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世界TPE市场动向及国内EPDM/PP TPE市场前景

顾 朝 霞   王 惠 民

(合成橡胶技术开发中心,兰州,730060) (兰州化学工业公司化工研究院,兰州,730060)

  概述了世界TPE市场动向,介绍了加速TPE迅速发展的“催化剂”--Santoprene,并结合国内市场调研结果对我国EPDM/PP TPE市场前景进行分析预测,提出了我国TPE的发展建议。

  关键词:共混型热塑性弹性体 Santoprene 三元乙丙橡胶 聚丙烯 市场 分析 综述

  在合成橡胶(SR)工业依托改性技术求发展,实现产品高性能化、精细化、专用化,并顺应高效、低能、绿色环保之潮流的今天,热塑性弹性体(TPE)正以其优良的加工性、橡胶的高弹性、良好的适应性、经济性以及低污染性而获得蓬勃发展,产品正全面渗入橡胶加工行业,进入稳步发展阶段,被冠以“第三代橡胶”的美誉。

  根据硬段的化学组成,TPE可分为聚苯乙烯类(SBC)、聚烯烃类(TPO)、聚氨酯类(TPU)、聚酯类(TPEE)、聚酰胺类(TPAE)和聚氯乙烯类(TPVC)等几类,其中SBC是TPE中产销量最大的一类,TPO则是增长最快的一类,1996年其需求量为140 kt,2001年将达到210 kt,年均增长率达8%。

  TPE的生产方法有机械共混法和化学合成法两种,其中共混型TPE在制备工艺上经历了简单机械共混、动态部分硫化和动态全硫化三段发展历程,动态全硫化型热塑性弹性体(TPV)近年来以10%的速度高速增长,成为TPE中发展最快的品种。

1 国外TPE应用及市场需求

1.1 市场与预测

  随着各种TPE的相继开发,TPE的需求也以惊人的速度增长。1993年TPE消耗量725 kt,1995年已超过900 kt,相当于同年SR总消耗量9 666 kt的9.3%,销售额达30亿美元。据预测TPE全球的用量将从1997年的1 005 kt增至2000年的1 292 kt,1995-2000年消费量增长29%,年均增长5.8%,近年来生胶的消耗量变化及TPE所占比例见表1[1,2]。表1的结果显示,与硫化橡胶传统用生胶的停滞状态相比,TPE的增长率很高。

表1 90年代生胶消耗量变化及TPE所占比例

项目

1992年

1993年

1994年

1995年

1999年

耗量/kt

增长率,%

耗量/kt

增长率,%

耗量/kt

增长率,%

耗量/kt

增长率,%

耗量/kt

增长率,%

生胶

                   

 SR

9 660

-

8 967

-

9 022

-

9 666

-

10 962

-

 NR1)

5 168

-

5 182

-

5 425

-

5 594

-

6 264

-

 合计

14 828

1.7

14 149

-4.6

14 447

2.1

15 259

5.6

17 226

3.6

TPE

737

5.0

766

3.9

83.3

8.7

909

9.1

1 188

7.4

TPE在总橡胶中所占比例2),%

4.73

 

5.14

 

5.45

 

5.62

 

6.45

 

TPE在SR所占比例3),%

7.09

 

7.87

 

8.45

 

8.60

 

9.78

 
  注: 1)NR:天然橡胶。
    2)TPE:合成橡胶+热塑性弹体;
    3)TPE:生胶+热塑性弹体。

  Freedonia Group预测,北美TPE需求将从1996年的475 kt增至2001年的640 kt,年均增长6.4%。美国是TPE的净出口国,1996年生产能力520 kt,预计2001年将升至780 kt。1996-2001年北美TPE供需情况见表2。

表2 北美TPE需求及预测 (kt)

