPO與**發(fā)達國家的技術水平差距*大,也是我國五大工程塑料行業(yè)中**沒有國產(chǎn)化的化工新材料,核心技術亟待突破。目前國內(nèi)有北京市化工研究院、上海合成樹脂研究所等3-4家單位采用進口PPO開發(fā)與生產(chǎn)MPPO,但由于PPO原料樹脂的限制,各公司產(chǎn)量都不超過500t。但是2002-2004年我國MPPO消費量為1.8萬t、2.4萬t、3.3萬t,2005年消費量達到4萬t左右,2006年,我國MPPO的市場年需求約4.6萬噸,未來幾年的需求增速將超過15%,預計2010年需求將達到8.4萬噸。目前我國PPE及其合金的年消費量超過10萬噸,未來國內(nèi)市場需求年均增速預計在20%以上。由于供需之間缺口巨大,主要依靠進口。因技術壁壘很高,國內(nèi)產(chǎn)能嚴重不足。星新材料前不久從母公司收購的原藍星公司旗下山西芮城項目擁有1萬噸PPE和1.8萬噸改性PPE生產(chǎn)線各一條,裝置于06年9月投產(chǎn),目前開工率70%左右,后續(xù)公司將根據(jù)情況適時擴產(chǎn)以滿足國內(nèi)不斷增長的需求。國內(nèi)發(fā)展PPO產(chǎn)業(yè),應先解決“瓶頸”問題:⑴要結合有實力的投資主體解決PPO合成技術難題;⑵以市場需求與技術**為前提,開發(fā)MPPO關鍵改性技術;⑶重視MPPO的成型技術與應用,開發(fā)新一代功能化產(chǎn)品。
圖8 近年來我國工程塑料MPPO消費/進口/自產(chǎn)量比較特種工程塑料概況
[概念、應用、類別]
特種工程塑料是由冷戰(zhàn)時期軍備競賽的社會需求所推動發(fā)展起來的新一代高性能高分子材料,早期曾被稱為耐高溫高分子材料,目前通常稱為特種工程塑料(SuperEngineeringPlastics)或高性能聚合物(HighPerformancePolymer)。所謂特種工程塑料,是指繼普通塑料、工程塑料之后發(fā)展起來的一類新型高性能高分子新材料,其具有其它材料無法兼具的諸多特性,如耐高溫、耐疲勞、耐腐蝕、耐磨損、耐輻照、高強度、高韌性、電性能優(yōu)異、尺寸穩(wěn)定性好等,無論對國防**、航空、航天、造船等領域,還是對電器、電子/通訊、汽車、*療器械、石化等軍民兼顧領域的**技術的發(fā)展,都是不可或缺和**性的材料。自60年代的聚酰亞胺(PI)問世開始到80年代初的PEEK實現(xiàn)商品化的近二十多年間,所開發(fā)成功并產(chǎn)業(yè)化的主要品種有:1.聚酰亞胺(PI);2.聚酰胺酰亞胺(PAI);3.聚醚酰亞胺(PEI);4.聚芳酯(U-polymer);5.聚苯硫醚(PPS);6.聚砜(PSF)7.聚醚砜(PES);8.聚醚醚酮(PEEK)等。
[性能]
關于特種工程塑料,與其它兩類材料相比主要特點可概括如下:1)物性方面:a.耐熱等級高(一般定義為UL溫度指數(shù)在150℃以上);b.力學強度大(一般為通用塑料的2~4倍);c.綜合性能優(yōu)異(如耐輻射、耐高溫、耐候)。2)加工工藝方面:a.加工溫度高(一般在300~400℃);b.注射壓力大(一般需要120MPa~160MPa);c.模具必須加熱(與通用塑料的冷卻正相反);d.以熱流道為佳。3)附加值高(一般每噸在1~10萬美元之間,為通用塑料的幾十倍)。4)市場開拓的誘導期長。5)各品種多為幾家大公司所壟斷生產(chǎn)供應。
表2特種工程塑料特性及用途
[市場]
