云天化工程塑料研發中心揭牌!“六好”聚甲醛可以代替這些產品
核心提示:5月21日,云天化股份工程塑料研發中心舉行揭牌儀式,標志著以聚甲醛為代表的化工新材料又邁入了一個新的發展階段,在云天化工程
5月21日,云天化股份工程塑料研發中心舉行揭牌儀式,標志著以聚甲醛為代表的化工新材料又邁入了一個新的發展階段,在云天化工程材料發展史上具有重要的推動意義。
云天化股份工程塑料研發中心是一個專注于工程塑料技術研發與創新的機構,與高校、科研機構等協同合作,著力在聚甲醛研發、人才培養、降本增效、延長聚甲醛產業鏈等方面開展深入研究,推動工程塑料產業可持續發展。
聚甲醛(POM)又名縮醛樹脂,是一種綜合性能優良的熱塑性工程塑料,為五大工程塑料(聚酰胺、聚碳酸酯、聚甲醛、聚酯、聚苯醚)之一。
聚甲醛為線性結構聚合物,主鏈為—CH2O—,具有分子鏈結構規整、內聚能大、結晶度高、力學性能優異等特點,同時具有較高的彈性模量、剛度和硬度,其拉伸強度、彎曲強度、耐蠕變性和耐疲勞性優異,在較寬的溫度和濕度范圍內均有良好的自潤滑性,且具有優良的電絕緣性、耐溶劑性和可加工性,是工程塑料中力學性能最接近金屬材料的一種工程塑料,因此被譽為“超鋼”或者“賽鋼”。
一、聚甲醛主流生產技術對比分析
聚甲醛生產工藝共有兩大類,分別為均聚工藝和共聚工藝,均聚甲醛是三聚甲醛的均聚體,共聚甲醛是三聚甲醛與二氧五環的共聚體。
均聚工藝
均聚工藝以美國杜邦公司為代表,將純甲醛通入含有陽離子型催化劑的惰性溶液中聚合成均聚甲醛,聚合半連續操作,聚合料經過濾分離,干燥后,用醋酐進行羥基酯化封端,得到熱穩定的聚甲醛,然后加入抗氧劑等助劑,通過擠出造粒制得成品。
均聚物材料具有很好的延展強度、抗疲勞強度,但不易于加工,加工溫度范圍窄。均聚甲醛在成型時熱分解、熱劣化特性和耐熱水性、熱穩定性、耐酸堿腐蝕性方面不如共聚甲醛。但是,均聚甲醛的結晶度較高,在力學性能(強度、彈性率)和表征物理耐熱性的負荷變形溫度方面,其性能稍優于共聚甲醛。
此種工藝路線由于甲醛提純工藝復雜和后處理封端技術上的困難,使得均聚產品耐堿性、耐熱性差,生產成本較高。由于技術和經濟上的問題,近幾年來,僅有杜邦、旭化成公司等繼續使用該工藝技術。
共聚工藝
共聚工藝主要為本體聚合法,將純三聚甲醛、二氧五環和三氟化硼乙醚絡合物按一定比例混合后,置于具有強剪切和混合作用的連續捏合機或雙螺桿反應器中,完成聚合反應后經后處理,即得粒狀共聚甲醛。
共聚甲醛加工成型的條件沒有均聚甲醛那樣苛刻,加工過程熱分解釋放出來的甲醛氣體少。經過改性后的共聚甲醛各項指標均超過均聚甲醛,共聚甲醛將成為今后的發展方向。
中國研究生產聚甲醛時間較早,三聚甲醛工藝技術比較可靠,而聚合工藝落后,自上世紀末開始引進國外工藝技術,技術來源方面,中國生產企業的技術主要有三個來源,分別是波蘭ZAT技術、香港富藝以及韓國P&ID,均是世界非一流技術。目前,波蘭ZAT技術已經停止出售,僅有香港富藝、韓國P&ID在向中國企業轉讓其工藝技術。
綜上所述,共聚工藝制得的共聚產品有很好的熱穩定性、耐老化性、耐熱水性、耐堿性、耐油性、化學穩定性并且易于加工,且其填充玻璃纖維后機械性能有所增強,鑒于其產品質量優于均聚甲醛的優點,使得世界上共聚甲醛產品產量的增長速度明顯高于均聚甲醛產品產量。
