化工新材料产业链研究分析
化工新材料是指发展的和正在发展之中具有传统化工材料不具备的优异性能或某种特殊功能的新型化工材料。根据目前我国的产业分工,化工新材料包括五大类:高性能树脂、特种合成橡胶、高性能纤维、功能性膜材料、电子化学品(锂电池材料、半导体材料、先进显示材料)。其中,高性能树脂细分为工程塑料、高端聚烯烃塑料、聚氨酯材料、氟硅树脂、其他高性能材料等五个领域。
过去十年,产业政策的积极推动和行业协会的精准服务,叠加上下游需求的强劲拉动,国内化工新材料发展如虎添翼,作为石油和化工行业转型升级的重点方向,已成为全行业发展最快的领域。
化工新材料行业发展亮点层出不穷。一是自给率稳步提高。2021年行业自给率有较大提升,已接近75%的目标。二是一大批核心技术实现突破。高端聚烯烃和工程塑料等产品得到拓展应用,以盛虹石化光伏用乙烯-醋酸乙烯共聚物(EVA)树脂为代表的化工新材料打破了原来跨国企业的垄断;南通星辰的溶液法聚苯醚新产品投入运营。三是一批专业化工新材料企业加快崛起。一些传统优势企业,包括中石油、中石化、中国中化等央企,华润、中车、中材等产业链下游在高端聚烯烃、工程塑料、膜材料和特种纤维领域引领行业发展,万华化学、巨化、湖北兴发等地方企业以及盛虹石化、合盛硅业等民营企业,也都在各自细分领域不断取得新进展。四是以化工新材料为主业的专业化工园区迅速成长。如高端聚烯烃和工程塑料产业集聚发展的上海化工园区、宁波石化经济开发区、齐鲁化工园区;氟硅材料集聚发展的常熟氟化工园区、东岳氟硅新材料园区;以聚氨酯为主业的烟台万华工业园、宁波大榭开发区、淄博高新区园等。
新能源催生化工新材料新业态产生。2021年以来,化工新材料在建项目个数达233个,占到国内石化行业在建项目的60%,其中投资最多和最热的是新能源和可降解材料。可降解材料,1,4-丁二醇的投资热情非常之高,已建和在建产能达1085万吨;聚对苯二甲酸-己二酸丁二醇酯(PBAT)和聚丁二酸丁二醇酯(PBS)等可降解塑料的在建产能达240万吨;磷酸铁锂、六氟磷酸锂、聚偏氟乙烯的在建年产能分别为200万吨、26万吨和近30万吨。新能源材料,2021年国内锂电池产量大幅攀升,锂电池材料行业产值已达2400亿元。其中,正极材料产量比上年增长108%,磷酸铁锂产量比上年增长233%,包括钴酸锂、锰酸锂以及三元正极材料等正极材料的产量都有了井喷式发展。
新能源催生化工新材料新业态产生。2021年以来,化工新材料在建项目个数达233个,占到国内石化行业在建项目的60%,其中投资最多和最热的是新能源和可降解材料。可降解材料,1,4-丁二醇的投资热情非常之高,已建和在建产能达1085万吨;聚对苯二甲酸-己二酸丁二醇酯(PBAT)和聚丁二酸丁二醇酯(PBS)等可降解塑料的在建产能达240万吨;磷酸铁锂、六氟磷酸锂、聚偏氟乙烯的在建年产能分别为200万吨、26万吨和近30万吨。新能源材料,2021年国内锂电池产量大幅攀升,锂电池材料行业产值已达2400亿元。其中,正极材料产量比上年增长108%,磷酸铁锂产量比上年增长233%,包括钴酸锂、锰酸锂以及三元正极材料等正极材料的产量都有了井喷式发展。
为促进化工新材料产业高质量发展,国家相关政策持续加持。我国于2019年和2021年分别发布两版《重点新材料首批次应用示范指导目录》,大力扶持产业发展。“十三五”期间,发布《“十三五”国家战略性新兴产业发展规划》,明确加快新材料等战略新兴产业发展;发布《新材料产业发展指南》,提出突破重点应用领域急需的新材料、布局一批前沿新材料等。“十四五”期间,《中华人民共和国国民经济和社会发展第十四个五年规划和2035年远景目标纲要》提出发展壮大包括新材料产业在内的战略性新兴产业;《化工新材料产业“十四五”发展指南》提出重点发展、提升八大系列化工新材料:高端聚烯烃塑料、工程塑料及特种工程塑料、聚氨酯材料、氟硅材料、特种橡胶及弹性体、高性能纤维及复合材料、功能性膜材料和电子化学品;还发布了《关于印发原材料工业“三品”实施方案的通知》《关于化纤工业高质量发展的指导意见》《关于“十四五”推动石化化工行业高质量发展的指导意见》《“十四五”原材料工业发展规划》等一系列政策,为化工新材料行业保驾护航。