特種工程塑料性能更加優(yōu)越、獨特,但目前尚未大規(guī)模生產(chǎn),用途相對較窄。這些材料主要應用在電子電器、汽車工業(yè)、**產(chǎn)品和航空航天等行業(yè)領域。經(jīng)過歐美等國先后大投入研究和開發(fā),現(xiàn)已研發(fā)的品種約有幾十個,但*終作為材料實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化的不足10個。目前應用面*廣、規(guī)模*大的品種是聚苯硫醚,以美國的菲利浦公司和日本的吳羽公司等為主,已形成三萬噸以上的規(guī)模。從而使價格也比其它品種有大幅度下降。而其中后期開發(fā)成功的PEEK樹脂,目前市場規(guī)模*小,在2000t/y左右,而售價也*高,日本市場為13000日元/Kg(約合118美元/Kg)。需要特別指出的是,由于此類新材料特殊的**背景,從上世紀80年代問世起,西方就將其列為戰(zhàn)略物資對我國封鎖和禁運。但近年來國內(nèi)特種工程塑料需求量增長速度很快。
[我國對特種工程塑料發(fā)展現(xiàn)狀]
我國對特種工程塑料的實驗室研究和開發(fā)并不比西方落后,但我國的產(chǎn)業(yè)化進程緩慢。國外已產(chǎn)業(yè)化的近10個特種工程塑料品種,我國幾乎都掌握了制造技術,而且均為自主**研發(fā)和擁有**,并有7個都早已完成了實驗室研究,可除了其中一種聚苯硫醚材料可以稱得上初步產(chǎn)業(yè)化外(四川華拓已建成了1000t/y的裝置,5000t/y規(guī)模也即將動工),其他品種與產(chǎn)業(yè)化都相距甚遠。以聚酰亞胺為例,美國Dupont公司1960年開始有商品問世,國內(nèi)科學院的長春應用化學研究所在60年代中期也完成實驗室的研發(fā),并與相關工廠聯(lián)合試制出小批量產(chǎn)品,滿足過國防**的急需。但至今也未形成有如Dupont公司的產(chǎn)業(yè)化規(guī)模。再比如我國長春吉大特塑工程研究有限公司在我國急需的特種工程塑料領域取得了全**矚目的科研成就,但長期以來其成果在國內(nèi)卻無人問津,其已擁有了40項**,而目前僅有6個**和5個品種的特種工程塑料產(chǎn)品可以轉讓和生產(chǎn)。而國外在該領域的科研成果雖不比我國強多少卻迅速產(chǎn)業(yè)化,同時還對我國進口此類產(chǎn)品或加以限制、或將價格抬得奇高,而我國卻處在擁有強勢自主**知識產(chǎn)權反倒依賴別人的尷尬局面。因此我國特種工程塑料擁有強勢自主**知識產(chǎn)權的新一代塑料亟待產(chǎn)業(yè)化。令人鼓舞的是,在海南博鰲論壇上長春吉大特塑工程研究有限公司的技術引起極大反響,會后眾多廠商紛紛與其接洽,表示了濃厚的合作意向,這表明我國特種工程塑料產(chǎn)業(yè)化潛力正在轉化為生產(chǎn)力。
另一方面,我國特種工程塑料近年來也取得了令人矚目的成就,并且正在加快產(chǎn)業(yè)化步伐。吉林大學特塑研究中心(教育部首批研究中心)從70年代初即開始從事本領域的實驗室研究開發(fā)工作,成為聚醚砜(PES)和聚醚醚酮(PEEK)兩個主要品種的**承擔單位,并一直延續(xù)至今。在“九五”分別完成了這兩個品種中試后,于2000年末,以無形資產(chǎn)入股方式組建了吉大**材料有限責任公司,**期建設300t/yPES的生產(chǎn)線于2001年末建成投產(chǎn);同時又申請國家發(fā)改委的產(chǎn)業(yè)化示范工程項目,并得到批準建設500t/yPEEK的生產(chǎn)線,也于2003年末建成投產(chǎn)。