
环氧树脂是一种重要的热固性树脂品种,其特点是具有优良的电绝缘性能、耐化学腐蚀性能、良好的化学稳定性和粘接强度高等特性,可广泛应用于化工、轻工、机械、电工、水利、交通、家电、汽车、信息工业和宇航工作等,用途极为广泛。环氧树脂自1947年美国首次工业化之后,50多年来国内外发展极为迅速。下面就环氧树脂行业的发展及其应用前景进行简要的分析。
一、环氧树脂行业产能及其主要厂家
(一)环氧树脂生产能力。目前世界环氧树脂的总生产能力已经达到180万吨,其生产和消费主要集中在西欧、美国、日本、中国及省。其中西欧、美国、日本的环氧树脂总生产能力超过120万吨,约占世界总生产能力的67%。世界环氧树脂的总消费量约为120万吨,其中西欧、美国和日本的消费量约为80万吨,约占世界环氧树脂总消费量的67%。
随着国民经济体系健康发展,我国树脂市场也发生积极变化,受市场需求增长的拉动,我国环氧树脂产业迅速发展壮大。我国环氧树脂从上世纪50年代开始研究,到目前国已有近百家大型企业、高等院校及科研院所从事这方面的基础研究和应用开发,而从事环氧树脂生产企业约有200多家。我国环氧树脂生产量分别为:2000年是10万吨;2001年是15万吨;2002年是20万吨;2003年是28.8万吨;2004年国产环氧树脂产量为30万吨、2005年为50万吨左右,我国已成为全球环氧树脂主要生产国之一。①预计2010年我国环氧树脂生产能力将达到100万吨,全球总生产能力将达230万吨②,占全球产量的43%,我国将跃升为全世界环氧树脂头号生产大国。
(二)环氧树脂主要生产厂家
我国环氧树脂的主要生产企业有蓝星化工新材料有限公司公司无锡树脂厂、巴陵石化公司岳阳环氧树脂厂(超过3万吨/年)、江苏三木集团公司、广州宏昌电子材料工业有限公司(生产能力6万吨/年)、大连齐化化工有限公司(生产能力4万吨/年)、国都化工(昆山)有限公司(2万吨/年)、烟台奥利福化工有限公司、道化学公司张家港生产工厂、陶氏张家港工厂(生产能力4.1万吨/年)。
③我国万吨级装置生产能力占到了液体环氧树脂总产能的70%以上。
国外主要的环氧树脂厂家(1999年)如下:
主要生产厂家及公司 主要产品
美国: -
DGEBA树脂、缩水甘油胺、环 汽巴一嘉基公司
氧(ECN、EPN)
道化学公司 DGEBA及其他多功能树脂
壳牌石油化学 DGEBA树脂,多功能树脂
联合碳化物公司 酚类树脂
赖克霍德化学公司 DGEBA树脂,多功能环氧树脂
日本: -
旭一汽巴公司 Aradite和AER树脂旭一电化公司 AdcKa树脂
大日本油墨化学公司 Epielon树脂
东都化成 -
大都化成(神户) -
国都化成(韩国) -
道化学公司 -
三井化学公司 -
油化壳牌环氧树脂 公司 Epielon树脂
三井石化 Epimic树脂
Sento Kasei 溴代环氧树脂 目前,环氧树脂市场已是一个比较成熟的市场,在相对饱和的外部大环境的前提下,我国市场却是一个迅速上长升而又供小于求市场,随着全球经济的一体化,环氧树脂市场定价主要是成本催动型。环氧树脂属于精细化工范畴,相对于石油炼化产业而言是一个很小的产品,但主要原材料双酚A和环氧氯丙烷都是石油炼化产品的深加工所得,因此环氧树脂的行情变化也深受原油大盘所控制。虽然中国是全球环氧树脂主要消费地区中唯一一个产能小于消费量的地区,消费量和生产量均呈双位数增长,但国产常规产品已相对过剩,而且由于环氧树脂全球产能大于需求,贸易的全球化,进口量也双位数增长,竞争愈演愈烈。总的来说,环氧树脂的产能已超过需求量,可以满足供应,国内只有高端材料才需要依赖进口。
