葉由忠
(中國化工信息中心,北京100029)
特種PVC 和專用PVC 產(chǎn)品品種多, 消費(fèi)領(lǐng)域廣泛,其概念也比較籠統(tǒng),沒有比較嚴(yán)格的界限之分。
基本概念是通過物理的、化學(xué)的、物理和化學(xué)相結(jié)合的、甚至機(jī)械的方法,通過共聚、均聚、共混、填充、 增強(qiáng)等方法, 改善或增加PVC 功能, 在電、磁、光、熱、耐老化、阻燃、機(jī)械性等塑料材料的性能方面,發(fā)生人們預(yù)期的變化或者賦予材料在特殊環(huán)境條件下使用的功能而得到全新的材料。 隨著其他行業(yè)的科技進(jìn)步與發(fā)展,對(duì)PVC 材料不斷提出新的要求,新型特種或?qū)S肞VC 樹脂還會(huì)不斷出現(xiàn)。
1.2.1 特種樹脂特點(diǎn)
(1)由分子結(jié)構(gòu)改變形成的PVC 樹脂。 如抗沖改性型特種樹脂 (抗沖改性劑接枝PVC、PVC 接枝抗沖改性聚合物)、耐熱改性型(場(chǎng)地耐熱單體無規(guī)共聚或與耐熱熱聚合物接枝共聚、氯化PVC、交聯(lián)PVC)、內(nèi)增塑與加工性改進(jìn)型(與大分子增塑劑接枝共聚、與柔性單體共聚)等。
(2)通過化學(xué)的,或者物理和化學(xué)相結(jié)合的方法。 例如通過調(diào)整聚合體系和工藝條件生產(chǎn)出更適合加工性能要求的PVC 樹脂,如具有高彈性、耐寒、耐熱、 耐老化、 具有消光作用、 溶解性好等特點(diǎn)的PVC 樹脂。 這些樹脂大多在反應(yīng)器中形成。
1.2.2 專用樹脂特點(diǎn)
(1)由不同成粒過程形成的PVC 樹脂。 如球形PVC 樹脂、摻混PVC 樹脂、高表觀密度PVC 樹脂、少(無)皮PVC 樹脂、粉末涂層用PVC 樹脂、超高吸PVC 樹脂等。
(2)主要是通過物理改性(如采用其他高聚物與PVC 樹脂進(jìn)行機(jī)械混合,從而達(dá)到改性目的的共混改性、填充和纖維增強(qiáng)的填充復(fù)合改性)的方法,大多在加工企業(yè)的混合、混煉設(shè)備中進(jìn)行。
1.3.1 特種樹脂
特種樹脂可分為均聚型類、共聚型類、交聯(lián)型類及摻混型類樹脂4 種。
(1)均聚型類。均聚類型樹脂分為PVC 糊樹脂、高抗沖PVC 樹脂、超高聚合度PVC 樹脂(超高分子量PVC 樹脂)、 超低聚合度PVC 樹脂 (吸油性樹脂)、高表觀密度PVC 樹脂(大口徑管材用)、溶液聚合型共聚樹脂(氯乙烯/醋酸乙烯型、羧基化氯乙烯/醋酸乙烯型、羥基化氯乙烯/醋酸乙烯型、環(huán)氧基化氯乙烯/醋酸乙烯型等)等。
(2)共聚型類。 共聚型類分為特種糊用PVC 樹脂、 氯乙烯-醋酸乙烯共聚樹脂 (含氯醋共聚糊樹脂)、 氯乙烯-醋酸乙烯酯-乙烯醇共聚樹脂 (涂料用)及氯乙烯-醋酸乙烯酯-馬來酸共聚樹脂(涂料用)、氯乙烯-醋酸乙烯酯-丙烯酸酯共聚樹脂、氯乙烯-乙烯共聚樹脂、氯乙烯-乙烯基醚共聚樹脂(氯醚樹脂)、 乙烯-乙酸乙烯-氯乙烯接枝共聚物及其他氯乙烯接枝共聚物。
(3)交聯(lián)型類。 交聯(lián)型類分為CPVC 樹脂(耐熱樹脂)、消光樹脂、耐熱PVC 樹脂及PVC/乙丙橡膠接技共聚物。
(4)摻混型類。摻混型類分為PVC 糊用摻混樹脂、氯乙烯-醋酸乙烯摻混樹脂、彈性體專用PVC 樹脂(高分子質(zhì)量PVC 樹脂與其他彈性體如丙烯酸類橡膠、丁脂橡膠、EVA 及三元共聚物、 聚氨酯類等摻混)、PVC與甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯三元共聚物的共混物、PVC 與丙烯腈-丁二烯-苯乙烯三元共聚物的共混物、PVC 與丁腈橡膠的共混物、PVC 與乙烯-醋酸乙烯共聚物的共混物及PVC 與氯化聚乙烯的共混物等。