另外以PEEK為例,國產(chǎn)PEEK在產(chǎn)品主要物性達到**上英國Victrex公司同等水平的前提下,由于全部技術、原材料和主要生產(chǎn)裝備均立足國內(nèi),從而取得了低成本的經(jīng)濟效益。這使國產(chǎn)PEEK的售價可達到國內(nèi)市場500元/Kg,出口報價55美元/Kg,顯示了打入**市場的強大競爭力。并已引起歐洲一些大公司如德國的Degussa公司的興趣,前來洽談合資合作事宜,并在5月初的“中德第三屆高技術對話論壇”期間在兩國總理參加的合作項目簽約儀式上,作為十個簽約項目之一簽署了合作意向書,合資合作談判正在進展中。
[我國特種工程塑料發(fā)展前景和建議]
特種工程塑料作為國防**及民用高技術材料,處于“塑料金字塔”的*頂端,其利潤是很豐厚的,很多國外大公司都通過壟斷獲得高額利潤。我國要打破國外的壟斷并擺脫對國外的依賴就要建立自己的民族工業(yè)品牌,而有利的是我國已擁有多項知識產(chǎn)權亟待轉化。在我國建立特種工程塑料生產(chǎn)線的技術成本和勞動力成本都是低廉的,現(xiàn)在正是我國企業(yè)拿出勇氣、勇于開拓**的時候。例如目前在我國投資年產(chǎn)2萬噸PEEK樹脂的效益,**超過投資年產(chǎn)20萬噸聚乙烯的項目。工程塑料是論噸賣,而特種工程塑料是論斤賣,而且投資額遠低于前者。但隨著我國特種工程塑料技術的成熟和產(chǎn)業(yè)化的剛開始推進,國外大公司就想以“**控股合資”的方式加以壟斷,這是我們國家有關部門和企業(yè)不能不警惕的,但同時我們也要抓住這個機會,在有效的合作機制下,推動我國特種工程塑料民族品牌的建立和國內(nèi)外市場的開拓。
我國亟待推進特種工程塑料產(chǎn)業(yè)化,還需要自改自新。1)要加強體制的**,實現(xiàn)研發(fā)單位與生產(chǎn)單位更多的交流與合作,建立多種形式的溝通平臺和合作機制。同時加強我國大公司的研發(fā)自創(chuàng)能力和科研單位的產(chǎn)業(yè)化能力也是必要的。2)技術賣方與買方的宣傳和接納吸收的主動性要加強。3)國家及有關方面應該采取特殊政策給予更強有力的特別是產(chǎn)業(yè)化方面的扶持。同時,對諸如特種工程塑料這種具有戰(zhàn)略意義的研發(fā)項目,在與國外合資合作時也應引起有關方面的高度關注。
特種工程塑料分類介紹
聚酰亞胺(PI)
聚酰亞胺(PI)是一種耐高溫的聚合物,550℃時能短期保持主要的物理性能,且能長期在接近330℃下使用。它具有優(yōu)良的尺寸和氧化穩(wěn)定性,耐化學藥品性和耐輻射性能,韌性和柔軟性均很好,可廣泛用于航空/航天、電氣/電子、機車、汽車、精密機械和自動辦公機械等領域。目前,熱塑性聚酰亞胺主要用于汽車發(fā)動機部件、油泵和氣泵蓋、電子/電器儀表用高溫插座、連接器、印刷線路板和計算機硬盤、集成電路晶片載流子、飛機內(nèi)部載貨系統(tǒng),以及薄膜、覆銅箔、模塑料和保鮮膜等。