二、环氧树脂行业的应用前景
随着我国经济快速、稳健发展,环氧树脂的消费量得到快速的提升,环氧树脂消费量2000年、2001年、2002年、2003年、2004年表观消费量分别达到21.66万吨、26.34万吨、36.14万吨、44.4万吨,2005年达到65万吨,年均增长率近30%。预计我国2010年环氧树脂表观消费量可达到88.5万吨,成为全球最大的消费国。Mr.Lars Boetje 预计未来我国环氧树脂消费量将以15%~20%的速度继续增长。中国环氧树脂业的增长除来自国内下业的需求外,全球环氧树脂终端用户迁往中国也是重要因素,目前全球集装箱制造业的95%、E1]Bil 线路板制造业的70%、手机制造业的29%、造船业的18%集中在中国,世界制造中心的这种转移为中国环氧树脂行业带来快速增长。从世界主要国家、地区人口与环氧树脂消费量的关系看,中国环氧树脂发展潜力巨大,前景广阔。
(一)电子及半导体行业。由于环氧树脂的绝缘性能高、结构强度大和密封性能好等许多独特的优点,已在高低压电器、电机和电子元器件的绝缘及封装上得到广泛应用,发展很快。电子工业和信息产业需要大量的高纯及超高纯电子级环氧树脂。电子、电器与灌封材料在环氧树脂应用领域发展很快。
我国半导体集成电路的市场规模不断扩大,预计2005年全国集成电路的销售额占全球市场的份额将从目前的不足1%上升到2%~3%左右。环氧树脂在电子封装方面的应用前景由此展现十分开阔的景象。据悉,电子封装材料包括金属基封装材料、陶瓷基封装材料和高分子封装材料。其中高分子封装材料(主要为环氧树脂)以其在成本和密度方面的优势在封装材料中一枝独秀,有95%的封装都由环氧树脂来完成。环氧树脂作为集成电路的支撑材料,有着极大的市场容量。据中国环氧树脂专家库专家测算,在未来10年中,国内在封装行业的投资将达到600亿元人民币,国外在中国用于电子封装业的投资将达到75亿美元,发展前景十分广阔。随着集成电路的集成度越来越高,布线日益精细化,芯片尺寸小型化以及封装速度的提高,以前的环氧树脂已不能满足性能要求,为适应现代电子封装的要求,电子级环氧树脂应具有优良耐热耐湿性、高纯度低应力低张膨胀系数等特性,以适应未来电子封装的要求。
(二)在照明领域,环氧树脂的应用前景十分广阔。环氧树脂封装材料一般适用于普通亮度的LED封装,其应用前景也十分广泛。LED 对传统照明有着相当高的替代性。由于欧盟、澳大利亚和美国分别将从2009、2010 和2020 年开始禁用白炽灯泡。导致近年来全球LED 产业一直都在稳步成长,2007 年全球LED 市场规模为61 亿美元,iSuppli预计2012年全球LED产值将达123亿美元,复合增长率在15%左右。LED成本的迅速下降和技术进步极大地加快了高亮度LED被广泛应用的进程,室内外照明、汽车照明以及大尺寸背光源将带动LED新一波的增长高潮。在中国,LED 在照明领域的应用主要集中在景观照明、室内装饰、以及LED路灯等领域,而且从金额上看,LED在这几个领域2008年的增长率分别高达41%,22%和141%。由于中国是全球最主要的LED封装封装基地,中国市场对LED封装材料(进口+本土)的消耗占了全球的80%。中国近期推出的“十城万盏”半导体照明应用示范城市计划已经启动,进一步加快了LED在路灯照明方面的应用。而随着技术进步和高亮度LED成本的降低,LED在通用照明领域会有更大作为,环氧树脂在LED照明领域将有非常大的用量。
