世界TPE市場動向及國內EPDM/PP TPE市場前景
顧 朝 霞 王 惠 民
（合成橡膠技術開發(fā)中心，蘭州，730060） （蘭州化學工業(yè)公司化工研究院，蘭州，730060）
概述了世界TPE市場動向，介紹了加速TPE迅速發(fā)展的“催化劑”－－Santoprene，并結合國內市場調研結果對我國EPDM/PP TPE市場前景進行分析預測，提出了我國TPE的發(fā)展建議。
關鍵詞：共混型熱塑性彈性體 Santoprene 三元乙丙橡膠 聚丙烯 市場 分析 綜述
在合成橡膠(SR)工業(yè)依托改性技術求發(fā)展，實現產品高性能化、精細化、專用化，并順應高效、低能、綠色環(huán)保之潮流的今天，熱塑性彈性體(TPE)正以其優(yōu)良的加工性、橡膠的高彈性、良好的適應性、經濟性以及低污染性而獲得蓬勃發(fā)展，產品正全面滲入橡膠加工行業(yè)，進入穩(wěn)步發(fā)展階段，被冠以“第三代橡膠”的美譽。
根據硬段的化學組成，TPE可分為聚苯乙烯類(SBC)、聚烯烴類(TPO)、聚氨酯類(TPU)、聚酯類(TPEE)、聚酰胺類(TPAE)和聚氯乙烯類(TPVC)等幾類，其中SBC是TPE中產銷量最大的一類，TPO則是增長最快的一類，1996年其需求量為140 kt，2001年將達到210 kt，年均增長率達8%。
TPE的生產方法有機械共混法和化學合成法兩種，其中共混型TPE在制備工藝上經歷了簡單機械共混、動態(tài)部分硫化和動態(tài)全硫化三段發(fā)展歷程，動態(tài)全硫化型熱塑性彈性體(TPV)近年來以10%的速度高速增長，成為TPE中發(fā)展最快的品種。
1 國外TPE應用及市場需求
1.1 市場與預測
隨著各種TPE的相繼開發(fā)，TPE的需求也以驚人的速度增長。1993年TPE消耗量725 kt,1995年已超過900 kt，相當于同年SR總消耗量9 666 kt的9.3%，銷售額達30億美元。據預測TPE全球的用量將從1997年的1 005 kt增至2000年的1 292 kt，1995－2000年消費量增長29%，年均增長5.8%，近年來生膠的消耗量變化及TPE所占比例見表1［1，2］。表1的結果顯示，與硫化橡膠傳統(tǒng)用生膠的停滯狀態(tài)相比，TPE的增長率很高。
表1 90年代生膠消耗量變化及TPE所占比例
項目 |
1992年 |
1993年 |
1994年 |
1995年 |
1999年 |
耗量/kt |
增長率,% |
耗量/kt |
增長率,% |
耗量/kt |
增長率,% |
耗量/kt |
增長率,% |
耗量/kt |
增長率,% |
生膠 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
SR |
9 660 |
- |
8 967 |
- |
9 022 |
- |
9 666 |
- |
10 962 |
- |
NR1） |
5 168 |
- |
5 182 |
- |
5 425 |
- |
5 594 |
- |
6 264 |
- |
合計 |
14 828 |
1.7 |
14 149 |
-4.6 |
14 447 |
2.1 |
15 259 |
5.6 |
17 226 |
3.6 |
TPE |
737 |
5.0 |
766 |
3.9 |
83.3 |
8.7 |
909 |
9.1 |
1 188 |
7.4 |
TPE在總橡膠中所占比例2），％ |
4.73 |
|
5.14 |
|
5.45 |
|
5.62 |
|
6.45 |
|
TPE在SR所占比例3），％ |
7.09 |
|
7.87 |
|
8.45 |
|
8.60 |
|
9.78 |
|
| |
注： |
1）NR：天然橡膠。 |
| |
|
