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2023年POE行业研究报告 多领域带动POE需求高增
快乐股市里的小跳蛙
躺平的老司机
2023-01-30 21:02:51

POE性能优异

弹性体材料可分为热固性弹性体和热塑性弹性体

弹性体,即指在除去外力后能恢复原状的材料,其最显著特点是具有高弹性。高弹性的本质在于物质内部分子链(一般是高 分子化合物)在作用力前后,通过可逆形变储能、释能,宏观表现为形变与恢复。高弹性是弹性体被人们生活生产所运用的 最宝贵性能。

弹性体可分为热固性弹性体和热塑性弹性体,加热后仍表现为固态,不可重塑的弹性体称为热固性弹性体,其内部分子链交 联形成网络结构,该网络结构不随外界温度变化而解离,因而始终表现为固态。加热变为液态,并可进行重塑的弹性体称为 热塑性弹性体(TPE),在外界温度低于粘流温度Tf时,其内部分子链之间形成网络结构表现出高弹性,在外界温度高于粘 流温度Tf时,网络结构逐渐解离,宏观表现转变为液态。

热塑性弹性体种类繁多

按生产方法的不同,TPE主要分为化学合成型TPE和橡塑共混型TPE两大类。TPE之所以常温表现出弹性,高温表现出热塑 性,在于分子链结构中既存在贡献弹性的橡胶相,又存在贡献热塑性的树脂相。利用原料的化学性质,在材料合成过程中完 成两相聚合的为化学合成型TPE;通过后期手段,将两相组装到一起的为橡塑共混型TPE。

按所含主要原料不同,TPE可细分为苯乙烯类、烯烃类、聚氨酯类、聚酰胺类、有机氟类、氯乙烯类等。其中,以苯乙烯类 热塑性弹性体应用最为广泛,代表性材料如SBS,即苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物,是世界产量最大、与橡胶性能最为 相似的一种热塑性弹性体,被广泛应用于橡胶制品、树脂改性剂、粘合剂和沥青改性剂等领域。

PO E工业化生产已达三十年

1993年,美国陶氏化学率先实现POE工业化生产,随后三井化学、利安德巴塞尔等陆续实现商业化生产。 国内方面,目前万华化学、中国石化、卫星化学、东方盛虹等企业也陆续开始布局POE相关项目。

PO E上游为石化产物

POE主要由乙烯与α-烯烃在茂金属催化下无规共聚而成,α-烯烃可直接通过混合C4等炼化产物分离得到,也可通过乙烯齐聚 获得,由α-烯烃导入较长的支链使柔软的无定型共聚物形成橡胶相。 POE下游主要应用于汽车部件、聚合物改性、电线电缆和光伏胶膜等领域。

催化剂是PO E溶液配位聚合的关键

催化剂是POE溶液配位聚合的关键,目前采用有机过渡金属化合物作为催化剂:烯烃的富电子端首先进攻过渡金属活性中心,通 过配位作用形成σ-π配位络合物,后续单体持续进攻活性种的金属活性中心,插入到过渡金属-碳键中进行链增长,生成聚合物链。

乙烯与α-烯烃结构相似,配位聚合机理也类似。但由于取代基的存在,α-烯烃的聚合比乙烯更复杂:(1)α-烯烃取代基会导致单 体位阻增加,与催化剂活性中心配位和插入时需要更大的空间,而且聚合活性通常较乙烯低。(2)由于α-烯烃的不对称性,因此, 存在区域选择性(如1,2-插入和2,1-插入)和立构选择性(如等规、间规、无规)的问题,α-烯烃插入方式不同,导致最终聚合物 的性能不同,这些都是催化剂设计时需要考虑的因素和难点。

全球仅有少数企业掌握茂金属催化剂技术

商业化POE的桥联茂金属催化剂包括桥联二茂催化剂和CGC催化剂。这两类催化剂由于具有特殊的配体结构和桥联基团,其 茂-金属-茂或茂-金属-N形成的咬角小,中心金属周围空间更开放,更易发生有效碰撞,催化活性更高,有利于α-烯烃配位和 插入,从而提高聚合物中α-烯烃占比。同时单一活性中心能精密控制聚合物分子量分布、共聚单体含量及其在主链上的分布 和结晶结构。合成的聚合物是高立构规整聚合物,分子量分布更窄,聚合物各分子链长度均一程度高,具有更优异的物理机 械性能(高弹性、高强度、高伸长率)和良好的低温性能。

POE国产化加快

PO E产能主要由陶氏等国外企业掌握

2022年,全球POE(含POP)总产能超过180万吨/年,主要掌握在海外化工龙头企业手中,其中包括陶氏化学、埃克森美孚、北 欧化工、三井化学、LG化学、SK集团和沙特基础工业公司。

国内加快PO E产业化进程

近年国内也加快POE产业化进程,其中S万华化学(sh600309)S 1000吨/年POE中试已完成,乙烯二期项目将新建40万吨/年POE产能;S卫星化学(sz002648)S  1000吨/年α-烯烃中试线处建设阶段,未来还将建设10万吨/年α烯烃及配套POE;S东方盛虹(sz000301)S 800吨/年中试项目已于2022年9月建成, 2022年11月30日,公司公告拟建设20万吨/年α-烯烃及30万吨/年POE产能;2022年8月,S荣盛石化(sz002493)S 公告拟建高端新材料项目,其中 包括40万吨/年POE。 同时,中石化所属天津石化、茂名石化,惠生工程、京博石化、鼎际得、诚志股份等也有相关产能建设计划。

