聚氨酯、EPS类、EVA类、PE类发泡材料在各大行业的应用与
发布时间:2022-09-26 01:37:29 来源:亚博游戏登录 作者:亚博游戏登录地址
1
  原标题:聚氨酯、EPS类、EVA类、PE类发泡材料在各大行业的应用与市场分析  发泡材

  原标题:聚氨酯、EPS类、EVA类、PE类发泡材料在各大行业的应用与市场分析

  发泡材料,又称为“发泡剂”,或发泡物质,是指能在物质能不气化产生气泡,使之成为多空物质的发泡物质,如发泡塑料、发泡橡胶、发泡树脂、发泡食品等。因用途广泛,所以在目前每年市场规模保持20%速度高速增长。在相关新材料领域,发泡材料的市场增速,是目前新材料应用领域增速较快的行业,也引发了行业的巨大关注。

  大家提及发泡材料,首先想到的是聚氨酯发泡材料,因聚氨酯发泡材料在应用范围和规模上,是中国发泡材料占比最大的产品。

  聚氨酯发泡材料主要分为软质PU泡棉、硬质PU泡棉、喷涂泡沫。柔性PU 泡沫用于各种应用,例如缓冲、服装填充和过滤,而硬质 PU 泡沫主要用于商业和住宅建筑中的隔热保温板和层压绝缘材料以及(喷涂)泡沫屋顶。

  聚氨酯泡沫塑料(PU泡沫)的主要成分是聚氨酯,原料主要为多异氰酸酯和多元醇,通过加入适当的助剂,使得反应产物中生成大量泡沫,从而得到聚氨酯泡沫塑料产品。聚氨酯泡沫塑料一般只用于高档精密仪器、贵重器械、高档工艺品等的缓冲包装或衬垫缓冲材料,也可制成精致的、保护性极好的包装容器;还可采用现场发泡对物品进行缓冲包装。

  聚氨酯发泡材料可以分为:多异氰酸酯类、聚醚多元醇类、聚酯多元醇类、聚合物多元醇类、聚脲多元醇类,其中种类不同,下游应用也不尽相同。

  多异氰酸酯类:甲苯二异氰酸酯(TDI)、多亚甲基多苯基异氰酸酯(PAPI)、二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)以及液化MDI (L-MDI)等,可用生产高回弹软泡、整皮泡沫、半硬泡、高回弹泡沫。

  聚醚多元醇:用于生产聚氨酯软泡的聚醚多元醇一般是长链、低官能度聚醚,高活性聚醚主要用于高回弹软泡,也可用于半硬泡等泡沫制品。

  聚酯多元醇:低黏度脂肪族聚酯多元醇例如羟值为56mg KOH/g左右的聚己二酸二甘醇酯二醇,可以用于制造聚酯型聚氨酯软泡。

  聚合物多元醇:含刚性的苯乙烯、丙烯腈均聚物及共聚物和接枝聚合物,这些乙烯基聚合物起类似有机“填料”的作用,提高承载性能。可用于生产高硬度软质块泡、高回弹泡沫、热模塑软泡、半硬泡、自结皮泡沫、反应注射模塑(RIM)制品等。

  聚脲多元醇:也是一种特殊聚合物改性多元醇,可用于高回弹软泡、半硬泡、软泡,目前市场上产品很少。

  根据行业规模来看,聚氨酯类发泡材料市场规模占比最大,市场规模约在467万吨左右,其中主要以软泡聚氨酯发泡材料为主,占比约在56%。随着中国电子电气领域的蓬勃发展,特别是冰箱和建筑类应用的提升,聚氨酯发泡材料市场规模也在继续增长。

  除了聚氨酯发票材料之外,常见的发泡材料还有:EPS类发泡材料、EVA类发泡材料、PE及PP类发泡材料等。

  EPS类发泡材料:是一种轻型高分子聚合物。它是采用聚苯乙烯树脂加入发泡剂,同时加热进行软化,产生气体,形成一种硬质闭孔结构的泡沫塑料。

  EVA类发泡材料:以EVA和低密度聚乙bai烯为原料,并加du入其它助zhi剂后经模压发泡dao或注塑发泡所制成的zhuan发泡类材料。具有优良的化学性能,被广泛应用于制造鞋材、箱包内衬、玩具用材、体育用品材料、建材、以及各类新兴应用例如电子配件和汽车内饰等。