2)TPE：合成橡膠＋熱塑性彈體； |
| |
|
3)TPE：生膠＋熱塑性彈體。 |
Freedonia Group預測，北美TPE需求將從1996年的475 kt增至2001年的640 kt，年均增長6.4%。美國是TPE的凈出口國，1996年生產能力520 kt，預計2001年將升至780 kt。1996－2001年北美TPE供需情況見表2。
表2 北美TPE需求及預測 （kt）
項 目 |
1987年 |
1996年 |
2001年 |
年均增長率，% |
1996/1987年 |
2001/1996年 |
TPE總需求量
SBC
TPO
TPU
TPEE
其他TPE
凈出口量
TPE產量 |
244
124
608
32
15
12
38
282 |
474
220
141
48
33
33
44
518 |
646
281
209
59
48
50
84
730 |
77
66
98
44
87
122
＿
70 |
73
50
82
44
78
85
＿
71 |
TPE消費量迅速增長的原因之一，是因為它的性能適應性強，加工工藝簡單，節(jié)能，能用熱塑性塑料(TP)的加工設備和方法高效而經濟地生產通用橡膠制品。如：熱固性橡膠(TSR)加工成型周期為2～10 min，而TPE僅10～50 s；TPE注射成型制品的尺寸偏差僅為TSR同樣制品的1/3～1/2，加工費用又比TSR低50%左右。另一重要原因是TPE比TSR相對密度低10%～40%，用TPE制備汽車構部件可使汽車整體重量降低，達到節(jié)約燃油之目的；TPE邊角廢料還可回收利用（已證明TPE返用5次物理機械性能基本不變），因而一定重量的TPE能制得更多制品。TPE的這種低密度和可回收性順應了工業(yè)生產低投入、高產出和高效益的發(fā)展總趨勢，成為兼具SR和TP二者優(yōu)良性能的新型高分子彈性材料。
1.2 主要應用領域及用量
TPE主要應用領域包括：汽車工業(yè)、電線電纜、工業(yè)制品、制鞋領域、土木建筑、醫(yī)療保健及聚合物改性等。近年歐洲各類TPE使用情況、北美各應用領域TPE使用量及醫(yī)療制品市場現在和潛在應用情況分別見表3～表5［3］。
表3 歐洲1995年TPE應用及使用量 （kt)
應用領域 |
SBC |
TPO |
TPV |
TPU |
TPEE |
TPAE |
總 計 |
汽車
電線電纜
制鞋
聚合物改性劑
軟管
工業(yè)制品
瀝青改性劑
建筑
膠粘劑/涂料
膠片
其他
總計 |
6
0
47
11
0
1
30
－
16
0
117
228 |
62
5
0
3
2
6.5
0
0
0
0
79
157.5 |
6
1
0
3
2
5
0
2.5
0
0
20
39.5 |
2
2
7
－
2.5
4.5
0
－
11
1
31
61 |
1
1
1
－
1
1.5
0
0
－
－
8
13.5 |
2
0
1
－
1
1
0
0
－
0
5
10 |
79
9
56
17
8.5
19.5
30
2.5
27
1
260
509.5 |
表4 北美TPE市場應用情況及預測 (kt)
市場份額 |
1985年 |
1990年 |
1995年 |
2000年 |
輕型車/其他運輸工具
工業(yè)產品
制鞋
醫(yī)療制品
電線電纜
其他市場
美國TPE使用量
加拿大TPE使用量
北美塑料需求量
北美橡膠需求量 |
44.5
45.8
58.6
10.9
12.7
19.1
174.8
16.8
21 946.4
2 996.8 |
72.2
71.3
65.8
27.2
21.8
33.6
266.0
25.9
28 942.5
3 593.4 |
111.2
109.0
61.3
49.9
36.3
49.9
380.4
37.2
34 231.6
3 881.7 |
168.0
161.2
