全球化工新材料产业持续发展分析

全球化工新材料产业持续发展分析一、 全球化工新材料产业持续发展新材料作为基础性和支柱性战略产业，是高新技术发展的先导。早在20世纪中，美国、日本、欧洲等国家率先提出新材料在工业发展的重要性，并推出了本土新材料产业发展政策规划及扶持政策。在全球工业化快速发展的大背景下，航空航天、电气电子、医疗器械、汽车等工业发展将会进入到新的发展阶段，对新材料的需求将会增长，根据前瞻产业研究院的预测，未来五年全球新材料产业产值规模将保持正增长态势。目前全球化工新材料产业发展趋势具有高技术引领、产品迭代速度快、产业规模和需求不断扩大等特点，随着世界经济的持续增长，企业和金融资本发展化工新材料的动力不断增强，未来化工新材料的需求空间有望继续扩大。全球新材料产业产值规模近年来保持快速增长，由2016年的209万亿美元增长至2019年的276万亿美元；2020年，全球新材料产业规模达到约293万亿美元，预计2026年有望突破6万亿美元。二、 高性能聚合物行业主要趋势现阶段我国仍缺乏技术覆盖全面的集团型企业，导致产业下游需求难以准确反馈至上游材料合成企业，无法推动产业上游进行针对性的技术改造和升级，实现高端化、差异化、系列化发展。我国应加快培育和发展高性能聚合物产业，不断完善产、学、研协同创新体系。未来行业内企业将通过产业整合、合作研发等形式，提升产业协作效率，从材料的分子结构设计、制造工艺等角度，丰富国内高性能聚合物产品体系，提升高性能材料应用研究水平；同步加强对于材料改性、复合技术的研发，大力发展复合材料，满足不同领域对材料的复杂要求。持续加强前沿材料研究，抢占技术制高点。要发挥高校和科研院所力量，开展前沿材料的研究布局。集中优势资源，重点推进3D打印材料、超导材料、纳米材料、第三代半导体材料等前沿材料研究，创新体制机制，保障研究资金持续投入，为产业长期可持续发展及国际竞争力的提升提供技术储备。三、 塑料电子聚合物行业概况聚合物仍然面临来自同行各业的巨大挑战和激烈竞争，例如硅和有机发光二极管。不过，要寻找便宜的可弯曲电子设备替换件，聚合物是很好的选择，因为它们很容易在溶液中进行处理，并且可以用来3D打印。在半导体中，聚合物可以作为其他物质的载体，例如导电油墨。这种将聚合物作为导电部分仍然需要大量研究。四、 氟聚物行业发展趋势供给方面，由于受到环保督察的影响，国内部分氟化工企业受到影响，原材料的生产无法满足下游氟硅化工行业生产需求，从而导致市场供给不足，使得市场价格有了大幅度增长，供给侧改革又影响了企业新产能的扩张，使得供给方面一时无法满足市场;需求方面，随着国内外经济形势好转，市场需求回暖，更加推动产品价格上涨。根据目前各国经济发展趋势和含氟聚合物加工技术的进步，预计未来5年内，国外含氟聚合物的消费量将继续稳步增长，年均消费增长率将超过4%，其中PTFE增长较缓，增速为38%；其他氟树脂增长较快，增速可达55%；氟橡胶增速居中，为45%。预计2025年需求量将超过28万吨。其中增长较快的是聚四氟乙烯以外的含氟树脂，特别是PVDF、PVF、ETFE、PFA和ECTFE及氟橡胶。中国制造2025中提到，大力推动重点领域突破发展，以高性能结构材料、功能性高分子材料、先进复合材料等为发展重点。随着政府对于环保的重视、对高分子材料领域的大力推进，有效地促进了氟聚合物行业的发展。化工新材料是新能源、高端装备、绿色环保、生物技术等战略新兴材料的重要基础材料，与传统材料相比，化工新材料具有性能更优、附加值更高、技术难度更大等特点，细分领域包括工程塑料、特种橡胶及弹性体、高性能纤维等传统合成材料的高端产品，以及高性能膜材料、电子化学品、新能源和生物化工领域高性能专用和精细化学品等。新材料是新一轮科技革命和产业变革的基石和先导，2018年中美贸易摩擦发生以来，国家加大对信息技术、高端制造和新材料等领域的政策支持，十四五规划和2035远景目标提出，大力发展战略性新兴产业，加快壮大新一代信息技术、生物技术、新能源、新材料、高端装备、新能源汽车、绿色环保以及航空航天、海洋装备等产业；2021年12月，工信部发布重点新材料首批次应用示范指导目录（2021年版），其中包含先进基础材料、关键战略材料、前沿新材料三大类共300余种材料，化工新材料领域包括高性能纤维及复合材料、先进半导体材料和新型显示材料等多个品种。