宋倩倩,慕彥君,付凱妹,王春嬌,侯雨璇,丁文娟
(中國石油天然氣股份有限公司石油化工研究院,北京 102206)
乙烯-乙酸乙烯酯共聚物(EVA樹脂)是繼高密度聚乙烯(HDPE)、低密度聚乙烯(LDPE)、線型低密度聚乙烯(LLDPE)之后的第四大乙烯衍生共聚物,由無極性乙烯和強極性乙酸乙烯酯(VA)在引發劑存在下共聚得到的聚合物。按VA含量不同,通常分為三類:EVA樹脂,VA含量小于40%(w);EVA彈性體,VA含量40%~70%(w);EVA乳液,VA含量70%~95%(w)[1-9]。其中,EVA樹脂是用量最大的一類,且隨著我國光伏產業的發展,EVA樹脂的需求量持續增長。本文重點介紹了EVA樹脂的生產及市場情況,以促進我國EVA樹脂產業的健康有序發展。
通常,EVA樹脂中VA含量為5%~40%(w),相對分子質量為10 000~30 000,因在分子鏈中引入了VA單體,提高了聚合物的支化度,降低了結晶度,所以EVA樹脂在較寬的溫度范圍內具有良好的柔軟性、抗沖擊性能、耐環境應力開裂性能、光學性能、耐低溫及無毒等特性[8-9]。與LDPE相比,EVA樹脂具有更廣泛的用途,可用于注塑、擠塑、吹塑、熱成型、發泡、涂覆、熱封、焊接等領域,主要取決于VA含量和熔體流動速率,不同VA含量的EVA樹脂的主要用途見表1[4-5]。

表1 不同VA含量EVA樹脂的主要用途Tab.1 Main uses of EVA with different VA content
經過80多年的發展,EVA生產工藝已相對成熟,主要有高壓連續本體聚合法、中壓懸浮聚合法、溶液聚合法及乳液聚合法[1-6]。EVA樹脂的生產一般采用高壓連續本體聚合法,因終端產品的不同,可分為專產模式和LDPE兼產模式。
高壓連續本體聚合法工藝原理與LDPE生產類似,在高溫高壓條件下經自由基反應共聚得到,整個工藝分為原料單體制備、引發劑制備、共聚反應控制和產品回收控制單元[4-5]。根據反應器類型不同,分為釜式法和管式法。其中,釜式法一般用于生產專用牌號和高VA含量EVA樹脂,VA含量可達40%(w)以上;管式法EVA樹脂中VA含量目前可達到28%(w),最高30%(w)。因工藝特點不同,釜式法和管式法生產的EVA樹脂略有不同,從表2可以看出:釜式法停留時間短,適用于生產小批量牌號,過渡料少;裝置規模相對較小且噸產品投資和操作費用較高;產品長支鏈多、沖擊強度好,適用于涂覆、熱熔膠、光伏等領域。管式法停留時間相對較長,適用于大規模生產;產品相對分子質量分布較窄,長支鏈較少,光學性能好,適用于加工成薄膜;隨著VA含量逐漸增加,產品逐步拓展到發泡、電纜、光伏等領域。

表2 管式法與釜式法EVA樹脂的主要指標性能對比Tab.2 Comparison of main index performance between EVA produced by tubular method and autoclave method
2.1.1 EVA樹脂生產現狀
2020年,受新冠肺炎疫情影響,原計劃投產的EVA樹脂新產能均推遲至2021年。截至2020年底,我國EVA樹脂產能為972 kt/a,連續3年未有新增產能投產,主要生產企業有中國石油化工股份有限公司(簡稱中國石化)、江蘇斯爾邦石化有限公司(簡稱斯爾邦石化)、聯泓新材料科技股份有限公司(簡稱聯泓新材)、臺塑集團(寧波)有限公司(簡稱寧波臺塑)等[10-13]。從表3可以看出:我國EVA樹脂產能主要集中在EVA樹脂下游消費地的華東地區,約占總產能的69%;其余31%則分布在華北地區。生產工藝上,以管式法為主,占總產能的61.7%;釜式法占總產能的38.3%。2015年以前,產能主要集中在國有企業,隨著聯泓新材、寧波臺塑兩套裝置的投產,市場供應更加多元化。

表3 截至2020年底我國主要EVA樹脂生產企業Tab.3 Major EVA resin manufacturers in China by 2020
從表4可以看出:隨著產能的增長,EVA樹脂產量總體呈增長態勢。我國現有EVA樹脂裝置中,除了中國石化北京燕山分公司40 kt/a的裝置專產EVA樹脂,其余均兼產LDPE。在LDPE市場較為旺盛的情況下,兼產裝置因不能滿負荷生產EVA樹脂,導致裝置的開工率較低,但隨著EVA樹脂市場需求增加,2019年開工率已達到約81.9%。2020年,受EVA裝置檢修等因素影響,我國EVA樹脂產量為749.3 kt,較2019年減少47.2 kt,且開工率下降至77.1%[13]。

表4 2015—2020年我國EVA樹脂裝置生產情況Tab.4 Production status of EVA resin operations in China between 2015 and 2020
2.1.2 EVA樹脂進出口現狀
我國一直是EVA樹脂的凈進口國,特別是熱熔膠、光伏料,絕大部分依賴進口。2020年,凈進口量約1 100.0 kt。從表5可以看出:EVA樹脂進口量總體呈增長態勢,2020年,進口量約1 150.0 kt,同比增長4.9%,2015—2020年,EVA樹脂進口量年均增幅達5.2%;對外依存度總體呈下降趨勢,2020年,受產量下降等因素影響,對外依存度有所提升,為59.4%;出口量總體保持在49.5~63.1 kt,且產品以低端為主,對我國市場的影響較小[14]。