59.0
84.0
54.5
72.6
545.7
53.6
39 906.6
4 176.8 |
表5 TPE在醫(yī)療制品方面的應用
應 用 |
TPE類型 |
優(yōu) 點 |
傷口繃帶
藥品輸送
血漿收集
滲析導管
嬰兒奶嘴
導管
儀器手柄
針頭(管)防塵罩
懸浮筏密封
O型密封件
輸液(給養(yǎng)）
泵(供氣液)
導管 |
共聚多酯
共聚多酯
TPV
TPV
苯乙烯共聚物
苯乙烯共聚物
TPE
TPE
TPV
TPV
TPU
TPU
TPU |
防止細菌進入、可置換水分
保證適宜水分滲透率
移走注射器后可防止空氣進入
與硅橡膠相比明顯改善了耐久性
與NR或硅橡膠相比改善了耐咬耐撕裂性能
與NR相比，改善了清潔度和尺寸穩(wěn)定性
與TSR相比，提高了設計的靈活性
降低醫(yī)療成本，低萃取率
提高了柔軟性，不含增塑劑
注射器使用安全，降低了生產成本
透明，尺寸穩(wěn)定
耐化學品性能接近玻璃
與聚氯乙烯(PVC)相比，提高了耐輻射性 |
可見，SBC耗用量最多，其次是TPO，而TPV用量也不少，汽車仍將是TPE的第一大消費領域，全球汽車TPE用量已由1990年的4.0 kg/輛增至1995年的6.3 kg/輛。美國1995年汽車（主要為轎車和輕型卡車）產量1 300萬輛，單車TPE用量12.7 kg/輛。據預測［4］，目前歐洲TPE總消費量為465 kt,其中汽車消費占首位，消費量可達160.8 kt，占總量的1/3以上，平均消費增幅可達7%。TPE在汽車工業(yè)中的用途主要是三個方面：汽車外部件、內部件和發(fā)動機室內的部件，其中保險杠是汽車外部最大有形件。1990年北美轎車和輕型卡車保險杠消耗TPE為18 kt，1995年為45.4 kt，預計2000年、2005年其值將分別達到99.8 kt和127 kt,1995－2000年平均增長率為10.8%，目前歐洲每年平均約有33 kt的TPO用于生產汽車保險杠。TPE發(fā)展最快的應用領域當推醫(yī)療制品，美國和歐洲的醫(yī)療制品生產商以每年10%的比率增加TPE的使用量，更清潔、更安全等條件的要求使得TPE在更多醫(yī)療制品中嶄露頭腳，取代了TSR，從而帶給TSR強大的競爭壓力。
2.刺激TPE工業(yè)迅速發(fā)展和增長的催化劑－－＂Santoprene＂
在不斷發(fā)展的TPE工業(yè)中，動態(tài)硫化工藝及增容技術等概念的引入，使得TPV品種牌號譜不斷擴大，技術內涵不斷延伸，從而發(fā)展成為TPE中最為迅速和最令人注目的一個熱門領域，其中的典型產品有Santoprene及Geolast等。這些產品的出現刺激了TPE工業(yè)的迅速發(fā)展和增長。
有18 kt/a的三元乙丙橡膠/聚丙烯(EPDM/PP)TPV生產線，固定資產總投資2 806萬美元的Monsanto與Exxon的合資公司――AES公司，開發(fā)的Santoprene是完全交聯(lián)型烯烴類彈性體，它系采用一種動態(tài)全硫化工藝，使EPDM顆粒(平均粒徑＜1μm)完全分散到PP的連續(xù)基質中，是一種與硫化橡膠具有同等性能的高性能TPE。
Santoprene比重較水低，硬度范圍35（邵氏A）到50（邵氏D），具有優(yōu)良的耐熱性、耐油性、彈性、強度，且循環(huán)再生性好，成型工藝簡單。其屈撓疲勞性極高，在－51～66℃下即使經歷上百萬次的周期屈撓也不會破裂。Santoprene已有多種型號級別可供選擇，且所有品級均可互相混配，以達到不同的阻燃、耐老化及硬度要求。AES公司近期又推出了“干型”Santoprene 8000系列產品，省去了加工前的預干燥工序，目前已有12個品級。此外，可通過中性色Santoprene摻用標準的聚烯烴色母料，制成任何顏色的Santoprene制品，配色容易。