项 目

1987年

1996年

2001年

年均增长率,%

1996/1987年

2001/1996年

TPE总需求量

 SBC

 TPO

 TPU

 TPEE

 其他TPE

净出口量

TPE产量

244

124

608

32

15

12

38

282

474

220

141

48

33

33

44

518

646

281

209

59

48

50

84

730

77

66

98

44

87

122

_

70

73

50

82

44

78

85

_

71

  TPE消费量迅速增长的原因之一,是因为它的性能适应性强,加工工艺简单,节能,能用热塑性塑料(TP)的加工设备和方法高效而经济地生产通用橡胶制品。如:热固性橡胶(TSR)加工成型周期为2~10 min,而TPE仅10~50 s;TPE注射成型制品的尺寸偏差仅为TSR同样制品的1/3~1/2,加工费用又比TSR低50%左右。另一重要原因是TPE比TSR相对密度低10%~40%,用TPE制备汽车构部件可使汽车整体重量降低,达到节约燃油之目的;TPE边角废料还可回收利用(已证明TPE返用5次物理机械性能基本不变),因而一定重量的TPE能制得更多制品。TPE的这种低密度和可回收性顺应了工业生产低投入、高产出和高效益的发展总趋势,成为兼具SR和TP二者优良性能的新型高分子弹性材料。

1.2 主要应用领域及用量

  TPE主要应用领域包括:汽车工业、电线电缆、工业制品、制鞋领域、土木建筑、医疗保健及聚合物改性等。近年欧洲各类TPE使用情况、北美各应用领域TPE使用量及医疗制品市场现在和潜在应用情况分别见表3~表5[3]。

表3 欧洲1995年TPE应用及使用量 (kt)

应用领域

SBC

TPO

TPV

TPU

TPEE

TPAE

总 计

汽车

电线电缆

制鞋

聚合物改性剂

软管

工业制品

沥青改性剂

建筑

胶粘剂/涂料

胶片

其他

总计

6

0

47

11

0

1

30

16

0

117

228

62

5

0

3

2

6.5

0

0

0

0

79

157.5

6

1

0

3

2

5

0

2.5

0

0

20

39.5

2

2

7

2.5

4.5

0

11

1

31

61

1

1

1

1

1.5

0

0

8

13.5

2

0

1

1

1

0

0

0

5

10

79

9

56

17

8.5

19.5

30

2.5

27

1

260

509.5

 

表4 北美TPE市场应用情况及预测 (kt)

市场份额

1985年

1990年

1995年

2000年

轻型车/其他运输工具

工业产品

制鞋

医疗制品

电线电缆

其他市场

美国TPE使用量

加拿大TPE使用量

北美塑料需求量

北美橡胶需求量

44.5

45.8

58.6

10.9

12.7

19.1

174.8

16.8

21 946.4

2 996.8

72.2

71.3

65.8

27.2

21.8

33.6

266.0

25.9

28 942.5

3 593.4

111.2

109.0

61.3

49.9

36.3

49.9

380.4

37.2

34 231.6

3 881.7

168.0

161.2

59.0

84.0

54.5

72.6

545.7

53.6

39 906.6

4 176.8

 

表5 TPE在医疗制品方面的应用

应 用

TPE类型

优 点

伤口绷带

药品输送

血浆收集

渗析导管

婴儿奶嘴

导管

仪器手柄

针头(管)防尘罩

悬浮筏密封

O型密封件

输液(给养)

泵(供气液)

导管

共聚多酯

共聚多酯

TPV

TPV

苯乙烯共聚物

苯乙烯共聚物

TPE

TPE

TPV

TPV

TPU

TPU

TPU

防止细菌进入、可置换水分

保证适宜水分渗透率

移走注射器后可防止空气进入

与硅橡胶相比明显改善了耐久性

与NR或硅橡胶相比改善了耐咬耐撕裂性能

与NR相比,改善了清洁度和尺寸稳定性

与TSR相比,提高了设计的灵活性

降低医疗成本,低萃取率

提高了柔软性,不含增塑剂

注射器使用安全,降低了生产成本

透明,尺寸稳定

耐化学品性能接近玻璃

与聚氯乙烯(PVC)相比,提高了耐辐射性

  可见,SBC耗用量最多,其次是TPO,而TPV用量也不少,汽车仍将是TPE的第一大消费领域,全球汽车TPE用量已由1990年的4.0 kg/辆增至1995年的6.3 kg/辆。美国1995年汽车(主要为轿车和轻型卡车)产量1 300万辆,单车TPE用量12.7 kg/辆。据预测[4],目前欧洲TPE总消费量为465 kt,其中汽车消费占首位,消费量可达160.8 kt,占总量的1/3以上,平均消费增幅可达7%。TPE在汽车工业中的用途主要是三个方面:汽车外部件、内部件和发动机室内的部件,其中保险杠是汽车外部最大有形件。1990年北美轿车和轻型卡车保险杠消耗TPE为18 kt,1995年为45.4 kt,预计2000年、2005年其值将分别达到99.8 kt和127 kt,1995-2000年平均增长率为10.8%,目前欧洲每年平均约有33 kt的TPO用于生产汽车保险杠。TPE发展最快的应用领域当推医疗制品,美国和欧洲的医疗制品生产商以每年10%的比率增加TPE的使用量,更清洁、更安全等条件的要求使得TPE在更多医疗制品中崭露头脚,取代了TSR,从而带给TSR强大的竞争压力。

