聚碳酸酯行業(yè)現(xiàn)狀及趨勢(shì)分析與建議

  聚碳酸酯(Polycarbonate,PC)是一種綜合性能優(yōu)良的熱塑性工程塑料。2005年日本帝人株式會(huì)社于浙江嘉興投產(chǎn)5萬(wàn)t/a聚碳酸酯縮聚線，開(kāi)啟了國(guó)內(nèi)萬(wàn)噸級(jí)聚碳酸酯連續(xù)化生產(chǎn)。歷經(jīng)二十年的發(fā)展，國(guó)內(nèi)聚碳酸酯行業(yè)在市場(chǎng)供需與技術(shù)端均有長(zhǎng)足進(jìn)步。迄今，我國(guó)聚碳酸酯產(chǎn)量已超過(guò)343萬(wàn)t,表觀需求量達(dá)到321萬(wàn)t,伴隨行業(yè)進(jìn)一步發(fā)展，預(yù)計(jì)到2025年我國(guó)聚碳酸酯產(chǎn)能將達(dá)419萬(wàn)t/a。在技術(shù)方面，以萬(wàn)華化學(xué)、中藍(lán)晨光為代表的國(guó)內(nèi)企業(yè)基于自身強(qiáng)大研發(fā)能力，打破了跨國(guó)公司的技術(shù)壟斷，已擁有完全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)。

  1、聚碳酸酯生產(chǎn)工藝

  聚碳酸酯主流生產(chǎn)工藝路線包括界面縮聚工藝和熔融酯交換縮聚工藝兩種，依照原料來(lái)源可分為光氣法和非光氣法。國(guó)內(nèi)聚碳酸酯生產(chǎn)企業(yè)產(chǎn)能及工藝路線情況詳見(jiàn)表1。

  由表1可知，國(guó)內(nèi)界面縮聚法聚碳酸酯占據(jù)聚碳酸酯總產(chǎn)能的36%,熔融酯交換法聚碳酸酯占據(jù)聚碳酸酯總產(chǎn)能的48%,兩類(lèi)工藝路線均有較為廣闊的市場(chǎng)應(yīng)用前景。

  界面縮聚法是目前工業(yè)上應(yīng)用最為廣泛的工藝，采用光氣與雙酚A在堿性氫氧化物水溶液及惰性有機(jī)溶劑，通過(guò)界面縮聚反應(yīng)合成聚碳酸酯。過(guò)程需要通過(guò)對(duì)聚碳酸酯有機(jī)溶液進(jìn)行洗滌、沉淀、過(guò)濾、干燥、造粒得到終產(chǎn)品。界面法反應(yīng)是一個(gè)不可逆、不平衡的反應(yīng)，通過(guò)反復(fù)分離高分子量聚碳酸酯可得到高摩爾質(zhì)量的聚碳酸酯產(chǎn)品。

  界面縮聚法具有反應(yīng)速度快、條件溫和的特點(diǎn)，在產(chǎn)品的質(zhì)量、產(chǎn)品線等方面有一定優(yōu)勢(shì)。界面縮聚法的缺陷：一是在安全、環(huán)保方面存在一定問(wèn)題，其原料光氣及聚合溶劑二氯甲烷屬于危化品，存在一定的環(huán)境污染風(fēng)險(xiǎn)；二是清洗和純化過(guò)程需要消耗大量水，廢水產(chǎn)生量大；三是光氣、二氯甲烷以及工藝過(guò)程中的堿性溶液具有一定腐蝕性，一定程度上影響設(shè)備使用壽命；四是反應(yīng)過(guò)程提純工藝較為復(fù)雜，過(guò)程溶劑需回收再利用，造成工藝繁復(fù)且伴隨高能耗。

  熔融酯交換法最早是由拜耳公司開(kāi)發(fā)并投入生產(chǎn)的，工業(yè)化應(yīng)用的熔融酯交換工藝采用碳酸二苯酯與雙酚A,在催化劑作用下通過(guò)熔融縮聚反應(yīng)合成聚碳酸酯，副產(chǎn)苯酚。過(guò)程通過(guò)不斷抽離副產(chǎn)物苯酚促進(jìn)反應(yīng)持續(xù)正向進(jìn)行，并在高溫、高真空、催化劑存在狀態(tài)下進(jìn)行，反應(yīng)全流程苯酚及甲醇基本可實(shí)現(xiàn)自循環(huán)，過(guò)程產(chǎn)生三廢較少。