二、聚甲醛能夠替代這些產品
1、聚酯
聚甲醛在某些PBT的典型應用場合的表現優于PBT(基于更好的耐熱及耐藥性),而其電氣性能已經足夠,此時成本優勢凸顯。
在高級轎車應用中,成本差別達到20%。所以在汽車制造領域PBT與增強聚酰胺、聚碳酸酯、聚甲醛的競爭中,聚甲醛蠶食其市場的情況屢有發生。
2、聚碳酸酯
汽車工業中PC在內外裝飾件方面使用歷史比較悠久,但聚甲醛固有性能加上相關新技術帶來的可能性及成本差別,使之在內外裝飾件范疇內替代了一大批PC的結構方案。
3、聚酰胺
聚酰胺品種較多,應用起步早,工業性應用基礎較好。但是在一系列特性方面聚甲醛都要略勝一籌的局面下,它確有潛力在許多場合下替代尼龍。
在進氣歧管方面以增強聚甲醛代替尼龍的做法由寶馬福特這些領頭汽車企業帶頭實現,發動機范疇的其他一些結構件都紛紛跟進。據估算,一旦成功,即顯出30%的成本優勢。
4、聚苯硫醚
PPS雖體現出它對與其他通用工程塑料的總體優勢,但實際的應用領域中,綜合性能方面與聚甲醛的差距,以及聚甲醛本身的特長,使聚甲醛有很好的機會進入通常為PPS所占據的應用領域。
5、聚四氟乙烯
摩擦磨耗特性與耐疲勞、耐蠕變性,使得其在許多應用中能夠取代聚四氟乙烯。
三、聚甲醛行業產能擴張與競爭格局
近些年,中國聚甲醛行業產能基本保持穩定,產量呈逐年遞增的趨勢。2022年,中國聚甲醛生產企業共8家,總產能45萬噸/年。隨著2023年3家企業聚甲醛項目的陸續投產,2023年,中國聚甲醛生產企業上升至11家,總產能增加至59萬噸/年,2019—2023年產能CAGR為9.5%。2022年裝置開工率為78%,較2021年上升2%,裝置開工負荷較足,2023年聚甲醛裝置繼續保持正常運行。
從競爭格局來看,聚甲醛產業集中度較高。截至2023年,前5家企業產能合計35萬噸/年,占中國總產能的59%;其中,云天化產能9萬噸/年,是中國產能最大的生產企業。
從上下游配套情況來看,絕大部分聚甲醛生產企業都會自行配套甲醇,雖然少量生產企業選擇外購甲醇,但企業所在園區一般會有甲醇供應并采用管道運輸的方式供給,企業原材料成本較低。下游配套方面,基本沒有向下游延伸的聚甲醛企業,僅有兩家企業做改性聚甲醛產品,但規模均較小。
預計未來,中國聚甲醛的新建擬建裝置主要分布于煤化工集中的區域,這樣可以便捷地獲取甲醇、甲醛等原料,以及蒸汽等公用工程,可有效地控制成本。由于中國原料甲醇(產能已超億噸)易得,成本又低,加之國內聚甲醛尚有市場容量,深受投資者青睞。
目前,中國聚甲醛供需情況處于兩極分化的境地。高端聚甲醛市場依賴進口,中端聚甲醛市場供需基本平衡,低端聚甲醛市場供應過剩。雖然中國聚甲醛目前產能已基本達到能夠自給,但是中國聚甲醛仍一直處于產業的最低端,消費主要集中在民生用品、工業配件以及中低端電子產品市場。中國目前每年仍需要30萬噸以上的進口聚甲醛來彌補中高端聚甲醛的需求。特別是在高附加值的汽車配件行業以及高端電子電器行業,國產聚甲醛進入較少或者由于門檻較高不具備進入條件,產業結構升級非常急迫。
未來,國內聚甲醛生產企業應增加研發投入,提高高端聚甲醛產品的生產技術,在高附加值的汽車配件行業以及高端電器等行業逐步擺脫國外高端聚甲醛產品的壟斷,推動行業向“高純化、系列化、精細化、專用化、高功能化和配套化”的方向發展。
