聚甲醛(POM)又名缩醛树脂,是一种综合性能优良的热塑性工程塑料,为五大工程塑料(聚酰胺、聚碳酸酯、聚甲醛、PBT、聚苯醚)之一。
聚甲醛是一种没有侧链、高密度、高结晶性的线性聚合物,主链为—CH
2O—,具有分子链结构规整、内聚能大、结晶度高、力学性能优异等特点,同时具有较高的弹性模量、刚度和硬度,其拉伸强度、弯曲强度、耐蠕变性和耐疲劳性优异,在较宽的温度和湿度范围内均有良好的自润滑性,且具有优良的电绝缘性、耐溶剂性和可加工性,是工程塑料中力学性能最接近金属材料的一种工程塑料,因此被誉为“超钢”或者“赛钢”
[1]。
按分子链中化学结构的不同,聚甲醛可分为均聚甲醛和共聚甲醛两种类型
[2]。1960年美国杜邦公司首先实现了均聚甲醛的工业化生产,1961年美国塞拉尼斯公司实现了共聚甲醛的工业化生产。目前,中国主要生产共聚甲醛产品。
均聚甲醛为甲醛或甲醛环状三聚物(即三聚甲醛)的聚合体,共聚甲醛为三聚甲醛与二氧五环的共聚体,两者应用领域基本相同,在实际应用中根据两者具体性能进行选择。均聚甲醛结晶度高,分子量分布窄,刚性好,但热稳定性差,不耐酸碱;共聚甲醛结晶度低,成型温度范围广,有良好的强度尺寸稳定性,而且耐化学性和耐溶剂性佳,流动特性、加工性优于均聚甲醛。
聚甲醛树脂主要用于电子电器、机械工业、轻工、汽车工业及农用喷雾器等各个领域。在电子电器方面,主要用于录音机机芯、按钮、录像带转轴,彩电频道预选器,照相机零件,洗衣机定时器,石英钟、打字机、复印机、电扇以及各类仪器仪表的传动齿轮等。在机械工业方面,主要用于齿轮、滑块、螺栓等纺织机械零件,以及采煤机械、推土机轴瓦、火车轴瓦头、食品和饮料传送链片、电动工具零件等。在轻工方面,主要用于圆珠笔、活动笔零件、打火机、化妆品气压喷嘴、煤气减压阀、箱包搭扣、剃须刀电机、饼干模具等。在汽车工业方面,主要用于汽车板弹簧销套、千斤顶螺母、摇窗机、刮水板、空调控制器、油箱盖、指示器开关、齿轮、数字轮等。在农用喷雾器的生产上,主要用于制造各种类型喷雾器唧筒、螺母等。
1 全球市场情况
1.1 近年来全球产能增长放缓,企业相对集中
20世纪90年代初,世界聚甲醛生产能力仅为43万t/a,消费量也只有39万t左右。30多年来,国外聚甲醛行业一直处于稳步发展的阶段,供需基本处于平衡状态。2002年世界聚甲醛总生产能力为82.7万t/a;2008年世界聚甲醛生产能力已经达到了105.0万t/a,产量在100万t左右;到2018年全球聚甲醛产能达到180万t/a,10年间产能年均复合增长率约5.5%。近年来,聚甲醛新增产能主要集中在中国。截至2023年,全球聚甲醛产能192.2万t/a。根据隆众资讯统计,2023年中国大陆以外的企业产量122万t;加上中国大陆的产量,全球产量合计159.5万t。其中,大陆以外的企业开工率较高,约91.5%。
世界聚甲醛树脂的生产主要集中在美国、日本、德国、荷兰、韩国和中国。随着世界主要聚甲醛厂商纷纷来中国投资设厂,中国已经成为世界上聚甲醛产能最大的地区,有效产能59万t/a,约占全球总产能的30%。欧洲和韩国紧随其后。
杜邦、塞拉尼斯、日本宝理、德国巴斯夫是世界主要的聚甲醛生产商。世界均聚甲醛工艺以杜邦技术为代表
[3],共聚甲醛技术以塞拉尼斯为代表。除杜邦和旭化成外,其余均为共聚甲醛工艺。塞拉尼斯聚甲醛除美国、欧洲、沙特地区的工厂(美国工厂、沙特工厂均为合资)外,在日本宝理中还持有45%的股份,合计产能超过30万t/a,是世界上最大的聚甲醛生产商。
除中国外,世界现有聚甲醛树脂主要生产厂家及生产能力见
表1。
1.2 全球聚甲醛消费进入成熟期