目前,我国化工新材料产业已初步形成了较齐备的研发、设计、生产和应用体系。2016—2022年,我国化工新材料产量规模逐年增长,2022年化工新材料产能超过4500万吨,产量超过3100万吨。随着工程、新能源、日用品等行业的新材料消费的持续增加,中国石油与化学工业联合会预计至2025年,国内化工新材料的整体市场规模将超过2万亿元,国内化工新材料消费量超过5700万吨,自给率达到78.0%。
工程塑料。分为通用工程塑料和特种工程塑料,其中,通用工程塑料主要包括尼龙、聚碳酸酯、聚甲醛、聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚苯醚等,以及近年发展较快的聚甲基丙烯酸甲酯。特种工程塑料是指综合性能较高,长期使用温度在150℃以上的一类工程塑料,主要包括聚苯硫醚、聚酰亚胺、聚醚醚酮等。2021年,我国工程塑料产品生产产量达680万吨,同比增长2.26%;市场需求总量达665万吨,同比增长6.06%。
高端聚烯烃。主要包括两大类:一是大宗品种的高端牌号,如多峰及茂金属聚乙烯、茂金属聚丙烯,高碳α-烯烃共聚聚烯烃等;二是特殊品种的聚烯烃,如乙烯-辛烯共聚(POE)弹性体、乙烯-醋酸乙烯共聚(EVA)树脂等。其中POE、EVA等由于光伏等下游需求激增而备受关注,POE被广泛应用于光伏电池、汽车零部件、服装鞋材、航空航天、5G/6G 通信等领域;EVA广泛用于光伏封装薄膜、制鞋发泡、农膜、电缆等领域。截止2022年底,国内除EVA之外,其他高端聚烯烃基本仍未实现国产化。
聚氨酯。被誉为“第五大塑料”。2022年,我国聚氨酯产量为1512.5万吨,同比增长6.7%。未来,聚氨酯行业应大力发展研发功能性、高性能、高附加值产品,发展环保型(水性和无溶剂)聚氨酯产品,加快在建筑节能等领域的推广应用。
氟硅树脂。是由氟树脂和有机硅树脂混炼而成的合成树脂,氟硅橡胶在保持了硅橡胶的耐高低温性(-55—200℃)、耐候性、压缩复原性、回弹性、电气性能、脱模性等一系列优良性能的基础上,又具有氟橡胶的耐燃料油、耐溶剂等性能。广泛应用在宇航、飞机、汽车、石油化工、机械及军事等重要工业部门。
高性能合成橡胶。如苯乙烯类热塑性弹性体(SBS、SIS等)、聚烯烃类热塑性弹性体(TPO)、丁腈橡胶、丁基橡胶、稀土顺丁橡胶、硅橡胶、氟橡胶等,广泛应用于轮胎、制鞋、胶管胶带、医用胶塞、树脂改性等领域。2022年,我国合成橡胶产量为823.3万吨。
高性能纤维。为力学性能优良,强度为18cN/dtex(20g/D)、初始模量为441cN/dtex(500g/D)的特种纤维。包括有机高性能纤维和无机高性能纤维,其中,有机纤维含对位芳纶、全芳香族聚酯、超高相对分子质量的高强聚乙烯纤维及新问世的聚苯并双恶唑等,无机纤维主要为碳纤维。广泛应用在航空航天、船舶、轨道交通、汽车、军工、医疗、工业以及食品饮料等行业中。
功能性膜材料。是先进半导体材料的一部分。2021年我国功能性膜材料市场规模达1140.0亿元,增长率为17.0%。从市场产品结构看,2021年光学功能膜市场占比最大,为40.8%;其次为分离功能膜,占比为27.0%;包装功能膜排名第三,占比为12.4%。预计2024年,市场规模可达1690.5亿元,复合增长率达到14.0%。
锂电池材料。处于整个锂电池产业链的上游,主要由正极材料、负极材料、隔膜和电解液四大材料组成。2022年全国锂离子电池产量达750GWh,同比增长超过130%,其中正极材料、负极材料、隔膜、电解液等锂电一阶材料产量分别约为185万吨、140万吨、130亿平方米、85万吨,同比增长均达60%以上,行业总产值突破1.2万亿元。
半导体材料。主要分为前端晶圆制造材料和后端封装材料。2022年我国半导体材料市场的营收规模为129.7亿美元,同比增长7.3%。广泛应用于汽车、照明、家用电器、消费电子、信息通讯等领域的集成电路或各类半导体器件中。