  聚碳酸酯鏈段碳酸酯鍵來(lái)自于環(huán)氧丙烷與二氧化碳反應(yīng)，符合目前我國(guó)綠色石化發(fā)展的要求。由于無(wú)光氣使用，對(duì)地域的限制較少，在近幾年被大量應(yīng)用。熔融酯交換法的缺陷：一是反應(yīng)時(shí)間相對(duì)較久，且過(guò)程控制參數(shù)較為嚴(yán)苛，難以生產(chǎn)超高粘度聚碳酸酯；二是反應(yīng)過(guò)程高溫、高壓、停留時(shí)間長(zhǎng)，在催化劑催化作用下容易誘發(fā)副反應(yīng)發(fā)生，造成材料出現(xiàn)支化、麻點(diǎn)等問(wèn)題，產(chǎn)品存在一定黃變風(fēng)險(xiǎn)，分子鏈規(guī)整度相對(duì)較差；三是終聚反應(yīng)釜溫度280~320℃需要伴熱介質(zhì)長(zhǎng)期運(yùn)行，過(guò)程伴隨較大能耗；四是由于過(guò)程反應(yīng)時(shí)間較久，且過(guò)程為動(dòng)態(tài)平衡控制，聚碳酸酯相對(duì)分子量分布較寬，材料受熱更容易出現(xiàn)降解，加工穩(wěn)定性相對(duì)較差。

  從反應(yīng)原理、反應(yīng)條件、反應(yīng)特點(diǎn)及安全環(huán)保要求等方面，對(duì)比分析工業(yè)上兩種生產(chǎn)聚碳酸酯工業(yè)路線的特點(diǎn)，具體情況詳見(jiàn)表2。

  由表2可知，熔融酯交換工藝路線在安全特性、環(huán)保特性、工藝流程方面有較大優(yōu)勢(shì)；界面縮聚工藝路線在設(shè)備選型、反應(yīng)條件、原料來(lái)源等方面有明顯優(yōu)勢(shì)。綜上，兩類(lèi)工藝均存在自身優(yōu)缺點(diǎn)，預(yù)計(jì)未來(lái)兩種工藝路線將會(huì)長(zhǎng)期共存。

  2、聚碳酸酯生產(chǎn)裝置現(xiàn)狀及趨勢(shì)

  目前，我國(guó)聚碳酸酯裝置一體化程度較高，具體詳見(jiàn)表3。

  由表3可看出，國(guó)內(nèi)規(guī)模以上聚碳酸酯生產(chǎn)企業(yè)均有一體化配套裝置，擁有一體化優(yōu)勢(shì)的企業(yè)具備更大的抗風(fēng)險(xiǎn)能力。從經(jīng)濟(jì)性分析，一體化生產(chǎn)企業(yè)擁有更低生產(chǎn)單耗和更強(qiáng)成本管理能力，伴隨企業(yè)生產(chǎn)規(guī)模擴(kuò)增，一體化生產(chǎn)企業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)有望進(jìn)一步增強(qiáng)。

  在鋰電池產(chǎn)業(yè)拉動(dòng)下，疊加熔融酯交換法聚碳酸酯大量投產(chǎn)，碳酸二甲酯(DMC)產(chǎn)能迅速擴(kuò)增，2023年國(guó)內(nèi)DMC產(chǎn)能約為240萬(wàn)t,2024年國(guó)內(nèi)DMC產(chǎn)能預(yù)計(jì)達(dá)到417.3萬(wàn)t,產(chǎn)能存在過(guò)剩風(fēng)險(xiǎn)。2023行業(yè)開(kāi)工率在50%左右，預(yù)計(jì)2024年在45%以下，價(jià)格處于低位。考慮到DMC在非光氣法聚碳酸酯的制造單耗較低，對(duì)于整體聚碳酸酯產(chǎn)業(yè)影響不大。