1995年至2000年,世界聚甲醛消费量平均增长率约为5%。2001年世界经济发展缓慢,聚甲醛需求增长率也呈下降趋势。2003年世界主要国家和地区聚甲醛树脂总需求量为70万t。2003—2008年,世界主要国家和地区聚甲醛需求总量年均增长率开始稳定在6.1%,2008年总需求量99.2万t。其中,美国和西欧需求年增长率分别为3.6%和3.0%,而日本需求则在2001年基础上徘徊,没有大的增长。但包括中国内地在内的亚洲地区是近几年世界上聚甲醛需求增长最快的地区。2009年由于汽车和电子电器行业在经济衰退中受到影响,世界聚甲醛需求急剧下降,生产商降低开工率。2010年上半年,聚甲醛需求开始回暖,到2011年全球聚甲醛需求量达到约107.5万t。2018年全球聚甲醛消费量约145万t。2023年全球聚甲醛消费量与产量相当,约160万t。世界聚甲醛已进入成熟期,消费增速放缓,2018—2023年年均复合增长率约2.1%。
世界聚甲醛主要消费领域包括汽车、电子、日用消费品、工业机械、输水排灌、家用电器等。不同地区的消费结构有所差异,在西欧、日本地区,主要的下游用途是汽车工业,消费占比分别达到34.8%和46.5%,其次是电子电器和工业器械;美国聚甲醛最大的下游消费领域同样是汽车工业,消费占比达38.3%,其次是工业器械和消费品领域。
世界聚甲醛需求仍将保持一定的增长,预计到2028年全球聚甲醛需求量将达到177万t。中国市场仍是全球聚甲醛需求最大的市场;南亚、东南亚地区的印度、越南以及南美的巴西等新兴市场增速较高,市场潜力大;欧美日韩等发达经济体聚甲醛需求维持低速增长。
2 中国市场情况
2.1 近年来新增产能较多,扩能仍在持续
2000年以前,国内仅有上海溶剂厂和吉化石井沟联化厂2套千吨级聚甲醛生产装置,经多年努力,产品质量有所提高,但因规模太小,工艺技术尚存在某些缺陷,原材料及动力消耗高,生产成本偏高,产品质量不够稳定,制约了国产聚甲醛的发展及推广应用。受进口聚甲醛冲击,这2套装置的生产一直呈萎缩态势,产量逐年下滑,后已完全停产。1997年云南天然气化工集团公司从波兰ZAT公司引进 1万t/a聚甲醛生产技术及装置,于2001年正式投产,当年产量约1 500 t,2002年产量达8 000 t,成为我国聚甲醛生产骨干企业。
进入21世纪,我国工业发展进入全面繁荣,推进了聚甲醛产业的发展历程。聚甲醛生产能力和产量稳步增加。2014年唐山中浩化工有限公司和兖矿鲁南化工有限公司采用韩国P&ID技术(原LG、日本宇部技术)分别新增4万t/a聚甲醛装置后,2017、2018年没有新增产能。天津碱厂4万t/a产能2014年停产,2015年上海蓝星聚甲醛有限公司和中海油内蒙天野化工有限责任公司2套6万t/a装置停产。2018年12月,中海油内蒙天野重启 2万t/a生产线。2019年又重启剩余2条生产线。2020年6月兖矿鲁南化工有限公司4万t/a生产线投产,使其产能增加到8万t/a,跃升为国内第二大聚甲醛生产商。2021、2022年聚甲醛没有新投产产能。2022年10月,停产9年多的天津渤海化工集团渤化永利公司装置复产,增加了聚甲醛的供应能力。2023年,中国新增聚甲醛产能10万t/a,新增产能分别为河南能源鹤壁龙宇新材料有限公司的 6万t/a产能和新疆国业新材料科技有限公司的 4万t/a产能。鹤壁龙宇项目的投产加上开封龙宇化工有限公司的4万t/a聚甲醛项目,使河南能源集团形成年产10万t/a聚甲醛生产规模,超越云天化,成为全国最大的聚甲醛生产商。2024年国内聚甲醛新增产能集中投放,使得产能达到76万t。2024年我国聚甲醛生产企业产能情况详见
表2。
我国聚甲醛产能区域分布相对比较分散,除华南区域没有聚甲醛产能外,其余地区均有聚甲醛生产厂家,其中,华东地区产能占比最大
[4],其次是西北地区,然后是华北地区,华中、西南、东北地区产能差别不大,详见
表3。
随着聚甲醛产能的稳步增长,聚甲醛产量也呈现稳步提升的态势。除2023年和2024年新增产能较多且由于新增产能产量尚未释放的影响,导致当年聚甲醛开工率下滑明显外,其余年份聚甲醛开工率基本保持在70%以上,详见
图1。