国内1-己烯生产进展顺利

目前国内1-己烯生产技术主要为乙烯三聚法,国内最早是由中国石化于2007年实现工业化,已成为国内1–己烯产品的主要生 产工艺。2022年4月,宁煤公司8000吨/年的费托油品制备α-烯烃中试分离项目已打通全流程,实现一次试车成功,填补了我 国费托合成α-烯烃提纯技术的空白,标志着作为具有自主知识产权的费托油品制备α-烯烃关键技术取得了阶段性成果。

多领域带动POE需求高增

全球PO E消费量稳步增长

据华经情报网,全球POE消费量近年稳步提升,从2017年的104万吨,增至2021年的136万吨,年均复合增速达 6.94%。 下游应用方面,POE主要应用于汽车、光伏、发泡改性、电线电缆等众多领域。

光伏发展带动国内PO E消费量快速提升

近年国内POE需求增长较快,我国POE的消费量从2017年的22.1万吨增至2021年的63.5万吨,年均复合增速达 30.2%,处于快速增长期。 目前我国尚无POE产能,POE的来源主要通过进口,国内相关企业虽已布局但仍未有企业正式投产,短期内,国内 POE供应仍会延续高度进口依赖。

PO E材料可直接用于制备光伏封装胶膜

POE可经过氧化物或硅烷交联处理后,作为单一材料使用,主要应用于光伏组件的封装材料——胶膜。在光伏 组件中,胶膜放在组件钢化玻璃/背板与太阳能电池之间,用于封装并保护电池片。 由于太阳能电池的封装过程具有不可逆性,同时组件的运营寿命通常要求较长,一旦运营期间胶膜的透光率下 降或产生黄变等失效问题,都会造成太阳能电池的报废,使得组件无法使用。所以胶膜虽然绝对价值在组件中 不高,但其质量直接决定组件与电池的产品质量与使用寿命。

从原料上,光伏胶膜的主要原料包括EVA和POE。EVA凭借其优异的光学性能和粘结性、以及相对低廉的价格,仍然占据主 流,但是EVA存在一些固有缺陷,比如抗PID性能差。POE由于水气透过率较低、具有优异的抗老化性能,是高效、高可靠 性光伏组件封装胶膜的首选材料。 按类别分,目前市场上光伏胶膜主要分为透明EVA胶膜、白色EVA胶膜、POE胶膜、共挤型POE胶膜(即EPE胶膜)等。据 中国光伏行业协会信息,2021年,单玻组件封装材料仍以透明EVA胶膜为主,约占52%的市场份额,较2020年下降4.7个百分 点。2021年POE胶膜和共挤型EOE胶膜合计市场占比提升至23.1%,随着双玻组件市场占比的不断提升以及玻璃产能增加, 其市场占比将进一步增大。

光伏发电技术基于光生伏打效应

光伏发电技术是利用光生伏打效应,直接将太阳辐射能转化为电能的发电模式。光源照射太阳能电池的 PN 结后,其内部产 生大量自由电子并向各个方向移动,同时在原来位置上留下一个带正电的空穴。 电子接收光能后向 N 结移动,使得 N 结区 带负电,同时空穴向 P 节移动,使得 P 结区带正电,这样 PN 结两端产生电压,当外部环路被闭合,电流产生。 根据光伏电池衬底硅片类型不同,分为P型电池和N型电池。 二者使用的原材料硅片不同,P型硅片在硅材料中掺杂硼元素制 成(硼元素缺电子,致使形成带正电的多余空穴,Po sitive),N型硅片在硅材料中掺杂磷元素制成(磷元素多电子,致使形 成带负电的多余电子, Ne g ativ e)。

N型电池快速发展驱动PO E原材料需求

据PVInfoLink统计,2022年的TOPCon的出货有望在20GW上下,相比过去一直维持在2-3GW出现了显著提升, 市占率也将达到7%。同时,随着晶科、通威等龙头进一步在TOPCon的布局,2025年TOPCon市占率有望达 37%,快速提升。 而相比P型电池,N型电池对环境的耐受性减弱,需要胶膜提供更多保护,POE类产品的阻隔性、抗PID能力、 无醋酸等特性使其在N型电池应用上具备了其他封装材料不具备的优势。随着N型电池的发展,将进一步提升 POE胶膜、共挤型POE胶膜的市场占比,驱动POE粒子的需求。

新能源车对轻量化要求更高

新能源汽车的电池、电机、电控“三电”取代了传统燃油车的动力系统,同时增配的大量智能化设备,芯片、雷达、 高清摄像头以及数据传输的线束等也使整车重量随之增加。因此相比传统的燃油车,新能源汽车对整车轻量化的需 求更高,根据《节能与新能源汽车技术路线图2.0》的要求,预计2035年纯电动乘用车的整车质量将降低35%。


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万华化学
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卫星化学
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东方盛虹
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荣盛石化
工分
2.12
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