Santoprene在成本及性能上無論是在TPE還是在TSR中都處于中間地位，但由于其性能范圍較寬，因而有較高的性能成本比。
利用Santoprene的特性，可將其應用于汽車、建筑、機械、醫(yī)療、家電等領域，表6列出了Santoprene的一些典型用途。
表6 Santoprene用途一覽［5］
應 用 領 域 |
典 型 應 用 實 例 |
汽車部件
建筑工程
電子電器
用具
機械及工具
運動器械 |
空氣管道，軸套，電纜護套，軟管，車燈罩，防護罩，防振座，管件，擋風玻璃間隔條
門縫膠條，排水口密封，嵌裝玻璃密封條，拱基，管子墊圈，衛(wèi)生設備，屋頂邊
電池殼，塞繩，電線及電纜絕緣及護套，按鍵焊盤膜片，礦山電纜，馬達軸，支座，拼接帶，終端插頭，變壓器外殼
鞋靴，防伸桿，小腳輪，聯(lián)軸節(jié)，膜片，支腳，墊圈及墊片，齒輪，墊環(huán)，手柄，軟管，密封件，管材，車輪
膠輥，膠接管接頭及桿手柄，車輪，防沖桿，小腳輪，墊圈及墊片，手持工具的手柄及手把，軟管外層膠
球拍手柄，球皮，步槍槍托墊，潛水呼吸器設備，滑雪雪杖手柄 |
應值得特別注意的是，Santoprene在汽車工業(yè)領域的應用已愈加深入［6］。奔馳公司用Santoprene作為其新的A級石英玻璃窗的密封材料，可提高部件性能，降低成本和重量，且具有極好的密封性、耐臭氧和耐紫外線輻射性；Santoprene高流動性牌號椨捕?邵氏A）為50、62和75，可用于車用門窗密封；Santoprene也用于高級工程傳動袋裝置；硬度(邵氏A)為55的牌號可取代各種TSR。
綜上所述，Santoprene的出現激化了TPE與TSR的競爭，其優(yōu)異的性能也使工程師及設計師在設計上有了更大的靈活性，相信隨著社會進步與發(fā)展，Santoprene必將會有更為廣闊的應用領域。
3.國內EPDM/PP TPE市場應用現狀
我國早在80年代初即開始研究EPDM/PP TPE，并有一些產品投放市場。為了對國內EPDM/PP TPE在現行和未來市場中是否具有競爭力、品種是否新穎、是否具有高附加值等做進一步論證，特進行市場調查，走訪了36家單位，就EPDM/PP TPE進行了調研分析。
（1）汽車工業(yè)：EPDM/PP TPE 在汽車行業(yè)的主要應用是做車體的外部配件，如保險杠罩、擋泥板部件、防塵罩、各種墊圈、防護條等；也可做汽車的內部配件，其中包括方向盤、密封件、軸封等，還可用作裝飾板。
（2）電線電纜：EPDM/PP TPE具有優(yōu)良的耐候性、高溫使用性能和突出的電性能，因此，EPDM/PP TPE的又一重要應用方面是電線、電纜的絕緣層。
（3）其他用途：EPDM/PP TPE還可用于文體用品、家用電器及生活用品，如滑雪長筒靴、鞋底和鞋后跟、各種手柄、軟管、墊圈等。這些方面的應用，其耐磨性和耐屈撓性可以和普通硫化橡膠競爭，膠管、膠帶、模壓橡膠制品、密封圈墊等均可用此類材料，它還可用作聚乙烯（PE）和PP的改性劑，以提高這些材料的抗沖擊性能。
4.市場需求分析預測
1995年世界TPE消耗量為900 kt，占同年SR總耗量的10%；1999年TPE與SR耗量之比也約為1/10。據此并結合我國國民經濟的發(fā)展速度及相關行業(yè)對TPE的實際需求等情況分析，2000年、2005年及2010年我國TPE/SR消耗構成比應設定為6%～9%、8%～10%、10%～12%；我國SR 2000年、2005年及2010年的需求量預計分別為900～1 000 kt、1 400～1 500 kt、1 800～2 200 kt（中國石油化工集團公司預測值），則TPE相應年份的需求量應分別為54～90 kt、112～150 kt、180～264 kt。