1.3.2 專用樹脂
專用樹脂可分為衛(wèi)生級(jí)PVC 專用樹脂、醫(yī)用級(jí)PVC 專用樹脂、球形PVC 樹脂、粉末涂層用PVC 樹脂、無包封皮層PVC 樹脂、高體積電阻率的PVC 樹脂、 阻燃、 阻煙PVC 樹脂、PVC 發(fā)泡樹脂、 超高吸PVC 專用樹脂、玻璃纖維增強(qiáng)PVC、硬質(zhì)PVC 低發(fā)泡型材、VC 鈣塑料、 赤泥填充PVC 塑料、 工程化PVC 及抗菌專用混合料等。
據(jù)相關(guān)資料介紹,目前,全球特種和專用PVC樹脂牌號(hào)有近三千種,國外一些著名PVC 生產(chǎn)商產(chǎn)品牌號(hào)達(dá)到350 種之多,同時(shí),還生產(chǎn)相當(dāng)數(shù)量的特種PVC 產(chǎn)品。 據(jù)國外PVC 雜志介紹和初步統(tǒng)計(jì),2011年, 全球特種PVC 樹脂總產(chǎn)能約485 萬t/a,總消費(fèi)量超過370 萬t/a, 約占全球PVC 消費(fèi)總量3 600 萬t/a 的10%左右。 預(yù)計(jì)未來仍會(huì)保持較快的增長(zhǎng)速度。
從地區(qū)看,歐盟占30%,中國約占20%,北美占13%;從品種看,PVC 糊樹脂約占69%,其他品種在7%以下,詳見表1、圖1、圖2。
表1 2011年全球特種PVC品種和分布 萬t/a
國外發(fā)達(dá)國家PVC 樹脂牌號(hào)很多,西歐有800多個(gè),日本有600 多個(gè),美國有300 多個(gè),且每個(gè)PVC 生產(chǎn)公司都擁有幾百種牌號(hào), 如日本信越化學(xué)公司有348 種PVC 牌號(hào)。 除少量品種外,國外和臺(tái)灣地區(qū)主要PVC 特種樹脂生產(chǎn)企業(yè)及擁有品種情況見表2。
表2 特種PVC主要生產(chǎn)企業(yè)
由于分類的不同, 不同資料來源發(fā)表的數(shù)據(jù)差異非常大。特別是一些資料將PVC 特種樹脂與物理改進(jìn)的PVC 專用料(如電纜料、透明料等)相混淆。
本文涉及的特種樹脂主要是指前述 “1.3 產(chǎn)品分類”中的特種樹脂。
據(jù)初步統(tǒng)計(jì),2011 年,中國特種樹脂總產(chǎn)能約為105 萬t/a,占PVC 樹脂總產(chǎn)能2 162 萬t/a 的4.86%;生產(chǎn)約78 萬t/a,占總產(chǎn)量1 295 萬t/a的6.02%。 各品種中, 具有商業(yè)產(chǎn)能的品種主要有PVC 糊樹脂、氯醋共聚樹脂、PVC 消光樹脂、 高聚合度/超高聚合度PVC 樹脂、低聚合度/超低聚合度PVC 樹脂、聚偏氯乙烯、氯化聚氯乙烯及其他摻混樹脂(見圖3),氯乙烯-丙烯酸酯、氯乙烯-丙烯酸酯接枝及其他共聚樹脂基本上沒有。
中國國內(nèi)PVC 特種樹脂主要研究院校有浙江大學(xué)(主要研究品種為氯醋、氯醚、氯丙、腈氯綸樹脂、交聯(lián)PVC、乙烯-醋酸乙烯酯-氯乙烯接技共聚樹脂、 氯化聚乙烯-氯乙烯接技共聚樹脂、 丙烯酸酯-氯乙烯接技共聚樹脂、 阻燃抑煙納米水滑石改性PVC 樹脂)、河北工業(yè)大學(xué)(主要研究丙烯酸酯改性PVC 樹脂)、貴州大學(xué)(主要研究納米碳酸鈣改性PVC 樹脂)。