經(jīng)過半個世紀的研發(fā),目前商業(yè)化品種已有10多種,主要品種有聚醚酰亞胺(PEI)、聚酰胺酰亞胺(PAI)和雙馬來酰亞胺(BMI)等。為了提高PI的應用性能,對PI改性成為今后相當長時間內(nèi)PI的研究與開發(fā)熱點。目前對PEI的開發(fā)趨勢是引入對苯二胺結構,或與其他工程塑料組合,以提高耐熱性。PAI是高強度的聚酰亞胺品種,目前發(fā)展趨勢是增強改性,以及同其他塑料合金化,例如,與聚碳酸酯、聚酰胺等工程塑料組合后可以提高機械強度;BMI是以馬來酰亞胺為活性基的雙官能團化合物,具有與典型熱固性樹脂相似的流動性和可模塑性,與環(huán)氧樹脂的加工與成型基本相同,是目前國內(nèi)研發(fā)的熱點。另一方面,如聚均苯酰亞胺用石墨或聚四氟乙烯填充后,可以明顯降低摩擦系數(shù),用于制作汽車止推墊圈、高溫剎車片、擋風玻璃刮水器,以及飛機的氣體透平發(fā)動機用軸承、軸襯和墊圈;PI添加玻璃纖維或硼纖維后即成為超強級工程塑料,可用于制備噴射發(fā)動機結構部件;含硅PI具有良好的溶解性、透氣性、抗沖擊性、耐候性和粘合性。
2005年,**消費PI約4.5萬t,其中美國、西歐和日本的消費量超過了3萬t。**主要的PI生產(chǎn)廠家約50余家,其中美國14家,西歐11家,日本13家。此外,俄羅斯、中國、印度、韓國、馬來西亞和中國臺灣也均有少量的生產(chǎn)和消費。未來幾年,預計**對PI的需求每年將以10%左右的速度遞增。據(jù)了解,杜邦公司將在新加坡建成一個Vespel品牌的PI生產(chǎn)裝置,預計于2007年投產(chǎn)。日本尼桑(Nissan)化學公司計劃成倍提高用于制造液晶顯示屏的PI產(chǎn)量,其目標是,到2007年將這些產(chǎn)品的銷售額提高到220億日元。
2004年國內(nèi)生產(chǎn)量為1700噸,目前,中國的PI生產(chǎn)廠家大約有26家。國內(nèi)主要生產(chǎn)廠家有上海樹脂所、航天絕緣材料廠、亞寶絕緣材料廠、西北化工院、川大實驗廠、長春應化所、吉林高科等。其中,中科院長春應化所開展PI研發(fā)已有40余年,開發(fā)的PI相關技術已獲得包括美國**在內(nèi)的30余項發(fā)明**,其PI產(chǎn)品已在發(fā)電機組、空壓機、**包裝機械、傳輸泵密封等高技術領域得到成功應用;河南省沁陽市天益化工公司自主研制的高性能PI樹脂也通過了成果鑒定,經(jīng)西北化工研究院檢測,其各項性能指標符合Q/QTY02/2005標準要求,該公司建設的年產(chǎn)1000tPI生產(chǎn)線已于2005年底投產(chǎn);常州市廣成新型塑料有限公司和南京工業(yè)大學聯(lián)合研發(fā)的熱塑型PI及其規(guī)?;a(chǎn)技術*******,使得中國成為繼美國、日本之后第三個可以生產(chǎn)這種材料的國家,目前,該產(chǎn)品已實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn),年生產(chǎn)能力200t,已有17個牌號被試制出,產(chǎn)品可用于汽車和飛行器發(fā)動機、通訊儀器、建筑機械、工業(yè)機械、商用設備、電子電器、分析和*療設備以及傳輸和紡織設備等領域。就絕緣膜來說,其基本使用國產(chǎn)材料制作,但一些**膜材料、注塑料、涂料、纖維等依然依賴進口。另外PI制保鮮膜是一種新開發(fā)的用途,市場前景可觀。
聚砜(PSF)
聚砜(PSF)樹脂剛性和韌性好,耐高溫、耐熱氧化,可在-100℃~150℃的溫度范圍內(nèi)長期使用,抗蠕變性能優(yōu)良,耐無機酸、堿、鹽溶液的腐蝕,耐離子輻射,無毒,絕緣性和自熄性好,容易成型加工,因此被廣泛應用于航天/航空、電子電器、中空纖維、高分子功能薄膜、食品容器、*療器械、紡織機械、家電和汽車等領域。