据中国石油和化学工业联合会，2019年全球化工新材料产值达3700亿美元，其中北美、欧洲和日本等发达国家和地区新材料产能较大且技术成熟，如碳纤维领域日本/美国/德国的企业占据全球主要份额；液晶背光源发光材料领域以日本企业为主；高性能工程塑料以美国、德国为主；特种橡胶方面日本、美国占据较大的市场份额。全球新材料龙头企业也主要集中在美国、德国和日本等国家，例如美国埃克森美孚围绕聚烯烃和合成橡胶等高性能化不断开发高端产品，2020年营业收入达1803亿美元，其中化学品业务收入231亿美元；德国巴斯夫在多种基础原料及精细化学品方面均具备专有技术，2020年营业收入达727亿美元；德国拜耳在聚氨酯、涂料及中间体等高分子材料领域处于领先地位，2020年营业收入达509亿美元；日本三菱化学在功能性材料方面拥有技术优势，碳纤维、聚碳酸酯等领域处于领先地位，2020年营业收入达331亿美元。目前全球化工新材料产业发展整体步入高技术引领、产品迭代速度快、产业规模和需求不断扩大等特点，随着世界经济的持续增长，企业和金融资本发展化工新材料的动力不断增强，未来化工新材料的需求空间有望继续扩大。据中国石油和化学工业联合会预计，到2025年全球化工新材料市场规模将达到4800亿美元，2019-2025年复合增速达44%，其中高端聚烯烃、特种工程塑料、电子化学品、碳纤维等领域需求增长有望延续。近年来，在国家政策引领及企业技术进步等推动下，我国化工新材料行业发展已具备一定基础。据中国石油和化学工业联合会，国内2019年化工新材料产值约6000亿元，总消费规模约9000亿元（进口额达3000亿元），其中氟硅树脂和橡胶、聚氨酯材料、部分新能源材料等方面发展相对较快，如超高分子量聚乙烯、水性聚氨酯、脂肪族异氰酸酯、氟硅橡胶等国产化率较高且部分实现出口，T800级以上碳纤维、聚碳酸酯、生物基聚酰胺56等技术实现产业化，但整体上高端聚烯烃、工程塑料、功能性膜材料、高性能纤维和高端电子化学品等诸多领域自给率仍然较低。五、 智能聚合物行业概况凝胶和合成橡胶可轻松地对外部的刺激做出形状上的调整，这也意味着他们能够对环境的改变做出响应。外部的刺激通常会是温度或酸碱性的改变，也可能是光、超声波或者化学药剂。在设计智能传感器的材料、药物运输设备和众多其他应用程序上，这也被证明是非常有用的。如果刻意设计，可以极大地扩展聚合物对各种刺激的本能反应。例如，机械响应聚合物（mechanophors），通过分子单位收到机械力可以改变聚合物的性质。这些是具有广阔潜力的工业应用，特别是将自愈技术加入以后。其他智能聚合物的应用还有许多，包括可以窗户脏后自动擦窗户的镀膜，以及当伤口愈合时自动消失的医疗针。六、 塑料复合材料发展概况塑料复合材料是由不同纤维构成的更加坚固或有弹性的塑料。举个例子，你在聚合物中镶嵌一些碳纤维来增加强度，可以制造出一种用于现代节能型交通工具的轻质材料。这类纤维增强塑料（fibre-reinforcedplastics）的使用正在快速发展，特别是在航空航天工业（波音787和空客A360都有50%的复合材料）。如果不是由于成本过高，这些材料将被用于所有的运输工具。最新出现的纳米复合材料，用微粒子代替了其他包括了石墨烯在内的物质来加强塑料。这种新材料用途潜力无穷，从风力涡轮叶片上轻量传感器到电量更足的电池，再到植入人体的用于加速骨折恢复的支架。如果成功地将纳米复合材料在严密控制的工作条件下加工生产，将是令人心潮澎湃的一件事情。如果观察自然材料例如木材的结构，你会发现它们惊人得复杂。相比之下，现有的复合材料和纳米材料是那么得不成熟。七、 高性能聚合物进程加速高性能聚合物作为化工新材料产业的尖端，其核心合成技术、配方技术、加工技术、应用技术和市场开发都被西方发达国家的企业所掌握。由于起步慢、国际技术壁垒、产品结构不合理等因素，我国高性能聚合物行业自给率仍有待提高。