中國特種PVC 生產(chǎn)企業(yè)主要有上海氯堿(氯醋樹脂、氯化PVC、消光PVC、高表觀密度PVC)、新疆天業(yè)(氯醋樹脂、氯丙樹脂、無機(jī)粒子改性PVC 樹脂等)、天津渤天化工(消光PVC、丙烯酸酯改性PVC、納米改性PVC)、杭州電化集團(tuán)(消光PVC、CPVC、氯醚樹脂)、河北盛華(丙烯酸酯改性PVC 等)、江蘇華士、無錫洪匯(氯醋樹脂)、沈陽化工(氯醋糊樹脂)等。 2011 年,中國主要PVC 生產(chǎn)企業(yè)生產(chǎn)特種PVC樹脂名稱、產(chǎn)能及進(jìn)展等情況見表3。
截止到2011 年底, 中國特種PVC 行業(yè)投資仍然是在技術(shù)較為成熟的糊樹脂行業(yè)和氯醋樹脂行業(yè)。 據(jù)初步調(diào)查,糊樹脂規(guī)劃總能力約為100 萬t/a,在建項(xiàng)目9 項(xiàng),合計(jì)能力為55.5 萬t/a;氯醋樹脂規(guī)劃總能力約為10 萬t/a,在建項(xiàng)目3 項(xiàng),合計(jì)能力為6 萬t/a。 另外, 對(duì)于技術(shù) “門檻” 越來越降低的CPVC, 上海氯堿化工股份有限公司隨著1 萬t/a 水相法項(xiàng)目的逐步達(dá)產(chǎn),“十二五” 期間計(jì)劃再建設(shè)年產(chǎn)能5 萬t/a 或10 萬t/a 的CPVC 裝置, 此外,河北盛華化工、 新沂嘉泰化工也在建設(shè)CPVC 項(xiàng)目,詳見表4。
由于通用型PVC 樹脂過剩量較大,隨著原料價(jià)格的不斷上升, 預(yù)計(jì)將會(huì)有越來越多的懸浮法裝置研究、調(diào)整聚合配方,生產(chǎn)消光樹脂、高聚合度/超高聚合度PVC 樹脂、低聚合度/超低聚合度PVC 樹脂。
表3 2011年中國特種PVC樹脂主要生產(chǎn)企業(yè) 萬t/a
由于各PVC 企業(yè)在通用樹脂競(jìng)爭(zhēng)激烈的情況下紛紛尋找出路,大力發(fā)展特種PVC 樹脂,預(yù)計(jì)到2016 年, 中國特種PVC 樹脂總產(chǎn)量將達(dá)到180 萬t/a,其中,糊樹脂100 萬t/a,氯醋樹脂20 萬t/a,氯化聚氯乙烯13 萬t/a,詳見圖4。 2011-2015 年總產(chǎn)能年均增長(zhǎng)速度可達(dá)到11.4%。
3.5.1 目前特種PVC 需求的主要品種和消費(fèi)量
表4 中國特種PVC樹脂投資動(dòng)態(tài) 萬t/a
據(jù)初步統(tǒng)計(jì),2011 年中國PVC 特種樹脂消費(fèi)量為118 萬t, 其主要消費(fèi)品種的消費(fèi)量占PVC 特種樹脂消費(fèi)總量的比例分別為:糊樹脂69.1 萬t,約占58.6%;消光樹脂14.5 萬t,約占12.3%;氯醋樹脂7.8 萬t,約占6.6%;其他特種樹脂依次為氯化聚氯乙烯、低/超低聚合度樹脂、聚偏氯乙烯樹脂、高/超高聚合度樹脂等,詳見圖5。
3.5.2 特種PVC 消費(fèi)領(lǐng)域及構(gòu)成
由于PVC 特種樹脂各品種消費(fèi)領(lǐng)域各不相同,且下游用途劃分也非常復(fù)雜, 現(xiàn)就幾個(gè)主要品種的消費(fèi)領(lǐng)域和構(gòu)成進(jìn)行描述。
PVC 糊樹脂主要應(yīng)用于人造革、 浸漬手套、壁紙、粘合劑、汽車密封料、鋼板涂層、涂料、高級(jí)鞋靴等領(lǐng)域,其消費(fèi)領(lǐng)域和構(gòu)成見表5。