  受環(huán)氧樹(shù)脂及聚碳酸酯兩大下游產(chǎn)品快速增加影響，近年來(lái)雙酚A(BPA)產(chǎn)能迅速擴(kuò)張，2024年初BPA產(chǎn)能485.5萬(wàn)t/a,國(guó)內(nèi)現(xiàn)有聚碳酸酯裝置涉及BPA產(chǎn)能約296萬(wàn)t/a,PC生產(chǎn)配套BPA產(chǎn)能占據(jù)BPA產(chǎn)能60%,擁有雙酚A裝置的聚碳酸酯生產(chǎn)企業(yè)的聚碳酸酯產(chǎn)能合計(jì)278萬(wàn)t/a,占比聚碳酸酯總產(chǎn)能超過(guò)81%,這說(shuō)明，目前我國(guó)雙酚A聚碳酸酯一體化程度較高。雙酚A價(jià)格受到苯酚及丙酮價(jià)格影響，其中丙酮為苯酚聯(lián)產(chǎn)物，整體價(jià)格趨勢(shì)與苯酚相似，丙酮單價(jià)相對(duì)較低，占BPA制造單耗也較低，對(duì)整體產(chǎn)業(yè)鏈影響不大。近年來(lái)，苯酚產(chǎn)能緩慢增加，2023年產(chǎn)能激增，年增加產(chǎn)能高達(dá)214.5萬(wàn)t/a,國(guó)內(nèi)裝置開(kāi)工率基本維持在60%左右。伴隨后續(xù)配套苯酚及丙酮裝置的一體化聚碳酸酯裝置投產(chǎn)及環(huán)氧樹(shù)脂增產(chǎn)，預(yù)計(jì)國(guó)內(nèi)苯酚裝置開(kāi)工率將有一定提高。

  3、聚碳酸酯行業(yè)發(fā)展機(jī)遇

  2021年開(kāi)始，我國(guó)聚碳酸酯的產(chǎn)能超過(guò)了表觀消費(fèi)量。近年來(lái)我國(guó)聚碳酸酯供需情況詳見(jiàn)表4,未來(lái)幾年新增聚碳酸酯裝置產(chǎn)能詳見(jiàn)表5。

  2023年聚碳酸酯表觀消費(fèi)量達(dá)到321萬(wàn)t,同比增長(zhǎng)11.46%,低于聚碳酸酯年產(chǎn)能343萬(wàn)t/a。2023年，國(guó)內(nèi)聚碳酸酯產(chǎn)量達(dá)到253萬(wàn)t,開(kāi)工率約73.8%,與表觀消費(fèi)量存在近68萬(wàn)t缺口。國(guó)內(nèi)新上聚碳酸酯裝置產(chǎn)能如表5所示，由表5可知2024年國(guó)內(nèi)聚碳酸酯產(chǎn)能預(yù)計(jì)達(dá)到409萬(wàn)t,凈進(jìn)口量約60萬(wàn)t,過(guò)剩產(chǎn)能預(yù)計(jì)在140萬(wàn)t左右，行業(yè)仍面臨嚴(yán)重產(chǎn)能過(guò)剩風(fēng)險(xiǎn)。

  產(chǎn)能大于消費(fèi)量，并同時(shí)存在大量進(jìn)口的原因在于進(jìn)口牌號(hào)認(rèn)證較國(guó)內(nèi)對(duì)標(biāo)牌號(hào)相對(duì)齊全，下游客戶(hù)基于自身用料反饋及終端指定用料，依然會(huì)進(jìn)口一定量聚碳酸酯。另外，由于終端指定用料導(dǎo)致部分進(jìn)口牌號(hào)難以被替代。同時(shí)，部分時(shí)期來(lái)自于伊朗、俄羅斯、沙特等地區(qū)的原料售價(jià)低于國(guó)產(chǎn)牌號(hào)。

  由于項(xiàng)目沿用、供應(yīng)鏈一體化管理、企業(yè)利潤(rùn)等因素，部分跨國(guó)公司依然會(huì)在全球范圍內(nèi)進(jìn)行資源配置進(jìn)口部分聚碳酸酯。部分聚碳酸酯的