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云天化股份工程塑料研發中心是一個專注于工程塑料技術研發與創新的機構,與高校、科研機構等協同合作,著力在聚甲醛研發、人才培養、降本增效、延長聚甲醛產業鏈等方面開展深入研究,推動工程塑料產業可持續發展。
聚甲醛(POM)又名縮醛樹脂,是一種綜合性能優良的熱塑性工程塑料,為五大工程塑料(聚酰胺、聚碳酸酯、聚甲醛、聚酯、聚苯醚)之一。
聚甲醛為線性結構聚合物,主鏈為—CH2O—,具有分子鏈結構規整、內聚能大、結晶度高、力學性能優異等特點,同時具有較高的彈性模量、剛度和硬度,其拉伸強度、彎曲強度、耐蠕變性和耐疲勞性優異,在較寬的溫度和濕度范圍內均有良好的自潤滑性,且具有優良的電絕緣性、耐溶劑性和可加工性,是工程塑料中力學性能最接近金屬材料的一種工程塑料,因此被譽為“超鋼”或者“賽鋼”。
一、聚甲醛主流生產技術對比分析
聚甲醛生產工藝共有兩大類,分別為均聚工藝和共聚工藝,均聚甲醛是三聚甲醛的均聚體,共聚甲醛是三聚甲醛與二氧五環的共聚體。
均聚工藝
均聚工藝以美國杜邦公司為代表,將純甲醛通入含有陽離子型催化劑的惰性溶液中聚合成均聚甲醛,聚合半連續操作,聚合料經過濾分離,干燥后,用醋酐進行羥基酯化封端,得到熱穩定的聚甲醛,然后加入抗氧劑等助劑,通過擠出造粒制得成品。
均聚物材料具有很好的延展強度、抗疲勞強度,但不易于加工,加工溫度范圍窄。均聚甲醛在成型時熱分解、熱劣化特性和耐熱水性、熱穩定性、耐酸堿腐蝕性方面不如共聚甲醛。但是,均聚甲醛的結晶度較高,在力學性能(強度、彈性率)和表征物理耐熱性的負荷變形溫度方面,其性能稍優于共聚甲醛。
此種工藝路線由于甲醛提純工藝復雜和后處理封端技術上的困難,使得均聚產品耐堿性、耐熱性差,生產成本較高。由于技術和經濟上的問題,近幾年來,僅有杜邦、旭化成公司等繼續使用該工藝技術。
共聚工藝
共聚工藝主要為本體聚合法,將純三聚甲醛、二氧五環和三氟化硼乙醚絡合物按一定比例混合后,置于具有強剪切和混合作用的連續捏合機或雙螺桿反應器中,完成聚合反應后經后處理,即得粒狀共聚甲醛。
共聚甲醛加工成型的條件沒有均聚甲醛那樣苛刻,加工過程熱分解釋放出來的甲醛氣體少。經過改性后的共聚甲醛各項指標均超過均聚甲醛,共聚甲醛將成為今后的發展方向。
中國研究生產聚甲醛時間較早,三聚甲醛工藝技術比較可靠,而聚合工藝落后,自上世紀末開始引進國外工藝技術,技術來源方面,中國生產企業的技術主要有三個來源,分別是波蘭ZAT技術、香港富藝以及韓國P&ID,均是世界非一流技術。目前,波蘭ZAT技術已經停止出售,僅有香港富藝、韓國P&ID在向中國企業轉讓其工藝技術。
綜上所述,共聚工藝制得的共聚產品有很好的熱穩定性、耐老化性、耐熱水性、耐堿性、耐油性、化學穩定性并且易于加工,且其填充玻璃纖維后機械性能有所增強,鑒于其產品質量優于均聚甲醛的優點,使得世界上共聚甲醛產品產量的增長速度明顯高于均聚甲醛產品產量。
二、聚甲醛能夠替代這些產品
1、聚酯
聚甲醛在某些PBT的典型應用場合的表現優于PBT(基于更好的耐熱及耐藥性),而其電氣性能已經足夠,此時成本優勢凸顯。
在高級轎車應用中,成本差別達到20%。所以在汽車制造領域PBT與增強聚酰胺、聚碳酸酯、聚甲醛的競爭中,聚甲醛蠶食其市場的情況屢有發生。