目前**主要的PSF生產(chǎn)企業(yè)有BP公司、巴斯夫公司、ICI公司和俄羅斯謝符欽克工廠。主要的消費市場集中在美國、日本和西歐。在PSF改性材料開發(fā)上,**上除了玻璃纖維增強的高剛性PSF復合材料外,還開發(fā)了許多高性能的PSF合金,如聚砜/聚酰胺、聚砜/橡膠、聚醚砜/聚苯硫醚以及聚醚砜/聚碳酸酯等。日本住友化學公司在聚醚砜中添加聚四氟乙烯和羥基苯甲酸酯,可使材料的彈性模量和耐磨性能大大提高。巴斯夫公司開發(fā)的聚砜/聚醚酮嵌段共聚物具有良好的耐化學腐蝕和耐高溫性能。在PSF中加入0.5%的溴化聚苯醚,可得到阻燃等級為V-0級的透明阻燃產(chǎn)品。巴斯夫公司基于聚砜/聚醚砜的Ultrason-S和Ultrason-E產(chǎn)品在高溫下具有很好的尺寸穩(wěn)定性和抗水、抗油性能,可連續(xù)在190℃下工作,短期耐溫可高達390℃,該產(chǎn)品產(chǎn)能已由3000t/年擴增到5000t/年。*近,巴斯夫公司新推出了專門配方的聚醚砜(PES)Ultrason牌號,用于要求可承受微波爐加熱和煮沸高溫的食品器皿的生產(chǎn)。該產(chǎn)品采用了新型抗紫外線(UV)穩(wěn)定劑,不僅提高了PES牌號的透明度,還確保該材料30年不變色。其使用溫度范圍為-14℃~220℃,制備的盤子可以從冰箱內(nèi)取出后馬上直接放入微波爐。制備的白色部件(如蓋)有極好的抗食物染色能力,同時具備耐洗滌劑化學侵蝕的性能。
中國目前的PSF樹脂生產(chǎn)能力為1500t/年,產(chǎn)量維持在1200t/年左右。中國PSF樹脂牌號很少,主要應用于*療器械、食品加工機械、電子儀表、紡織等工業(yè)。與國外相比,不僅在生產(chǎn)工藝,包括單體合成、聚合、后處理回收等方面有待提高,在汽車工業(yè)、航空航天等領域的應用也有待進一步推廣。上海塑料公司有計劃籌建PSF生產(chǎn)基地,擴大PSF產(chǎn)量,開發(fā)在汽車、航空航天方面的新用途。
聚苯硫醚(PPS)
聚苯硫醚(PPS)具有優(yōu)異的耐熱性、阻燃性、絕緣性,其強度和硬度均較高,機械性能優(yōu)良,制品尺寸穩(wěn)定性好,可用多種成型方法進行加工,并且可以精密成型。由于PPS與無機填料、增強纖維的親和性以及與其他高分子材料的相容性好,因而可制成不同的增強填充材料及高分子合金,用途十分廣泛,主要用于汽車、電子電器、機械、石油、化工、制藥、輕工等行業(yè)。
據(jù)預測,**PPS需求年增長率約為10%,到2008年需求將達8萬t/年。目前,國外PPS的生產(chǎn)能力約為8萬t/年,生產(chǎn)量約為5.5萬t/年,生產(chǎn)量與需求量基本平衡,且需求以每年20%~30%的速度遞增。其中,美國每年生產(chǎn)PPS樹脂約2.1萬t,年消費量約1.8萬t;日本每年生產(chǎn)PPS樹脂約2.3萬t,年消費量約1.5萬t。**PPS生產(chǎn)廠家主要有美國菲利浦斯石油公司(產(chǎn)能為9800t/年)、美國Fortron公司(產(chǎn)能5500t/年)、日本東麗-菲利浦斯公司(產(chǎn)能8500t/年)、日本吳羽化學工業(yè)公司(產(chǎn)能8000t/年)、日本東曹-保士谷公司(產(chǎn)能5000t/年)、日本東燃石化公司(產(chǎn)能7200t/年)等。