  PE及PP类发泡材料:PE或PP材料发泡,一般使用其优良的缓冲特性、隔热性能、韧性等,有优良的抗化学腐蚀及加工性,并且成本较低。被广泛应用在机器缓冲材料、仪器、玻璃器皿、食品缓冲衬垫等。

  全球发泡材料市场规模约在939亿美元,其中每年以4%-5%速度增长,预估未来至2026年,全球发泡材料的市场规模有望增长至1189亿美元。其中驱动发泡材料高速发展的关键,在于发展中国家对发泡材料的需求增长,主要是中国、巴西、印度等国家基础设施、新住房项目和非住宅建筑改造的投资增加。未来中国发泡材料将会继续呈现高速增长的趋势。

  在发泡市场发展增速中,汽车工业发展驱动对发泡材料的需求增长,是发泡材料新兴市场增长的主要方向。在双碳趋势下,节能改造是解决双碳的重要方向,而汽车轻量化是汽车工业的主流发展趋势,以材料替代为主的轻量化解决方案备受行业关注。

  在汽车轻量化发展的新趋势下,以材料替代为主的轻量化解决方案备受行业关注。发泡材料具有质轻、隔热、隔音、减震、价格低廉等优点,广泛应用于仪表板、顶棚内饰、车门内饰板等汽车内饰件中。近年来,随着发泡工艺技术的提升,微发泡材料在汽车轻量化领域大放异彩,受到汽车制造商的青睐。

  常见车用发泡材料主要有PU泡沫、EPP泡沫、PE泡沫、EPDM泡沫、CR泡沫等类型。根据不完全统计,一辆车中用到的发泡材料有数百公斤之多。

  在汽车工业中,发泡材料被广泛应用在安全座椅减震材料,保险杠内部防撞缓冲材料,遮阳板、顶棚衬里、侧门防撞吸能块、垫材、扶手工具箱、隔音板以及装饰条等内装饰等。

  EPP(聚丙烯)泡沫材料是以聚丙烯树脂为基体,经发泡而形成的泡沫材料。其除具有高耐热性、高冲击能吸收能力、良好的回弹性和热成型性外,还有可以回收再生的优点。广泛应用于保险杠、底护板、遮阳板等汽车内外饰部件。EPP是一种性能卓越的高结晶型复合材料,以其独特优越的性能成为目前增长最快、最为环保的抗压缓冲隔热材料。EPP可以应用在建筑、包装、汽车、体育用品、玩具、工具箱、食品包装盒、家电、日用品等方面,用途非常广泛。并且EPP被列入《中国制造2025》重点领域技术材料部分,被称为“绿色”泡沫材料。

  在前后保险杠内防撞缓冲材料中,EPP占汽车保险杠缓冲材料中的98%,主要替代品为PU软泡,但保险杠要求有良好的能量吸收性和耐冲击性,同时要求芯材重量轻,EPP在达到同样吸能效果的情况下重量比PU轻40%-50%,再加上汽车整车轻量化一直是行业的发展方向,故PU对EPP的替代性不大。

  EPP制品强度高、韧性好、无毒环保、中空发泡结构保温效果良好,是制作外卖箱的理想材料。EPP能够通过调整发泡率,满足制品的强度及装配要求,如EPP箱可以外置安装弹簧把手,方便外送搬运。另外,EPP广泛用在汽车领域,如汽车保险杠内吸能材块、遮阳板、方向盘和安全座椅等,EPP用于汽车行业,可以有效提高燃油效率,由于其弹性,耐热性,耐油性,无毒性,可回收性和防震性,EPP泡沫是汽车制造业重要材料。