2、聚碳酸酯
汽車工業中PC在內外裝飾件方面使用歷史比較悠久,但聚甲醛固有性能加上相關新技術帶來的可能性及成本差別,使之在內外裝飾件范疇內替代了一大批PC的結構方案。
3、聚酰胺
聚酰胺品種較多,應用起步早,工業性應用基礎較好。但是在一系列特性方面聚甲醛都要略勝一籌的局面下,它確有潛力在許多場合下替代尼龍。
在進氣歧管方面以增強聚甲醛代替尼龍的做法由寶馬福特這些領頭汽車企業帶頭實現,發動機范疇的其他一些結構件都紛紛跟進。據估算,一旦成功,即顯出30%的成本優勢。
4、聚苯硫醚
PPS雖體現出它對與其他通用工程塑料的總體優勢,但實際的應用領域中,綜合性能方面與聚甲醛的差距,以及聚甲醛本身的特長,使聚甲醛有很好的機會進入通常為PPS所占據的應用領域。
5、聚四氟乙烯
摩擦磨耗特性與耐疲勞、耐蠕變性,使得其在許多應用中能夠取代聚四氟乙烯。
三、聚甲醛行業產能擴張與競爭格局
近些年,中國聚甲醛行業產能基本保持穩定,產量呈逐年遞增的趨勢。2022年,中國聚甲醛生產企業共8家,總產能45萬噸/年。隨著2023年3家企業聚甲醛項目的陸續投產,2023年,中國聚甲醛生產企業上升至11家,總產能增加至59萬噸/年,2019—2023年產能CAGR為9.5%。2022年裝置開工率為78%,較2021年上升2%,裝置開工負荷較足,2023年聚甲醛裝置繼續保持正常運行。
從競爭格局來看,聚甲醛產業集中度較高。截至2023年,前5家企業產能合計35萬噸/年,占中國總產能的59%;其中,云天化產能9萬噸/年,是中國產能最大的生產企業。
從上下游配套情況來看,絕大部分聚甲醛生產企業都會自行配套甲醇,雖然少量生產企業選擇外購甲醇,但企業所在園區一般會有甲醇供應并采用管道運輸的方式供給,企業原材料成本較低。下游配套方面,基本沒有向下游延伸的聚甲醛企業,僅有兩家企業做改性聚甲醛產品,但規模均較小。
預計未來,中國聚甲醛的新建擬建裝置主要分布于煤化工集中的區域,這樣可以便捷地獲取甲醇、甲醛等原料,以及蒸汽等公用工程,可有效地控制成本。由于中國原料甲醇(產能已超億噸)易得,成本又低,加之國內聚甲醛尚有市場容量,深受投資者青睞。
目前,中國聚甲醛供需情況處于兩極分化的境地。高端聚甲醛市場依賴進口,中端聚甲醛市場供需基本平衡,低端聚甲醛市場供應過剩。雖然中國聚甲醛目前產能已基本達到能夠自給,但是中國聚甲醛仍一直處于產業的最低端,消費主要集中在民生用品、工業配件以及中低端電子產品市場。中國目前每年仍需要30萬噸以上的進口聚甲醛來彌補中高端聚甲醛的需求。特別是在高附加值的汽車配件行業以及高端電子電器行業,國產聚甲醛進入較少或者由于門檻較高不具備進入條件,產業結構升級非常急迫。
未來,國內聚甲醛生產企業應增加研發投入,提高高端聚甲醛產品的生產技術,在高附加值的汽車配件行業以及高端電器等行業逐步擺脫國外高端聚甲醛產品的壟斷,推動行業向“高純化、系列化、精細化、專用化、高功能化和配套化”的方向發展。
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來源:賢集網
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