據(jù)說,雪佛龍菲利浦斯化學公司將使其Ryton品牌PPS的產(chǎn)能翻番,在德克薩斯州博格地區(qū)的裝置能力將從1萬t/年提高到2萬t/年,新裝置預計2007年中期投產(chǎn)。Ticona公司與韓國Kureha公司在美國的合資企業(yè)Fortron公司是**的線性PPS生產(chǎn)商,該公司也使其在美國北卡羅利娜州威明頓(Wilmington)的線性PPS生產(chǎn)能力到2007年初達到1.5萬t/年。
目前國內(nèi)市場PPS年需求量為6000噸,生產(chǎn)能力約為4000t/年,實際年產(chǎn)量約為1500t。主要生產(chǎn)廠家有德陽科技、四川鴻鶴、成都樂天、內(nèi)蒙億利集團等。
聚醚醚酮(PEEK)
聚醚醚酮(PEEK)是一種新型的半晶態(tài)芳香族熱塑性工程塑料。英國于20世紀70年代末開發(fā)成功并投入工業(yè)化生產(chǎn)。80年代中期,PEEK在英、美等國的航空航天工程上得到應用,90年代以來開始被應用于各種工程領域,成為當今*熱門的高性能工程塑料之一。PEEK屬耐高溫熱塑性塑料,可在250℃下長期使用;PEEK在高溫下還能保持較高的強度,在200℃時的彎曲強度達24MPa左右,比PTFE在常溫下還高;在250℃下彎曲強度和壓縮強度仍有12~13MPa。PEEK的剛性較大,尺寸穩(wěn)定性較好,線膨脹系數(shù)較小,接近于金屬鋁材料;PEEK化學、熱穩(wěn)定性好,對酸、堿及幾乎所有的有機溶劑都有強的耐腐蝕性能,同時其自身具有阻燃性,在火焰條件下釋放煙和有毒氣體少,抗輻射能力強;PEEK具有突出的摩擦學特性,耐滑動磨損和微動磨損性能優(yōu)異,尤其是能在250℃下保持高的耐磨性和低的摩擦系數(shù)。此外,PEEK易于擠出和注射成型,加工性能優(yōu)異,成型效率較高。PEEK可與其他聚合物如聚四氟乙烯(PTFE)、聚醚砜(PESU)、聚醚酮(PEK)、聚酰亞胺(PI)等共混,也可采用碳纖維、玻璃纖維、晶須、ZrO2、CuO等復合增強,形成性能更優(yōu)越的復合材料。PEEK具有高強度、高模量、耐高溫高濕、絕緣性好、耐輻射以及尺寸穩(wěn)定性好等一系列優(yōu)點,在電子、信息、能源、機械、汽車工業(yè)、軌道交通以及*學、石油化工、核電等高技術領域得到了廣泛應用??捎脕碇圃靿嚎s機閥片、高壓蒸汽球閥座、軸承保持架、化學泵齒輪、滑動軸承、密封件、活塞環(huán)、滑履等機器零部件,產(chǎn)品質量輕、使用壽命長,還能降低機器運轉噪音。另外,由于PEEK具有很好的電性能,因此可制成傳感器。
目前,**PEEK樹脂年消費量約3000t。其中,歐洲約占48%,美國約占41%,亞太約占6%,其他地區(qū)約占5%。PEEK樹脂由英國Victrex(威格斯)公司開發(fā),也是迄今*大的PEEK生產(chǎn)商,其市場銷量連續(xù)以每年20%的速度增長,可以說,Victrex公司處于PEEK市場的壟斷地位。2004年初,Victrex公司將位于英格蘭西北部城市黑池附近的ThorntonCleveleys的PEEK生產(chǎn)能力擴大到2800t/年,并建設了**套二氟二苯基甲烷(DEDPM)原料裝置。Victrex還確定投資4300萬歐元在ThorntonCleveleys新建一套1450t/年的PEEK裝置,該項目有望在2007年底完成。