氯醋樹脂應(yīng)用行業(yè)較多,包括汽車、電子電器、船舶、人造革、磁卡、木器家居、包裝鋁箔用熱熔膠、各種PVC 制品印刷用油墨、PVC 制品用添加劑以及粘合劑等,其消費(fèi)領(lǐng)域和構(gòu)成見表6。
表5 2006和2011年中國糊樹脂消費(fèi)構(gòu)成 萬t,%
表6 2007和2011年中國氯醋樹脂消費(fèi)構(gòu)成 萬t,%
高/超高聚合度PVC 樹脂廣泛應(yīng)用于汽車、建材、電子、管材等多個(gè)領(lǐng)域。2011 年各領(lǐng)域消費(fèi)比例大致為:車輛占48%,建筑材料占25%,電線電纜及電器占11%,軟管及管路占11%,其他用途占5%。
消光PVC 樹脂主要應(yīng)用領(lǐng)域?yàn)椋罕∧け∑ㄈ缦駜?cè))、人造革(如日記本外皮)、地板磚、屋頂裝飾片材、發(fā)泡壁板與地板、硬質(zhì)板、分模板、汽車涂料、化妝品盒、圣誕樹葉、電纜外套及電線外皮等。
3.5.3 特種PVC 潛在需求分析
隨著國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和人民生活水平的提高,中國國內(nèi)市場(chǎng)對(duì)特種PVC 樹脂的需求仍然強(qiáng)勁。特別是人們對(duì)生活需求的提高,對(duì)汽車、建筑材料、油墨、包裝、玩具、電子電氣、家具等的要求越來越高,對(duì)特種PVC 樹脂的潛在需求量非常大。
據(jù)初步預(yù)計(jì),到2016 年,特種樹脂的需求量將達(dá)到175 萬t,2011-2016 年, 中國PVC 樹脂需求增長(zhǎng)速度將超過8%,詳見表7 和圖6。
表7 2011-2016年中國特種PVC樹脂主要品種消費(fèi)增長(zhǎng)速度預(yù)測(cè)%
需要指出的是, 隨著特種樹脂生產(chǎn)技術(shù)的提高和生產(chǎn)成本的降低, 預(yù)計(jì)其對(duì)現(xiàn)有通用樹脂消費(fèi)市場(chǎng)的替代作用不可忽視, 這部分替代量有可能達(dá)到當(dāng)時(shí)特種樹脂消費(fèi)量增長(zhǎng)量的1 倍或更多, 即到2016 年,潛在特種樹脂消費(fèi)量可望超過235 萬t。
盡管本文沒有論述專用PVC, 但是我們認(rèn)為,PVC 發(fā)展方向是特種PVC 和專用PVC。
當(dāng)前,世界PVC 工業(yè)生產(chǎn)技術(shù)發(fā)展的重點(diǎn)有以下2 個(gè)方面。
(1)繼續(xù)研究PVC 的毒性問題,使PVC 的應(yīng)用獲得一個(gè)環(huán)境許可,通過開發(fā)新技術(shù)、新添加劑、新穩(wěn)定劑, 使之符合人們?nèi)找嫣岣叩沫h(huán)保要求,使PVC 工業(yè)得到正常發(fā)展。
(2)根據(jù)市場(chǎng)需求,研制和生產(chǎn)更能適于產(chǎn)品性能的提高、更易加工的各種PVC 專用料、復(fù)合料及添加型樹脂, 主要有以下5 類:a.20 世紀(jì)80 年代末到90 年代初,國外推出的低聚合度及超低聚合度懸浮樹脂;b. 聚合度為1000 左右的高表觀密度的管材、型材專用樹脂;c.聚合度為1 700 以上的超高聚合度樹脂;d.聚合中添加改性劑的消光樹脂;e.普通樹脂添加改性劑制成的高抗沖樹脂及單體接枝改性的高抗沖樹脂。