2.刺激TPE工业迅速发展和增长的催化剂--"Santoprene"

  在不断发展的TPE工业中,动态硫化工艺及增容技术等概念的引入,使得TPV品种牌号谱不断扩大,技术内涵不断延伸,从而发展成为TPE中最为迅速和最令人注目的一个热门领域,其中的典型产品有Santoprene及Geolast等。这些产品的出现刺激了TPE工业的迅速发展和增长。

  有18 kt/a的三元乙丙橡胶/聚丙烯(EPDM/PP)TPV生产线,固定资产总投资2 806万美元的Monsanto与Exxon的合资公司――AES公司,开发的Santoprene是完全交联型烯烃类弹性体,它系采用一种动态全硫化工艺,使EPDM颗粒(平均粒径<1μm)完全分散到PP的连续基质中,是一种与硫化橡胶具有同等性能的高性能TPE。

  Santoprene比重较水低,硬度范围35(邵氏A)到50(邵氏D),具有优良的耐热性、耐油性、弹性、强度,且循环再生性好,成型工艺简单。其屈挠疲劳性极高,在-51~66℃下即使经历上百万次的周期屈挠也不会破裂。Santoprene已有多种型号级别可供选择,且所有品级均可互相混配,以达到不同的阻燃、耐老化及硬度要求。AES公司近期又推出了“干型”Santoprene 8000系列产品,省去了加工前的预干燥工序,目前已有12个品级。此外,可通过中性色Santoprene掺用标准的聚烯烃色母料,制成任何颜色的Santoprene制品,配色容易。

  Santoprene在成本及性能上无论是在TPE还是在TSR中都处于中间地位,但由于其性能范围较宽,因而有较高的性能成本比。

  利用Santoprene的特性,可将其应用于汽车、建筑、机械、医疗、家电等领域,表6列出了Santoprene的一些典型用途。

表6 Santoprene用途一览[5]

应 用 领 域

典 型 应 用 实 例

汽车部件

建筑工程

电子电器

用具

机械及工具

运动器械

空气管道,轴套,电缆护套,软管,车灯罩,防护罩,防振座,管件,挡风玻璃间隔条

门缝胶条,排水口密封,嵌装玻璃密封条,拱基,管子垫圈,卫生设备,屋顶边

电池壳,塞绳,电线及电缆绝缘及护套,按键焊盘膜片,矿山电缆,马达轴,支座,拼接带,终端插头,变压器外壳

鞋靴,防伸杆,小脚轮,联轴节,膜片,支脚,垫圈及垫片,齿轮,垫环,手柄,软管,密封件,管材,车轮

胶辊,胶接管接头及杆手柄,车轮,防冲杆,小脚轮,垫圈及垫片,手持工具的手柄及手把,软管外层胶

球拍手柄,球皮,步枪枪托垫,潜水呼吸器设备,滑雪雪杖手柄

 

  应值得特别注意的是,Santoprene在汽车工业领域的应用已愈加深入[6]。奔驰公司用Santoprene作为其新的A级石英玻璃窗的密封材料,可提高部件性能,降低成本和重量,且具有极好的密封性、耐臭氧和耐紫外线辐射性;Santoprene高流动性牌号椨捕?邵氏A)为50、62和75,可用于车用门窗密封;Santoprene也用于高级工程传动袋装置;硬度(邵氏A)为55的牌号可取代各种TSR。

  综上所述,Santoprene的出现激化了TPE与TSR的竞争,其优异的性能也使工程师及设计师在设计上有了更大的灵活性,相信随着社会进步与发展,Santoprene必将会有更为广阔的应用领域。

3.国内EPDM/PP TPE市场应用现状

  我国早在80年代初即开始研究EPDM/PP TPE,并有一些产品投放市场。为了对国内EPDM/PP TPE在现行和未来市场中是否具有竞争力、品种是否新颖、是否具有高附加值等做进一步论证,特进行市场调查,走访了36家单位,就EPDM/PP TPE进行了调研分析。