此外,2005年6月,Victrex公司以約3000萬美元收購了德固賽公司在英國錫爾圣茲的PEEK主要原料4,4-二氟二苯甲酮(BDF)裝置,其中包括氟硼酸裝置,由此而完成了對Victrex公司PEEK產(chǎn)業(yè)鏈的擴充工作。為了拓展PEEK樹脂的應用領域,VICTREXPLC公司一直致力于開發(fā)樹脂新品種,并已取得一些成果。*近推出的PEEK液態(tài)涂料,就是通過常用的液態(tài)懸浮涂料技術開發(fā)出的一種復合改性涂料;粉末噴涂技術是VICTREXPLC公司正在開發(fā)的一種新技術,其研制的PEE**末直徑在25~60μm;金屬部件表面的PEEK涂層可大幅度提高和改善其耐腐蝕、耐磨損、隔熱和絕緣等性能,可以預見,粉末噴涂工藝在化工防腐、家用電器、電子、機械等領域將具有廣闊的應用前景。在**三大PEEK生產(chǎn)商中,德固賽是僅次于Victrex公司的笫二大生產(chǎn)商,目前,德固賽公司也計劃進入PEEK市場領域。2005年6月初,德固賽公司與吉林大學組建了一個合資企業(yè),命名為吉大-德固賽公司,該合資企業(yè)將開發(fā)和生產(chǎn)PEEK和聚醚砜(PES)工程聚合物。印度Gharda化學公司是**上少數(shù)幾家PEEK生產(chǎn)商之一,現(xiàn)生產(chǎn)能力約80~100t/年。該公司計劃在1年內(nèi)將其在Panoli的PEEK裝置能力翻番,并于3年后再進一步擴增能力。目前Gharda公司在歐洲、印度和美國均申請有PEEK生產(chǎn)**。比利時索爾維公司于2005年12月中旬收購了印度Gharda化學公司聚合物分部,從而提高了其高功能聚合物包括PEEK的地位。荷蘭LNP工程塑料有限公司推出了2種PEEK復合材料新品種ThermocompLF-100-12和ThermocompLF-1006。據(jù)悉,這種新型復合材料價格并不太貴,但具有較高的力學強度性能,并且其制品的熱性能和耐化學腐蝕性能也非常好。
但近20年來,PAEK的市場規(guī)模很小,這主要是因為生產(chǎn)成本過高所致,例如在日本市場上,PEEK的價格較聚丙烯高90倍以上,為通用塑料的26~33倍,故其應用范圍受到了很大限制;當前的主要任務是降低生產(chǎn)成本,發(fā)展改性產(chǎn)品,擴大應用領域。另一方面,隨著生產(chǎn)成本的降低和應用范圍的擴大,其需求量增長也很快。如今**上31%的PEEK用于一般工業(yè),30%用于汽車工業(yè),16%用于半導體工業(yè),其他為23%。日本對PEEK需求量*大的是電子及電器工業(yè),約占總需求量的60%,機械工業(yè)占20%,其他為20%。美國用于機械工業(yè)和汽車工業(yè)的PEEK各占總需求量的25%,電子及電器工業(yè)15%,*療器械5%,其他30%。
中國于20世紀80年代開始PEEK技術的研發(fā),并在90年代初投入小批量商品化生產(chǎn)。*近又相繼開發(fā)了PEEKK、PPES、PPEK、PPESK。聚醚醚酮目前國內(nèi)消費量還不大,每年僅20~30噸。吉林大學已開發(fā)出了具有自主知識產(chǎn)權的PEEK和聚醚醚酮酮(PEEKK)樹脂合成工藝,原料設備全部國產(chǎn),2001年被列為國家產(chǎn)業(yè)化示范工程,建成了500噸/年生產(chǎn)裝置?,F(xiàn)在吉大正與德固賽公司進行合作開發(fā),共同拓展國內(nèi)外市場,*近又相繼開發(fā)了PEEKK、聚芳醚酮(PPES、PPEK)、雜萘聯(lián)苯型聚醚砜酮(PPESK)等產(chǎn)品。大連理工大學以苯酚、苯酐為原料研制成了新型PPES和PPEK,并在此基礎上開發(fā)了PPESK共聚樹脂,準備建立工業(yè)化生產(chǎn)裝置。