世界各大聚甲醛生产厂家(杜邦、塞拉尼斯等)均对中国进行技术封锁,只有香港富艺和韩国P&ID等愿意对中国转让技术,但这些技术都不是其最新技术,并未触及聚甲醛工艺的核心
[5]。目前,在中国市场,聚甲醛厂商分为3个梯队:一线品牌为国际大厂,二线品牌为合资品牌及云天化,三线品牌为国内其他品牌。
近年来,聚甲醛行业盈利能力较好,原有企业开始扩能,兖矿鲁南化工、唐山中浩均有扩能计划。同时也有不少企业向下延链进入聚甲醛生产领域,详见
表4。
2.2 需求仍有增长空间
上世纪90年代以来,随着电子电器工业及出口加工的迅速发展,我国聚甲醛的消费增长迅速,1992年我国聚甲醛消费量为1.679 5万t,1995年达到2.754 6万t,1998年表观消费量达5.594 9万t,1992—1995年间,年均增长率达21%;1995—1998年,年均增长率达34%,2001年我国聚甲醛表观消费量为10.15万t,2008年达到了26.7万t。2003—2008年消费增长速度为16.97%。2009年,受国际金融危机的影响,国内聚甲醛需求速度放缓,大约在6%。2013年我国聚甲醛总需求量为44.9万t,2008—2013年年均复合增长率高达10%,2013—2018年年均复合增长率5.5%,相比再之前5年的增速明显放缓。2020年聚甲醛消费量恢复较快增长,2016—2020年间年均增速4.6%。2023年聚甲醛消费量达到67.2万t,2020—2023年复合增长率放缓至3.9%。2024年在新能源汽车的带动下,聚甲醛需求大幅增长,达到86.3万t,同比增长28.4%。
电子电器仍是中国聚甲醛最主要的消费领域,2023年其消费占比约43%,2014年其消费占比高达50%;其次是日用消费品领域,其消费占比为21%;接下来是汽车行业,汽车行业消费占比在稳步提升,从2014年的15%提升到2023年的17%;机械工业排名第四,消费占比8%,详见
表6。
国内聚甲醛需求分高、中、低三档水平。高端产品领域,以汽配件、机械部件为主,基本上都是杜邦、宝理、三菱及进口品牌为主;中低端市场以国内日用轻工业、家电、拉链等为主,国内品牌多属中低端产品。近年来,国内品牌在聚甲醛牌号的创新上有了很大的进步,如云天化自主研发成功低释放甲醛、玻纤增强、耐磨、耐候、导电等多种共聚甲醛树脂新产品。
在电子电器方面,聚甲醛主要用于生产齿轮轴承、组合音响部件,以及录音机、录像机、VCD、DVD机芯和齿轮、导轨、滑动臂等,打印机的墨盒、齿轮等,复印机齿轮、分离爪等,以及家用电器中的洗衣机、吸尘器、空调、微波炉及各种小型家用电器等零件。该领域对聚甲醛的消费增长幅度不大。
日用消费品中消费聚甲醛的产品种类较多,包括拉链、钟表零件、打火机、五金器械、玩具、钓鱼竿、滑雪板、球拍、溜冰鞋、健身器材等,预计聚甲醛在该领域增速增长较快。
作为高性能工程塑料之一,聚甲醛因其出色的机械强度、耐磨性和耐低温抗冲击性,在汽车零部件中被广泛使用,主要用于汽车内饰和动力系统等领域。在汽车内饰方面,被用于制造仪表盘、座椅骨架、门内饰板等组件;在汽车动力系统方面,其优异的耐磨性和耐冲击性使得它成为齿轮、轴承和连接器的立项选择。近年来,新能源汽车的崛起使得聚甲醛的用量有了进一步的提升,其在电池盒、电池管理系统、电动汽车控制器、充电桩等部件都有广泛应用。随着新能源汽车渗透率的不断提升和汽车轻量化进程的持续推进,聚甲醛在汽车领域需求将保持较快增长。
汽车行业、日用消费品将是拉动聚甲醛消费的主要动力。
3 进出口分析