  (1)汽车工业:EPDM/PP TPE 在汽车行业的主要应用是做车体的外部配件,如保险杠罩、挡泥板部件、防尘罩、各种垫圈、防护条等;也可做汽车的内部配件,其中包括方向盘、密封件、轴封等,还可用作装饰板。

  (2)电线电缆:EPDM/PP TPE具有优良的耐候性、高温使用性能和突出的电性能,因此,EPDM/PP TPE的又一重要应用方面是电线、电缆的绝缘层。

  (3)其他用途:EPDM/PP TPE还可用于文体用品、家用电器及生活用品,如滑雪长筒靴、鞋底和鞋后跟、各种手柄、软管、垫圈等。这些方面的应用,其耐磨性和耐屈挠性可以和普通硫化橡胶竞争,胶管、胶带、模压橡胶制品、密封圈垫等均可用此类材料,它还可用作聚乙烯(PE)和PP的改性剂,以提高这些材料的抗冲击性能。

 

4.市场需求分析预测

  1995年世界TPE消耗量为900 kt,占同年SR总耗量的10%;1999年TPE与SR耗量之比也约为1/10。据此并结合我国国民经济的发展速度及相关行业对TPE的实际需求等情况分析,2000年、2005年及2010年我国TPE/SR消耗构成比应设定为6%~9%、8%~10%、10%~12%;我国SR 2000年、2005年及2010年的需求量预计分别为900~1 000 kt、1 400~1 500 kt、1 800~2 200 kt(中国石油化工集团公司预测值),则TPE相应年份的需求量应分别为54~90 kt、112~150 kt、180~264 kt。

  TPE中的TPO(包括TPV,国外TPV约占TPO的20%~25%)作为令人瞩目的优良材料得到迅速发展,TPO中的61%用于汽车业,17%用于工业制品,9%用于电线电缆,2%用于建筑领域。

  根据国外TPO/TPE等于27%的比值,预计我国2000年、2005年及2010年TPO最低需求量应分别为15~24 kt、30~40 kt、48~71 kt。假定EPDM/PP TPE占据TPO中80%的市场份额,则EPDM/PP TPE需求量应分别为12~19 kt、24~32 kt、38~57 kt。

  (1) 汽车行业TPE用量的预测

  汽车工业是我国国民经济的支柱产业,是正在形成的一个新的经济增长点,也是孕育和刺激TPE发展的沃土。我国的汽车工业近年发展十分迅猛,至1997年,汽车生产厂商共有872家,产量达159万辆(其中轿车49万辆)。按照规划,到2000年我国汽车工业要形成300万辆/a的生产能力(其中轿车150万辆/a),到2010年达到600万辆的生产能力(其中轿车400万辆/a),预计到2000年,汽车产量270万辆,保有量将达2 120~2 300万辆,到2010年将达4 400~5 000万辆。汽车用橡胶制品中60%为轮胎,40%为各种胶管、胶带、油封、密封条、减震块、皮碗、防尘罩、档泥板等。平均每辆汽车橡胶配件多达500~600件,均重50 kg。在所使用的原材料中,TPE占据一定份额,其中主要是TPO和TPV。如果2000年每辆轿车TPE用量达到美国1990年水平(5.1 kg/辆),2005年达到7.3 kg/辆,2010年达到10.4 kg/辆(以TPE用量每年增长7.4%计算),则2000年及2010年轿车耗用TPE约分别达15 kt、62 kt。目前我国的轿车橡胶配件中,通用橡胶EPDM和丁腈橡胶(NBR)的用量最大,如上海桑塔纳EPDM 13.8 kg/辆,NBR 3.2 kg/辆;标致505 EPDM 25.5 kg/辆,NBR 2.9 kg/辆。而国外轿车平均用EPDM 4.3 kg/辆,NBR 1.3 kg/辆,这就为TPE中的EPDM/PP、NBR/PVC部分取代EPDM、NBR提供了较大的潜在市场。

  (2) 电线电缆行业

  EPDM/PP TPE可用作控制电缆、船用电缆及千伏级以上矿用电缆的包复材料,取代原有的氯丁橡胶(CR)、NR/丁苯橡胶(SBR)、氯磺化聚乙烯(CSM)、PVC等包复材料。采用EPDM/PP制作电缆包复皮和护套,电缆直接用塑胶机挤出,简化了生产工艺,这是电缆、电线行业生产上的重大改革。