聚芳醚酮
聚芳醚酮是一類耐高溫熱塑性特種工程塑料,近年來各大跨國公司都投巨資開發(fā)新品種。長春應用化學研究所曾于1985年制備出一種可溶解的無定型聚芳醚酮,開創(chuàng)了可溶性聚芳醚酮的發(fā)展史。由大連理工大學開發(fā)的特種工程塑料雜萘聯(lián)苯型聚醚砜酮性能優(yōu)異,一舉打破了我國該領域長期遭遇的他國禁運封鎖。該產(chǎn)品已在工業(yè)廢水、廢氣處理、回收、海水淡化和國防工業(yè)等領域展現(xiàn)出獨特的優(yōu)勢。
大連理工大學研究組以價廉易得的苯酚、苯酐為基本原料,經(jīng)溶液縮合聚合反應,研制成功既耐高溫又可溶解的聚芳醚酮新品種聚醚砜(PPES)和聚醚酮(PPEK)。PPES耐溫等級高,且成本顯著低于PPEK;而PPEK的力學性能優(yōu)于PPES。在綜合PPEK、PPES兩項**技術的基礎上,該小組又開發(fā)成功了雜萘聯(lián)苯型聚醚砜酮(PPESK)共聚樹脂,兼具了兩者的優(yōu)點。PPESK可以采用多種方法加工成型,可以廣泛應用于航空航天、電子電氣、核能、精密機械等**技術領域。
筆者個人觀點
與傳統(tǒng)金屬、木材等材型相比,塑料具有質輕、相對強度大、易成型加工、可重復循環(huán)利用、穩(wěn)定性好以及其它優(yōu)良功能化性能等優(yōu)點。塑料的使用有利于于優(yōu)化產(chǎn)業(yè)結構,使社會建立在節(jié)能、*、可持續(xù)發(fā)展的良好基礎上。工程塑料性能更好,主要用作通用塑料所不能承載的結構材型使用。而特種工程塑料則是更加功能化、高性能化的工程塑料,其有著特殊環(huán)境的應用。隨著塑料功能化和特種化的升級,其生產(chǎn)、加工工藝也更為復雜,同時價格也更高、附加值也更大。
總體上說來我國企業(yè)面臨的問題主要要依靠科技進步、結構調(diào)整、規(guī)模整合、科學管理等來提高勞動生產(chǎn)率,另外開拓、擴大國內(nèi)外市場、打出品牌特色也是必需的。
如果不了解市場、盲目投入資金、引進生產(chǎn)線,不但會造成惡性競爭,對行業(yè)、企業(yè)的發(fā)展都是不利的。對我國大中型企業(yè)來說,加快有自主知識產(chǎn)權的產(chǎn)品產(chǎn)業(yè)化進程、并適當引進國外技術、設備、資金和管理,加強企業(yè)的**化進程等,都是十分裨益的。對中小企業(yè)來說,加強勞動密集型工種優(yōu)勢的發(fā)揮,在加工、改性方面形成自己的特色產(chǎn)品,形成有利的市場競爭優(yōu)勢,對企業(yè)自身的發(fā)展都是有利的。
雖然近年來油價上漲使得工程塑料成本增加,但相對于石油作為簡單能耗來說,石油用作工程塑料使原料得到了更有效的利用,會更加有競爭優(yōu)勢,因而工程塑料面臨的壓力會相對緩和;同時煤、天然動植物原料的提取物的逐漸深入開發(fā)也會為工程塑料提供部分質優(yōu)價廉的原料。
隨著我國經(jīng)濟社會的發(fā)展和生活質量的提高,工程塑料的應用將會越來越廣泛,再加上我國出口產(chǎn)品的大幅增長,工程塑料將會迎來消費增長和企業(yè)、行業(yè)發(fā)展的良好時機。