我国的现状是部分聚合物已经实现商业化，解决了有和无的问题，但产品主要占据中低端应用市场，大部分高端产品还未完全实现国产化，无法满足与快速发展的下游需求相匹配。新材料作为高新技术的先导和基石，是国家科技水平前瞻性指标。目前我国新材料产业规模、技术水平、发展机制等方面与国外仍存在较大差距。伴随全球制造业向中国聚集以及国内市场迅速增长，需求驱动下的国内产品的性能、稳定性与国外头部企业的差距正逐渐缩小，进程加速。根据中国石油和化学工业联合会发布石油和化学工业十四五发展指南，我国重点发展、提升的化工新材料中，工程塑料及特种工程塑料，力争2025年的自给率提升到85%，力争实现整体产业高端化和差异化。八、 有自愈能力的聚合物行业概况基于对承受机械压力以及环境适应能力的考量。无论如何如何仔细地为工程应用挑选材料，在撞击或疲劳等因素所造成的老化、退化和机械完整性损失的影响下，这些材料都会不可避免地失败。而不仅要付出昂贵的花费，有时还会带来一场灾难，就像2010年在墨西哥湾深水地平线钻井平台爆炸事件那样。源于生物系统的灵感，科学家正在研发具有自愈能力的新材料。这可以用修复以往被人们认为不可逆转的损伤。尽管聚合材料不是唯一拥有自愈能力的材料，但是它在这方面尤为擅长。由于有自我修复能力的聚合物所需要的设计比以往的聚合物要复杂的多，要想将这些概念推广大量应用，仍旧是个巨大的挑战。但这似乎是生产既耐用又能容错的材料的最终路线，可用于包括镀膜、电子产品和运输之类的产品。九、 含氟聚合物行业发展期含氟聚合物主要包括氟树脂、氟橡胶和氟涂料，占据了氟化工行业氟消耗总量的20%。其中氟树脂是指分子中含有氟原子的合成树脂的总称。目前使用的氟树脂品种主要有：聚四氟乙烯（PTFE）、聚三氟氯乙烯（PCTFE）、聚偏氟乙烯（PVDF）、聚氟乙烯（PVF）、四氟乙烯-六氟丙稀共聚物（FEP）、乙烯-三氟氯乙烯共聚物（ECTFE）、乙烯-氟乙烯共聚物（ETFE）、四氟乙烯-全氟烷基乙烯基醚共聚物（PFA）、四氟乙烯-六氟乙烯-偏氟乙烯共聚物（THV）和四氟乙烯-六氟丙烯-三氟乙烯共聚物（TFB）等。聚四氟乙烯（PTFE）、PVDF（聚偏二氟乙烯）与全氟乙烯丙烯共聚物（FEP）是氟聚合物最主要的产品，占据全球约90%的含氟聚合物市场。我国已产业化的氟树脂主要有PTFE、FEP、PVDF、PVF，其中又以PTFE为主，其他氟树脂仍处于开发阶段。PTFE有塑料王的美誉，它由四氟乙烯单体聚合而成，是一种类似于PE的透明或不透明的蜡状物，耐热、耐化学品性能良好，摩擦系数低，电气绝缘性能十分优异，能在高温下连续使用。根据国化新材料，2017年中国PTFE产能1331万吨，占国内所有氟聚合物产能的5661%，处于快速发展的阶段；此外PVDF的发展也很迅速。根据中国氟化工行业十三五发展规划，预计十三五期间，PTFE产品在线缆、节能环保领域中的应用将不断加大，预计其需求将保持8%左右的增长速度。FEP产品随着高层建筑用通讯电缆、局域网电缆、4G网络基站、智能手机用导线以及各类特种电缆等方面的需求增长，预计其需求将保持在10%左右的增长速度。PVDF产品随着风电、泥多佛大产业、新能源、环保、桥梁、建筑等行业的发展，预计其需求将保持10%左右的增长速度。ETFE、PFA、PCTFE、PVF等产品随着生产技术水平的不断突破，加之国内航空工业、农业、建筑及半导体制造等行业的发展，预计其需求将会以15%以上的速度增长。含氟聚合物的快速发展和需求的高速增长将创造出相当可观的萤石需求。十、 含氟聚合物概述含氟聚合物是指有机高分子化合物主链、侧链中与碳原子直接以共价键相连的氢原子被氟原子全部或部分取代后形成的高分子聚合物。它是氟化工行业的主要产品之一，氟化工行业氟消耗总量的20%，也是含氟新材料的重要品种，产品可以分为氟树脂与氟橡胶两大类。含氟树脂是一类具有特殊性能且价值较高的高分子材料，具有耐腐蚀、耐高低温等优良性能。氟树脂又可以分为非熔融加工的聚四氟乙烯（PTFE），可熔融加工的聚全氟乙丙烯（FEP）、聚偏氟乙烯（PVDF）、乙烯-四氟乙烯共聚物（ETFE）、聚三氟氯乙烯（PCTFE）等均聚或共聚树脂。含氟树脂下游前几大应用领域依次为石油化学工业、机械行业、电子电器行业、涂料行业。