(三)环氧树脂胶粘剂及其复合材料 。环氧树脂除了对聚烯烃等非极性塑料粘结性不好之外,对于各种金属材料如铝、钢、铁、铜;非金属材料如玻璃、木材、混凝土等;以及热固性塑料如酚醛、氨基、不饱和聚酯等都有优良的粘接性能,因此有万能胶之称。我国胶粘剂1996年总产量133万吨,2000为200万吨,2005年约为240万吨左右,其中环氧树脂胶粘剂约为2.8万吨。由于粘接强度高,收缩率低,所以用途极为广泛。目前,主要用于交通运输、宇航、建筑、包装及水利等方面。从应用领域看,国外工业用胶粘剂约占50%,运输占30%,建筑占10%,其它占10%。
目前我国环氧树脂在微胶囊技术,带压粘接堵漏技术和单组分包装技术上已得到广泛的应用。一种钛材经磷酸盐氟化物处理后,涂布底胶待部分固化后,用FM一73(改性环氧胶)粘接,其剪切强度(-40)℃也可达到35.8MPa。这种环氧胶目前国外已广泛用于飞机、宇航飞船机体及表皮。复合材料是我国环氧树脂另一主要消费领域,目前消费量约达到8万t吨,电子领域目前消费量达25万吨,粘合剂目前消费量达1万吨。
(四)涂料行业。环氧树脂涂料,包括纯环氧树脂涂料和环氧树脂复合涂料。涂料是环氧树脂消费最大的领域,目前消费量约达到
10万吨。预计近年该领域消费年增长率为8.9%。我国集装箱工业发展迅猛,已成为世界主要集装箱生产基地(占世界总量的95%),集装箱用涂料主要是环氧树脂,其需求量也是十分巨大的。
(五)汽车及船舶工业行业。汽车工业是我国四大支柱产业,2001—2005年汽车电泳漆所需高品质环氧树脂约为1万吨,2006年我国汽车生产量将超过400万辆,2009年汽车产量将达1000万辆,新车以及维修用漆所需环氧树脂亦极为可观。此外,船舶工业、海洋工业、海洋工程用重防腐涂料用环氧树脂量会有大幅度增长。
(六)电力电工行业。水利电力工业的绝缘材料、干式变压器浇注料、高压开关、电力互感器、大型高压发电机、高压电动机、水电设施工程防腐等都需要大量电工级、电子级环氧树脂(用于整体全密封绝缘)。随着我国智能电网规划部署的出台,我国特高压电网将进入大规模建设期。而2009年出台的《装备制造业调整和振兴规划》也明确了特高压输变电方面关键设备自主化的要求。特高压电网建设的关键设备包括变压器以及电流互感器,而环氧树脂是制造这些部件时主要的浇注材料,因此,智能电网的建设将拉动电工用环氧浇注料的高速增长。
(七)风电行业。全球风电装机增速在20 世纪90 年代保持在30%左右的增速,进入21 世纪以来,增速基本上在25%以上,预计从2009年开始,风电装机增速会放缓,但仍能保持较高的增长率。风电的主要设备之一是叶片,叶片用环氧复合材料是目前兆瓦级叶片的主要制造原料之一,占叶片制造总成本的三分之一,而叶片又占整机成本的四分之一。由于叶片要跟随风电整机长年在恶劣的野外条件运行,质量要求极为严格,而叶片制造所用 原料对叶片的质量和柔韧性能有决定性的影响。2006年全球风电叶片用材料市场容量约为人民币70亿,2006年至2010年风电新增装机容量复合增长率为23.4%④。预计到2010年,全球风电叶片用材料市场可达人民币150亿。假设中国风电新增装机容量占全球30%,2010年中国相应的市场容量可达人民币45亿元。在的大力鼓励和支持下,中国的风电装机从2005年开始进入爆发性增长时期,未来几年仍然将延续高增长。
从以上分析可以看出,我国未来环氧树脂的应用将处于持续增长的态势,这将给环氧树脂生产企业以及二次加工企业带来良好的发展机遇。
①《环氧树脂市场消费与发展趋势》
② 蔡永源 :《环氧树脂现状及应用进展——二十一世纪环氧树脂纵横谈》
③ 何睿:《环氧树脂市场消费与发展趋势》,载《中国涂料》,2006年12期
④ GWEC: Global Wind 2008 Report