  高端應(yīng)用中，類(lèi)似耐油、耐高溫、高折射率、雙折射、耐低溫材料等，雖然有萬(wàn)華化學(xué)、滄州大化等企業(yè)在諸如高折射聚碳酸酯、聚硅氧烷型聚碳酸酯等共聚聚碳酸酯上實(shí)現(xiàn)突破，但目前國(guó)內(nèi)的多數(shù)聚碳酸酯生產(chǎn)企業(yè)無(wú)法生產(chǎn)，部分共聚聚碳酸酯需求需要依賴(lài)進(jìn)口。

  綜上所述，現(xiàn)階段聚碳酸酯下游傳統(tǒng)應(yīng)用領(lǐng)域、特別是在大宗應(yīng)用領(lǐng)域如板材及常規(guī)改性聚碳酸酯存在明顯產(chǎn)能過(guò)剩風(fēng)險(xiǎn)，而在包含醫(yī)療認(rèn)

  證的聚碳酸酯產(chǎn)品、高端聚碳酸酯改性料、共聚聚碳酸酯等領(lǐng)域，由于具有一定準(zhǔn)入門(mén)檻，現(xiàn)階段缺少競(jìng)品，仍有相當(dāng)發(fā)展機(jī)遇。

  4、國(guó)內(nèi)外聚碳酸酯裝置運(yùn)營(yíng)情況

  沙比克計(jì)劃永久關(guān)停其在西班牙卡塔赫納的兩條聚碳酸酯生產(chǎn)線中的一條，盛禧奧計(jì)劃關(guān)閉其位于德國(guó)斯塔德的聚碳酸酯生產(chǎn)基地。各地區(qū)聚碳酸酯設(shè)備運(yùn)行年限詳見(jiàn)表6。

  伴隨歐洲裝置年限增加，其運(yùn)營(yíng)成本攀升，產(chǎn)品品質(zhì)不穩(wěn)定性增大，加之歐洲裝置一體化程度較低，進(jìn)一步提升其生產(chǎn)成本。受制于BPA等原材料采購(gòu)價(jià)格及長(zhǎng)期以來(lái)設(shè)備老化，日韓企業(yè)聚碳酸酯材料生產(chǎn)價(jià)格一定程度增高，影響進(jìn)口。

  海外裝置多數(shù)已使用20年左右，日漸老舊。國(guó)內(nèi)裝置平均使用時(shí)間為7年，目前大多數(shù)裝置使用時(shí)間在5年內(nèi)，且后續(xù)新增聚碳酸酯裝置在反復(fù)優(yōu)化現(xiàn)有工藝的情況下，競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)有所提升。

  受制于制造業(yè)外流，歐美裝置產(chǎn)業(yè)鏈配套相對(duì)薄弱，競(jìng)爭(zhēng)力明顯弱于其他區(qū)域裝置。因此，持續(xù)深化國(guó)內(nèi)裝置一體化進(jìn)程，加速技術(shù)升級(jí)與突破，在滿(mǎn)足下游認(rèn)證要求的情況下，聚碳酸酯行業(yè)有望擴(kuò)大競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。

  5、聚碳酸酯熱點(diǎn)應(yīng)用領(lǐng)域

  伴隨聚碳酸酯產(chǎn)能增加，在熱點(diǎn)行業(yè)應(yīng)用的帶動(dòng)下，亦有一定程度增長(zhǎng)。例如，隨著新能源汽車(chē)、充電樁等熱門(mén)行業(yè)的發(fā)展，將有望帶動(dòng)聚碳酸酯應(yīng)用面的擴(kuò)增。

  汽車(chē)輕量化是大勢(shì)所趨，符合現(xiàn)階段減排降耗、提效增程要求。塑料具備低成本、高性能等顯著優(yōu)勢(shì)，目前已從內(nèi)飾件逐步拓展至外飾件、發(fā)動(dòng)機(jī)周邊部件等，應(yīng)用范圍逐步擴(kuò)大，用量逐步提升。聚碳酸酯材料具有出色的透明性、力學(xué)性能和耐候性，易染色、易加工，能夠用來(lái)制造汽車(chē)中的透明安全部件，包含前照燈罩蓋、車(chē)燈罩、側(cè)面玻璃、全景天窗等。PC/ABS合金具有很強(qiáng)的塑料表面涂裝的耐久性和防腐性，能夠用于方向盤(pán)、門(mén)把手、換擋把手、中控臺(tái)、格柵等部件的生產(chǎn)。伴隨新能源汽車(chē)的高速發(fā)展，將進(jìn)一步提升車(chē)用塑料使用量。新能源汽車(chē)塑料零部件使用情況及預(yù)測(cè)詳見(jiàn)表7。