  根据平头哥初步调查,中国汽车工业中应用EPP的规模在2.2万吨左右,每年呈现15%左右的速度高速增长,预计未来汽车工业中的EPP消费规模将会达到6-7万吨。

  EPS为发泡聚苯乙烯,也称为聚苯乙烯泡沫,是一种轻型高分子聚合物,在汽车工业中,被广泛应用在汽车座椅。

  根据调查发现,在汽车座椅领域中,80%为EPS发泡材料,而20%采用其他的发泡材料,如EPP、EPE等。

  根据相关统计数据显示,EPS在汽车工业中的应用规模约在259.95亿元,同比降低5.64%,汽车行业中对EPS座椅的销售量为1783.6万套。

  汽车内装饰材料通常使用聚氨酯泡沫材料(软泡、硬泡),占比在80%以上,替代品有很多,如EPP、EPS、发泡EVA、 XPE等,其中PU材料相对于其它材料具有非常明显的轻量化和成本优势,同时兼具较好的隔热、隔声、吸能减振等性能。

  PU(聚氨酯)泡沫材料分为软质聚氨酯泡沫、硬质聚氨酯泡沫、半硬质聚氨酯泡沫以及自结皮聚氨酯泡沫四大类。

  软质聚氨酯泡沫:软质聚氨酯泡沫具有韧性好、压缩永久变形小、回弹快等特点。一般用于汽车隔音垫、顶棚内衬、地毯背衬、坐垫、靠背、头枕等。近年来,采用多头挤出模具或MDI冷模塑工艺形成的双硬度或多硬度泡沫作为汽车坐垫材料更好地提升了坐垫舒适性,备受青睐。

  半硬质聚氨酯泡沫:具有较高的压缩负荷、突出的减振性能,非常适合制造汽车仪表板、扶手、门柱等部件的防护垫层材料。其中,半硬质聚氨酯泡沫+表皮的仪表板替代传统硬质PP仪表板具有更好的安全性和舒适性,较受欢迎。

  硬质聚氨酯泡沫:具有隔热性能出色、强度高、阻燃性好、尺寸稳定、耐化学药品等性能,用作发动机罩以及豪华客车和冷藏车车厢的保温材料。

  自结皮聚氨酯泡沫:又称整皮模塑泡沫塑料。不用其它塑料做表面材料,依靠发泡组分在发泡成形时,一次性形成表材与泡沫芯材,具有较好的物理机械性能。广泛用于方向盘、扶手、头枕、门把手等。

  聚氨酯泡沫材料发泡倍数范围大,密度可调,其力学性能(拉伸强度和50%压缩强度)随密度的增加有较大的变化,因此可以适用于汽车不同部位和不同功能的使用条件。同时,聚氨酯泡沫材料其100%可回收利用的特点也使其满足当前一再加强的环保法规,基于这些优势,聚氨酯泡沫材料在汽车零部件上的应用越来越广泛。

  根据相关统计数据显示,汽车行业的聚氨酯泡沫材料用量占了其总用量的14%左右,是P聚氨酯泡沫材行业研究开发攻关的重点目标之一。

  据了解,在大型家电领域,特别是冰箱、空调等领域,广泛存在发泡材料的应用。一方面发泡材料是作为隔热保暖的材料应用,另一方面发泡材料作为隔音材料应用。

  在冰箱、冰柜、空调、热水器等制冷或制热电器的保冷、保温材料,麦克风、音响等电器的隔音内衬材料等领域中,应用的发泡材料主要有:聚氨酯泡沫(PU)(聚醚型)、聚乙烯交联(XPE)等。

  在保温、保冷环境中应用的发泡材料,主要为PU(硬泡)和XPE,其中PU(硬泡)占80%,主要替代品为EPP。PU发泡材料具有导热系数低和加工性能好的特点,非常适合用作隔热保温材料,因此被广泛用于制造冰箱门体和箱体的隔热层。

  另外,XPE主要应用在空调领域,其具有隔热性和优良的成型性能,且外形美观,一般应用于空调保温管和隔热异形件等。

  替代品EPP具有良好的隔热性、隔音性能,易降解、能重复利用,环境友好度要高于其他发泡材料。但EPP的单体或者说原材料并不太容易获得,生产成本较高,现阶段不用EPP多出于成本和工艺方面的考量。

  在大型家电的隔音材料领域,主要使用玻璃纤维、石棉纤维和吸音棉等无机材料,用于隔音的发泡材料很少,主要为PU(软泡),约占隔音材料的5%,可被无机隔音、吸音材料所替代。