先进显示材料。新型显示泛指LCD(液晶显示器)、高世代OLED(有机发光二极管)、AMOLED(主动矩阵有机发光二极管)、Mini/Micro-LED(微发光二极管)、QLED(电致发光量子点)、3D(三维)显示、全息显示、电子纸柔性显示等技术。
化工新材料产业链上游包括基础原材料,如原油、煤炭、天然气等,以及乙烯、丙烯、对二甲苯、己内酰胺等化学助剂、单体中间物等;中游为化工新材料制造,按照工业类别划分为三类:一是新领域的高端化工产品,二是传统化工材料的高端品种,三是通过二次加工生产的化工新材料,具体包括工程塑料、高端聚烯烃塑料、聚氨酯材料、氟硅树脂、特种合成橡胶、高性能纤维、功能性膜材料、电子化学品(锂电池材料、半导体材料、先进显示材料)、纳米化工材料、特种涂料、特种胶黏剂、特种助剂等十多个大类品种;下游为应用市场,包括电子信息、新能源、汽车工业、医疗、航空航天等。
工程塑料。上游包括烯烃、芳香烃等石化产品,甲醛、PA66等化学原料以及阻燃剂等三大类原料,主要企业包括中石化、茂化石化、鲁西化工、神马股份、万盛股份等;中游分为五大通用工程塑料和六大特种工程塑料,主要企业包括南京聚隆、金发科技、同益股份、普利特等,以外资和国企为主;下游广泛应用于汽车及运输、电子电气、建筑、医疗、工业和机械、包装、日用消费品等领域,主要企业包括广汽集团、石头科技、美的集团等。
高端聚烯烃塑料。其中,乙烯-醋酸乙烯酯共聚物(EVA),上游原料为乙烯和醋酸乙烯,在聚合反应聚形成EVA树脂;中游是EVA生产制造;下游应用主要集中在光伏、纺织鞋材、星空体育平台电气等领域,更多的应用在太阳能光伏领域,作为光伏组件的封装薄膜使用。乙烯-辛烯共聚弹性体(POE),上游主要原料包括α烯烃和茂金属催化剂;中游是POE生产制造;下游可作为单一材料应用于光伏组件的封装胶膜,也可与PP、PE、PA和EVA等聚烯烃材料共混改性,直接改性PP材料后,可应用于汽车零配件、家电外壳和口罩领域;直接改性PE材料后,可应用于防水卷材和管材领域;与PA、PT共混,可应用于建筑、机械、电子、汽车和日用品领域;EVA共混POE发泡,可应用于运动鞋中底。
聚氨酯。上游可分为异氰酸酯类(包括MDI、TDI等)、聚酯多元醇与聚醚多元醇类(包括PO、PTMEG、PPG等)和助溶剂类(如DMF、甲乙酮以及稳定剂、阻燃剂等)。中游主要包括泡沫体系和CASE体系,泡沫体系包括聚氨酯硬泡与软泡,硬泡主要用于屋墙面保温防水喷涂泡沫、管道保温材料等,软泡主要包括家具与交通工具各种垫材;CASE体系主要用来生产涂料、胶黏剂、封闭剂和弹性体。下游应用涉及轻工、化工、电子、纺织、医疗、建筑、建材、汽车、国防、航天、航空等。
氟硅树脂。上游为石油天然气等原材料生产的中间体;中游为氟硅树脂生产制造,包括可熔性聚四氟乙烯、膜级聚偏氟乙烯、聚全氟乙丙烯共聚物、超高分子量聚四氟乙烯、乙烯-四氟乙烯共聚物、甲基苯基硅树脂、高速挤出级聚全氟乙丙烯树脂;下游广泛应用于家电行业、包装行业、工程建筑、汽车制造等。
高性能橡胶。上游由石油、天然气等化工原料及丁二烯、乙烯、丙烯、其他烯烃等单体中间物构成;中游为橡胶生产,包括特种合成橡胶和热塑性弹性体;下游应用于汽车轮胎、医用橡胶制品、制鞋业、建筑装饰胶粘剂等行业。
功能性膜材料。其中,光学功能膜,上游主要为BOPET光学基膜、PVA膜、TAC膜、PET基膜、粒子等原材料,以及光学级涂布设备、UV固化机等生产设备;中游为光学薄膜产品如扩散膜、反射膜、IOT薄膜等制造;下游为光学薄膜产品应用领域,包括手机、电视机等消费电子产品、照明领域、光学仪器领域等。
半导体材料。上游为原材料,包括金属、合金、碳化硅、氮化镓等。中游为基体材料、制造材料和封装材料,基体材料主要用于制造硅晶圆或化合物半导体;制造材料主要是将硅晶圆或化合物半导体加工成芯片所需的各种材料;封装材料是包装和切割芯片时使用的材料。下游为集成电路、半导体分立器件、光电子器件和传感器等。
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