TPE中的TPO(包括TPV，國外TPV約占TPO的20％～25%）作為令人矚目的優(yōu)良材料得到迅速發(fā)展，TPO中的61%用于汽車業(yè)，17%用于工業(yè)制品，9%用于電線電纜，2%用于建筑領域。
根據國外TPO/TPE等于27%的比值，預計我國2000年、2005年及2010年TPO最低需求量應分別為15～24 kt、30～40 kt、48～71 kt。假定EPDM/PP TPE占據TPO中80%的市場份額，則EPDM/PP TPE需求量應分別為12～19 kt、24～32 kt、38～57 kt。
(1) 汽車行業(yè)TPE用量的預測
汽車工業(yè)是我國國民經濟的支柱產業(yè)，是正在形成的一個新的經濟增長點，也是孕育和刺激TPE發(fā)展的沃土。我國的汽車工業(yè)近年發(fā)展十分迅猛，至1997年，汽車生產廠商共有872家，產量達159萬輛（其中轎車49萬輛）。按照規(guī)劃，到2000年我國汽車工業(yè)要形成300萬輛/a的生產能力（其中轎車150萬輛/a），到2010年達到600萬輛的生產能力（其中轎車400萬輛/a），預計到2000年，汽車產量270萬輛，保有量將達2 120～2 300萬輛，到2010年將達4 400～5 000萬輛。汽車用橡膠制品中60%為輪胎，40%為各種膠管、膠帶、油封、密封條、減震塊、皮碗、防塵罩、檔泥板等。平均每輛汽車橡膠配件多達500～600件，均重50 kg。在所使用的原材料中，TPE占據一定份額，其中主要是TPO和TPV。如果2000年每輛轎車TPE用量達到美國1990年水平（5.1 kg/輛），2005年達到7.3 kg/輛，2010年達到10.4 kg/輛（以TPE用量每年增長7.4%計算），則2000年及2010年轎車耗用TPE約分別達15 kt、62 kt。目前我國的轎車橡膠配件中，通用橡膠EPDM和丁腈橡膠(NBR)的用量最大，如上海桑塔納EPDM 13.8 kg/輛，NBR 3.2 kg/輛；標致505 EPDM 25.5 kg/輛，NBR 2.9 kg/輛。而國外轎車平均用EPDM 4.3 kg/輛，NBR 1.3 kg/輛，這就為TPE中的EPDM/PP、NBR/PVC部分取代EPDM、NBR提供了較大的潛在市場。
(2) 電線電纜行業(yè)
EPDM/PP TPE可用作控制電纜、船用電纜及千伏級以上礦用電纜的包復材料，取代原有的氯丁橡膠(CR)、NR/丁苯橡膠(SBR)、氯磺化聚乙烯(CSM)、PVC等包復材料。采用EPDM/PP制作電纜包復皮和護套，電纜直接用塑膠機擠出，簡化了生產工藝，這是電纜、電線行業(yè)生產上的重大改革。
沈陽電纜廠每年消耗EPDM/PP約達500 t，如果再加上天津、上海、鄭州電纜廠及各省市級電纜廠（約6 000～7 000家），全年需求EPDM/PP 近10 kt。
(3) 建材行業(yè)
我國高分子防水片材的發(fā)展起步較晚，80年代初速度較快，從無到有相繼開發(fā)了包括橡膠、塑料及橡塑并用等多種高分子材料在內的高分子防水片材，形成批量生產能力。許多新品種防水片材正在研究開發(fā)。TPE在國外防水片材中已廣泛應用，國內尚未使用，但其前景看好。據估計，國內城鄉(xiāng)住宅、工業(yè)建筑及公用設施年建造量達10×108m2，再加上舊房屋維修，對防水片材的需求量十分可觀。按有關部門規(guī)劃預測，高分子防水片材1990－2000年年均需40 kt。在西歐，以德國為例，所用高分子防水片材的45%為TPE。2000年我國所需TPE防水片材按高分子防水片材量的25%計算，則TPE需求量為10 kt。
(4) 密封制品
高檔建筑物的鋁合金門窗、火車、船舶、飛機門窗所用密封條以TPE（EPDM/PP）代替?zhèn)鹘y(tǒng)密封條材料，可提高使用壽命。因此，其用量不容忽視。