  另外,开孔的PU软泡具有良好的吸声消震性能,可用于具有宽频音响装置的室内隔音材料,也可直接用于遮盖噪声源 (如鼓风机和空调器等),但很少直接用于音响内部吸音隔音。

  据调查,目前中国大型家电领域中的发泡材料,市场消费增速保持在6%至8%,2020年由于疫情导致的居家电器用量增大,从去年9月份至2021年上半年,过渡消化了大型家电的出口消费,从而导致2021年大型家电的出口市场大幅下降。

  对于未来来说,大型家电领域的发泡材料将会不断升级迭代,其中EPP具有优异的材料特性,未来将会在众多领域被广泛应用,相关有实力的企业可以重点关注。

  据了解,在鞋材领域中应用的发泡材料,主要是EVA、TPU等,其他发泡材料相对廉价,应用占比较小。

  在鞋材领域中,EVA能够表现出极强的弹性,回弹性非常好,它具有很好的隔热、防震作用,有很好的耐气候性,因此在制鞋行业采用非常广泛。不过EVA发泡原料也有一定的限制,比如该材料抗撕裂性不是非常强,另外抗剥离性弱

  对于未来来说,EVA橡塑并用是鞋材领域未来发展的方向。EVA橡塑并用,是以EVA为基料加入EPDM、POE、OBC等弹性体共混使用,如利用EPDM橡胶型、POE高弹性、OBC柔软结晶性、TPE柔软性等以达到共混改性的目的,从而提升EVA发泡性能。

  据调查,乙烯基的聚合物发泡材料在鞋材领域中的应用,EVA发泡材料应用占比超过85%,是最重要的应用材料。另外,鞋材领域中还存在PE发泡、POE共混发泡、EPDM/EPM发泡的材料,均有小量的占比应用。

  对于未来来说,考虑到材料特性及成本优势,EVA发泡、POE共混发泡在鞋材领域中的应用占比将会保持高位,其他材料的应用占比将会有所下降。

  另外,在鞋材领域中,聚氨酯发泡材料的应用总体占到20%,与乙烯基聚合物发泡材料占比80%相比差距甚大。

  在聚氨酯发泡材料中,主要是指TPU材料。生产TPU所用的主要几种原材料,近年来价格呈逐步下降的趋势,某些材料例如BDO已经大幅下降了,从而让TPU具备越来越强的竞争力。EVA在鞋材领域的应用可能超过七成会被新型TPU所替代。

  建筑领域是中国发泡材料最早应用的领域,也是应用规模最大的领域。建筑领域中的发泡材料,主要是聚苯乙烯泡沫板(EPS)、挤塑板(XPS)、聚氨酯板(PU)。主要是应用在建筑外墙保温板、隔音板、地暖等。

  根据不完全统计,2020年中国建筑领域中消费的聚氨酯材料规模超过160万吨,连续多年继续增长。

  据调查,在墙体保温材料领域中,存在对发泡材料替代的材料,如玻璃棉板、酚醛板、岩棉板等。但是,由于保温性能、隔音性能不及发泡材料,目前应用情况较小,大型工程设备墙体一般多使用发泡材料为主。

  对于未来来说,随着中国建筑节能标志的不断提高,市场需要保温隔热性能更加优质的材料,聚氨酯硬泡将是最理想的新一代建筑保温材料。通过国家“聚氨酯建筑节能应用推广”工作的开展,聚氨酯材料以其优质的保温隔热性能得到建筑领域的关注和认可,开始在中国建筑节能市场应用。平头哥认为,未来中国聚氨酯硬泡将成为外墙保温领域中的重要组成部分,预计未来消费增速保持4%-5%增长。

  在一次性餐具领域中的发泡材料,是最早应用的发泡材料,也是目前消费增速逐渐萎缩的发泡材料之一,主要是聚苯乙烯泡沫板(EPS)、聚己二酸/对苯二甲酸丁二醇酯(PBAT)或其他发泡材料。