由于我国聚甲醛需求稳步增长,且我国高端聚甲醛仍需进口,因此,我国聚甲醛的进口量逐年稳步增长,2017年突破30万t,此后聚甲醛进口量一直稳定在30万t以上,2021年由于聚甲醛需求增长显著,当年进口量创下了34.8万t的历史峰值。近两年,受需求增长放缓及国外装置稳定性等因素影响,进口量有所减少。2024年聚甲醛进口量显著增加,达到39.7万t,主要原因在于宝菱泰工程塑料(南通)有限公司装置关停,加之受反倾销政策刺激,贸易商补仓积极性增加,故进口总量显著增加。2016年10月,商务部发布公告,上海蓝星聚甲醛、云南云天化、开封龙宇代表国内共聚甲醛产业正式提交反倾销调查申请,申请人请求对原产于韩国、泰国和马来西亚的进口共聚甲醛进行反倾销调查。2017年10月,商务部公布了对原产于韩国、泰国和马来西亚的进口共聚甲醛反倾销调查的最终裁定,各国公司税率从6.2%~34.9%不等。此后,国内企业又申请维持反倾销措施,这对我国聚甲醛产业形成了有效的保护,但即使在反倾销措施下,每年进口的共聚甲醛依然达到20万t左右。
我国聚甲醛主要出口量不大,长期保持在3万多t的水平。2019—2020年由于聚甲醛反倾销政策影响,进口原材料价格上涨导致进口总量减少,聚甲醛国产料应用占比上升,导致出口量有所减少。2021年受新冠疫情、国外宏观形势影响,国外聚甲醛装置多低负荷运行或被迫关停;2022年俄乌冲突升级,聚甲醛需求量大幅增加,国外供应缺口较大,出口总量同比增加;2023年国际经济增长缓慢,诸多中小型工厂面对资金压力被迫关停,消费需求有所回落,故出口总量小幅减少,全年聚甲醛出口量为3.3万t,2024年进一步降低至2.9万t。2014—2024年我国聚甲醛进出口情况详见
图2。
从进口情况看,2024年中国聚甲醛进口主要来自美国、马来西亚、德国和中国台湾等国家和地区。其中,来自美国的有5.94万t,占进口总量的14.98%;来自马来西亚的5.72万t,占进口总量的14.44%;来自德国的5.06万t,占进口总量的12.76%。以上3个国家或地区进口合计占中国聚甲醛进口总量的42.18%,详见
表7。
2024年中国聚甲醛出口目的地主要集中在越南、俄罗斯、巴西、中国香港和日本,上述五个国家和地区的出口量之和占总出口量的51.4%。
进出口流向与前面全球市场分析中的地区需求与产能状况吻合。
4 发展趋势和建议
虽然我国每年仍有超过30万t的聚甲醛进口量,一方面原因在于高端牌号我国仍无法生产,另一方面在于国外共聚甲醛的成本优势。到2028年,我国聚甲醛有效产能将超过92万t/a,新增产能投产速度快于需求的增长速度。聚甲醛行业面临竞争压力增加的局面。
聚甲醛生产技术壁垒较高。目前,国内聚甲醛生产技术主要来自国外二流技术。工艺技术的限制使得我国能够生产的聚甲醛高端产品牌号不多,高端牌号仍需依赖进口
[6]。企业需加强技术研发,提升生产技术水平,掌握聚甲醛各牌号生产的技术诀窍,强化与相关科研机构及下游企业的合作,开发相应的专用助剂包,推动我国聚甲醛行业向高端市场迈进,不断实现进口替代。
(3)重视聚甲醛改性研究及新产品开发,不断拓展下游应用范围
聚甲醛突出的力学性能、优异的耐化学性、抗疲劳性、耐候性以及独特的自润滑性,使其成为最重要的热塑性工程塑料之一。但聚甲醛分子链排列规整,在成型加工过程中易结晶,导致其韧性差、延展性差、缺口冲击强度低,限制了其应用。通过改性聚甲醛,可以提高其耐热性、刚性、耐疲劳性、耐蠕变性以及力学性能,使其能够更好地满足各种应用领域的需求。聚甲醛改性是聚甲醛行业发展的重要推动力。我国大多数企业对改性聚甲醛产品的研发和技术创新方面投入相对较弱,国外聚甲醛企业已经有几十年的产品研发经验,改性高端聚甲醛产品的应用量已经达到30%以上
[7]。高端改性的聚甲醛产品利润远超基础产品
[8]。国内企业应重视聚甲醛改性,从前端的合成工艺开始,通过研发新型稳定剂、增容剂、改性剂等,改进聚甲醛的综合性能,不断拓展其应用范围。
聚甲醛是典型线性分子结构特征的热塑性高分子材料,具备通过熔融纺丝、高倍牵伸取向制备性能优异纤维的潜力。针对聚甲醛纤维的开发,国内外均开展了相关研究工作
[9]。开滦集团中浩公司的聚甲醛纤维中试装置产品已进入市场
[10],企业应进一步拓展聚甲醛的应用领域,为聚甲醛发展注入新的活力。
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