特別值得注意的是，國際運輸行業(yè)使用的集裝箱標準規(guī)定，其密封條必須是TPE（EPDM/PP），青島密封件公司生產集裝箱密封條，每條重7 kg，全年需EPDM/PP約200 t。隨著我國對外貿易不斷擴大，集裝箱用量將會有很大增長，僅此一項每年需用TPE（EPDM/PP）將近千噸。
(5) 其他領域
印染、印刷用的膠輥，海岸用的輸、排油膠管，石油化工、電力等行業(yè)用密封墊和圈均需耐油、耐溫；鐵軌、鐵路及公路橋梁的減震墊等均可采用TPE（NBR/PP、NBR/PVC、EPDM/PP），有待進行技術開發(fā)，其TPE用量不能確切估算，但潛在市場十分廣闊。
綜上所述，EPDM/PP TPE這種新型材料勢必會在不久的將來愈加顯示出其勃勃生機，得到蓬勃發(fā)展。
5.建議
鑒于國外TPE需求市場的不斷擴大及我國EPDM/PP TPE市場的實際，建議：
(1) TPE科研開發(fā)上應加強彼此間合作，避免各樹一幟，應集中力量對TPE產品進行縱向深入研究，從研究配方、工藝條件至應用、加工一條龍開發(fā)；還應盡早與加工應用單位聯(lián)系，了解其需求，按需開發(fā)。
(2) 應合理調整產品布局，消化國內資源，避免無謂進口，節(jié)約外匯，因此在TPE產品方面應首先選擇有國產化原料且有一定市場的EPDM/PP及NBR/PVC，不斷拓寬其應用范圍，尤其是應該確保EPDM/PP TPE在汽車領域消費的前提下，加快其在醫(yī)用、耐熱耐油零部件等方面的應用步伐,加大產品推廣力度，搶占更多市場。
(3) 重視產品市場效應，強化產品宣傳和后續(xù)技術服務水平。
(4) 繼續(xù)完善TPE生產工藝，降低成本，增加其在市場中的競爭力。
(5) 利用TPE可回收利用、低毒、無污染等特點，提高環(huán)保意識，減輕環(huán)保壓力，鼓勵回收，以達到低投入高產出之目的。
參 考 文 獻
1 竹村泰彥等.橡膠工業(yè)，1997，44(12):739
2 橡膠工業(yè)，1998，45(11):696
3 王維相.橡膠工業(yè)(臺灣)，1997,21(1):26
4 彈性體，1999,9(2):48
5 Monsanto Santoprene 綜合產品公報
6 彈性體 ，1999,9(2):59
| Trend of World TPE Market and Prospects of |
| Domestic EPDM/PP TPE Market |
| Gu Chaoxia |
(The Synthetic Rubber Technology Development Center, SINOPEC) |
Wang Huimin |
(Research Institute of Lanzhou Chemical Industry Company) |
ABSTACT |
This paper outlines the trend of world TPE market and introduces the “catalyst” Santoprene, which has promoted the development of TPE. This paper also analyzes and compares the domestic market prospects of EPDM/PP TPE based on the investigation result of home market, and puts forward the suggestions for the development of TPE in our country.
Keywords: blend thermoplastics elastomer, Santoprene, TPE, polypropylene, market analysis, review
1045398269