  2023年新能源汽車(chē)塑料零部件占比約13%,聚碳酸酯在汽車(chē)塑料材料中占比約為6.8%,具有較為廣闊的應(yīng)用前景。隨著新能源汽車(chē)保有量增加，同步帶動(dòng)充電樁需求增長(zhǎng)。充電樁大量使用聚碳酸酯原料，其用料要求為對(duì)應(yīng)厚度UL94阻燃等級(jí)測(cè)試VO級(jí)別，耐寒、耐光解、耐熱解。部分外殼件有鐳雕或噴漆要求，因此必須具備一定的耐化學(xué)性。由于制件為組裝件，還需保證材料螺絲柱或超聲波焊接不開(kāi)裂。

  2023年我國(guó)新增340萬(wàn)臺(tái)隨車(chē)配件充電樁，保有量達(dá)到681.2萬(wàn)臺(tái)，另新增公共充電樁97.5萬(wàn)臺(tái)，公共充電樁保有量達(dá)到277.52萬(wàn)臺(tái)，前景亦很廣闊。

  綜上所述，在一些熱門(mén)應(yīng)用領(lǐng)域，聚碳酸酯產(chǎn)品有一定應(yīng)用可能性，通過(guò)定制化開(kāi)發(fā)，針對(duì)不同行業(yè)、不同應(yīng)用場(chǎng)景的聚碳酸酯原料及改性料或?qū)⑹菍?shí)現(xiàn)聚碳酸酯高值化的途徑之一。

  6、發(fā)展建議

  經(jīng)過(guò)近二十年發(fā)展，國(guó)內(nèi)聚碳酸酯行業(yè)經(jīng)歷了從無(wú)到有的過(guò)程，成為全球最大的聚碳酸酯產(chǎn)能?chē)?guó)及消費(fèi)國(guó)，同時(shí)新增產(chǎn)能亦是冠絕全球?，F(xiàn)階段，行業(yè)面臨結(jié)構(gòu)性過(guò)剩及高端應(yīng)用領(lǐng)域產(chǎn)品不足兩大難題，結(jié)合前述，建議如下：

  (1)聚碳酸酯的兩類(lèi)工藝預(yù)計(jì)將長(zhǎng)期存在，同時(shí)伴隨國(guó)內(nèi)聚碳酸酯裝置一體化程度提升，我國(guó)聚碳酸酯產(chǎn)業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力也將得到提升。在DMC、BPA、酚酮產(chǎn)能激增的大背景下，基于前期投入，新布局的聚碳酸酯產(chǎn)能，需根據(jù)具體情況對(duì)一體化方案進(jìn)行測(cè)算。

  (2)現(xiàn)階段，聚碳酸酯下游傳統(tǒng)應(yīng)用領(lǐng)域特別是在大宗應(yīng)用領(lǐng)域如板材及常規(guī)改性聚碳酸酯存在明顯產(chǎn)能過(guò)剩風(fēng)險(xiǎn)，但在包含醫(yī)療認(rèn)證聚碳酸酯產(chǎn)品、高端聚碳酸酯改性料、共聚聚碳酸酯等高端應(yīng)用領(lǐng)域仍具有較為廣闊的市場(chǎng)前景，建議企業(yè)加大材料認(rèn)證及工藝科研經(jīng)費(fèi)的投入。

  (3)受制于制造業(yè)外流及設(shè)備老化，歐美裝置競(jìng)爭(zhēng)力明顯弱于其他區(qū)域裝置。因此，國(guó)內(nèi)聚碳酸酯行業(yè)應(yīng)持續(xù)加速技術(shù)升級(jí)與突破，持續(xù)跟進(jìn)下游認(rèn)證要求，盡快完成進(jìn)口通用聚碳酸酯的替代。

  (4)通過(guò)技術(shù)積累，開(kāi)展定制化研發(fā)工作。針對(duì)不同行業(yè)、不同應(yīng)用場(chǎng)景開(kāi)發(fā)聚碳酸酯原料及改性料，實(shí)現(xiàn)聚碳酸酯高值化應(yīng)用。