  沈阳电缆厂每年消耗EPDM/PP约达500 t,如果再加上天津、上海、郑州电缆厂及各省市级电缆厂(约6 000~7 000家),全年需求EPDM/PP 近10 kt。

  (3) 建材行业

  我国高分子防水片材的发展起步较晚,80年代初速度较快,从无到有相继开发了包括橡胶、塑料及橡塑并用等多种高分子材料在内的高分子防水片材,形成批量生产能力。许多新品种防水片材正在研究开发。TPE在国外防水片材中已广泛应用,国内尚未使用,但其前景看好。据估计,国内城乡住宅、工业建筑及公用设施年建造量达10×108m2,再加上旧房屋维修,对防水片材的需求量十分可观。按有关部门规划预测,高分子防水片材1990-2000年年均需40 kt。在西欧,以德国为例,所用高分子防水片材的45%为TPE。2000年我国所需TPE防水片材按高分子防水片材量的25%计算,则TPE需求量为10 kt。

  (4) 密封制品

  高档建筑物的铝合金门窗、火车、船舶、飞机门窗所用密封条以TPE(EPDM/PP)代替传统密封条材料,可提高使用寿命。因此,其用量不容忽视。

  特别值得注意的是,国际运输行业使用的集装箱标准规定,其密封条必须是TPE(EPDM/PP),青岛密封件公司生产集装箱密封条,每条重7 kg,全年需EPDM/PP约200 t。随着我国对外贸易不断扩大,集装箱用量将会有很大增长,仅此一项每年需用TPE(EPDM/PP)将近千吨。

  (5) 其他领域

  印染、印刷用的胶辊,海岸用的输、排油胶管,石油化工、电力等行业用密封垫和圈均需耐油、耐温;铁轨、铁路及公路桥梁的减震垫等均可采用TPE(NBR/PP、NBR/PVC、EPDM/PP),有待进行技术开发,其TPE用量不能确切估算,但潜在市场十分广阔。

  综上所述,EPDM/PP TPE这种新型材料势必会在不久的将来愈加显示出其勃勃生机,得到蓬勃发展。

 

5.建议

  鉴于国外TPE需求市场的不断扩大及我国EPDM/PP TPE市场的实际,建议:

  (1) TPE科研开发上应加强彼此间合作,避免各树一帜,应集中力量对TPE产品进行纵向深入研究,从研究配方、工艺条件至应用、加工一条龙开发;还应尽早与加工应用单位联系,了解其需求,按需开发。

  (2) 应合理调整产品布局,消化国内资源,避免无谓进口,节约外汇,因此在TPE产品方面应首先选择有国产化原料且有一定市场的EPDM/PP及NBR/PVC,不断拓宽其应用范围,尤其是应该确保EPDM/PP TPE在汽车领域消费的前提下,加快其在医用、耐热耐油零部件等方面的应用步伐,加大产品推广力度,抢占更多市场。

  (3) 重视产品市场效应,强化产品宣传和后续技术服务水平。

  (4) 继续完善TPE生产工艺,降低成本,增加其在市场中的竞争力。

  (5) 利用TPE可回收利用、低毒、无污染等特点,提高环保意识,减轻环保压力,鼓励回收,以达到低投入高产出之目的。

参 考 文 献

1 竹村泰彦等.橡胶工业,1997,44(12):739

2 橡胶工业,1998,45(11):696

3 王维相.橡胶工业(台湾),1997,21(1):26

4 弹性体,1999,9(2):48

5 Monsanto Santoprene 综合产品公报

6 弹性体 ,1999,9(2):59

 

Trend of World TPE Market and Prospects of
Domestic EPDM/PP TPE Market
Gu Chaoxia

(The Synthetic Rubber Technology Development Center, SINOPEC)

Wang Huimin

(Research Institute of Lanzhou Chemical Industry Company)

ABSTACT

  This paper outlines the trend of world TPE market and introduces the “catalyst” Santoprene, which has promoted the development of TPE. This paper also analyzes and compares the domestic market prospects of EPDM/PP TPE based on the investigation result of home market, and puts forward the suggestions for the development of TPE in our country.

  Keywords: blend thermoplastics elastomer, Santoprene, TPE, polypropylene, market analysis, review


 
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