  在一次性餐具领域中,EPS是主要的发泡材料,目前仍占到一次性餐具领域中发泡材料应用的95%绝对性份额。中国政府曾于1999年、2005年以及2011年三次将一次性发泡塑料餐具列入工艺落后或产品落后目录而遭淘汰。但是,国家发展和改革委员会2013年3月28日表示,由于一次性发泡塑料餐具符合国家食品包装用具相关标准以及有利于节能等特点,决定将这种产品从产业结构指导目录淘汰类中删除,允许生产使用,所以目前在一次性餐盒中仍有EPS的发泡材料应用情况。

  另外,2020年1月19日,国家发展改革委、生态环境部公布《关于进一步加强塑料污染治理的意见》指出在餐饮外卖领域推广使用符合性能和食品安全要求的秸秆覆膜餐盒等生物基产品、可降解塑料袋等替代产品。到2020年底,全国范围餐饮行业禁止使用不可降解一次性塑料吸管。地级以上城市建成区、景区景点的餐饮堂食服务,禁止使用不可降解一次性塑料餐具。

  在一次性餐盒领域,可降解材料将会是未来的主流,主要是指的PBAT产品。未来一次性餐盒领域中应用的可降解材料发泡材料消费增速将会超过20%。

  据了解,包装行业中广泛应用发泡材料,主要应用在内部包装、容器固定及相关领域中,如酒类内瓶的包装材料。在包装领域中,主要的发泡材料类型有聚苯乙烯泡沫板(EPS)、聚丙烯泡沫(EPP)、聚乙烯泡沫(XPE)等。

  在包装领域中,EPS是主要的发泡材料,占比接近60%,其次是EPP、XPE等发泡材料,占比分别是20%和15%。对于未来来说,EPS具有不可降解性及较弱的材料特性,特别是硬度无法与EPP等材料比较,所以,未来在包装材料领域中的发泡材料,XPS的消费增速呈现萎缩的趋势,而EPP和XPE发泡材料的消费增速未来保持高速增长,预估消费增速在7%-10%。

  电子领域中的发泡材料,主要是在电线电缆领域中的应用,主要作为电线电缆的外部绝缘层、包覆层等,特别适用于超高压电缆应用。在电线电缆行业中,发泡材料主要有聚乙烯交联(XLPE)、发泡聚乙烯(EPE)、PVC(交联PVC和PVC塑料)、发泡EVA、交联三元乙丙烯橡胶(XLEPDM)等。

  对于未来来说,XLPE更适合高压电缆和超高压电缆的包覆层,在未来具有广阔的发展空间。未来中国电线电缆包覆层中XLPE的应用消费增速高达10%及以上增长。

  在头盔行业的内层防撞层中,全部采用发泡材料,主要起到防撞缓冲吸能的作用。头盔防撞缓冲层中的发泡材料,目前多采用EPS或EPP材料,很少会采用其他的材料。

  据调查,头盔行业中的发泡材料,其中55%采用EPP发泡材料,35%采用EPS发泡材料,而少量才有PU及其他材料。对于未来,EPP具有较强的刚性和可加工性能,预计在头盔行业中的应用将会继续保持高速增速,预估增速超过5%。而EPS因具有先天的材料劣势,如硬度不高,易碎等特点,所以未来在头盔行业EPS消费规模将会保持萎缩的趋势。

  体育器材行业也是具有广泛的发泡材料应用情况,如护具、冲浪板、地垫、运动球类、保护软垫、耐冲软垫等运动用品,用作缓冲防震材料及填充材料。主要的产品有聚乙烯交联(XPE)、聚氨酯泡沫(PU)、发泡聚丙烯(EPP)、珍珠棉(EPE)等。

  在体育器材行业中,XPE是主要的应用发泡材料,占比超过70%,其次是PU、EPE、EPP等材料。由于在体育领域,PU多为海绵状,开孔的PU软泡具有良好的消震性能,故未来很可能会朝着XPE与PU相结合的方向发展,即内芯材料为XPE,表面材料为PU。

  另外,EPE可循环再造,对环境也比较友好,所以,未来在体育器材行业中EPP的应用占比会保持较高的增速,预估增速超过10%。但是,EPP作为替代品,缓冲防震性能方面较好,但生产成本较高,多用在高端器材领域。