表5 2015—2020年我國EVA樹脂進出口情況Tab.5 EVA import and export situation in China between 2015 and 2020
EVA樹脂進口集中在華東地區、華南地區等主要消費地。華東地區是我國EVA樹脂最大的進口地區,2020年進口量為940 kt,約占我國總進口量的81.67%;其次是華南地區,2020年進口量約160 kt,占總進口量的14.23%左右;兩者合計占我國總進口量約95.90%[14]。
2020年,我國EVA樹脂進口主要來源于周邊國家和地區。與往年情況相同,韓國依然是我國EVA樹脂最大進口國,進口量約380 kt,約占我國總進口量的33.4%,隨后依次是泰國、沙特、新加坡,分別占我國總進口量的8.5%,7.7%,7.1%。
2.1.3 EVA樹脂需求現狀
近年來,在下游鞋材、光伏、電纜料等領域需求的拉動下,我國EVA樹脂的表觀消費量持續增長。從圖1可以看出:2015—2019年,我國EVA樹脂消費量呈快速增長態勢,年均增幅達到11.7%;2020年受新冠肺炎疫情影響,EVA樹脂的表觀消費量同比增長0.7%,為1 845 kt。2015—2020年,我國EVA樹脂自給率總體呈上升態勢,2019年達到43.5%,2020年受EVA裝置檢修等因素影響,自給率同比降至40.6%。

圖1 2015—2020年我國EVA樹脂供需平衡情況Fig.1 EVA supply and demand balance in China between 2015 and 2020
我國EVA樹脂消費主要集中在華東、華南地區。其中,華東地區是我國EVA樹脂最大消費地,2020年消費量為866 kt,約占我國EVA樹脂總消費量的46.92%,區域內集中了我國電線電纜、太陽能光伏、涂覆與熱熔膠行業的大部分企業;其次是華南地區,消費量為480 kt左右,約占我國EVA樹脂總消費量的25.87%,域內需求主要來自制鞋企業(如廣東省東莞市、中山市,福建省泉州市、晉江市等地區的制鞋企業),此外,還有部分油墨企業和熱熔膠企業;華北地區位居第三,2020年消費量295 kt,約占總消費量的16.01%,EVA樹脂的消費主要用于農膜;其他地區,2020年消費量207 kt,約占總消費量的11.20%。
發泡材料、光伏材料、電線電纜材料是我國EVA樹脂主要消費領域。EVA樹脂最大用途是作為發泡材料用于生產鞋材,消費量為639 kt,約占總消費量的34.64%;其次是用作太陽能光伏材料,消費量為494 kt,占總消費量的26.96%;第三大消費領域是用于生產電線電纜,占總消費量的16.99%;此外,還可用于涂覆、熱熔膠以及農用薄膜等,分別占總消費量的8.21%,8.19%,1.98%;還有56 kt用作其他用途。
2.2.1 EVA樹脂新增產能預測
近幾年,聚乙烯價格持續下滑,利潤空間持續收窄,與此同時,EVA樹脂價格相對持續在高位,且盈利空間較好,因此,我國一些企業紛紛宣布新建EVA樹脂生產裝置,“十四五”期間將有大量新建裝置投產。從表6看出:“十四五”期間,我國新增EVA樹脂產能為3 328 kt,預計到2025年,我國EVA樹脂產能將達4 300 kt。此外,這些新增產能的生產技術均引自國外,技術雷同現象將導致產品同質化問題進一步加劇,盡管國內生產企業已加大科研投入和研發力度,但高VA含量的產品多依賴進口,產能的快速擴張在增加國產料、替代部分進口料的同時,更多的是加劇行業競爭,使我國EVA樹脂行業面臨產能過剩的風險。

表6 2021—2025年我國在建/擬建EVA樹脂裝置Tab.6 EVA units under construction/planned to be built in China between 2021 and 2025
2.2.2 EVA樹脂供需預測
隨著我國新增EVA樹脂產能的快速增長,EVA樹脂產量將持續增長。2021—2025年,EVA樹脂產量的年均增長率約為24%,預計到2025年產量將達到2 200 kt。然而,受項目投融資延期、裝置建設進度、EVA樹脂與LDPE市場周期變動等影響,EVA樹脂裝置不能維持較高開工率,預計到2025年我國EVA樹脂裝置開工率維持在60%左右。
從需求側來看,隨著我國經濟的持續發展、城鎮化率的不斷提高,EVA樹脂的下游需求將保持增長態勢。2021—2025年,EVA樹脂消費量的年均增速約為9%,預計到2025年EVA樹脂的消費量將達到2 840 kt。
隨著我國經濟高質量發展的不斷深入、產業結構的持續調整,EVA樹脂的需求結構也將逐步改變。作為傳統行業的鞋材,在人工成本高漲、產業結構調整以及遷移等因素影響下,未來需求量將有小幅增長,但占比將有所下降。在國家碳達峰和碳中和目標的驅動下,我國光伏產業仍將保持快速發展,未來5年用作太陽能電池封裝膠膜的EVA樹脂需求量將以年均30%~40%的速率持續增長,并將超越鞋材,成為我國第一大消費領域。此外,電纜料、涂覆料及熱熔膠對EVA樹脂的需求量將保持10%的年均增長率,傳統農膜行業對EVA樹脂的需求量的年均增長率約5%。
未來,隨著我國新建EVA樹脂裝置的投產,市場供需矛盾將得到緩解,但同時,我國EVA樹脂產能結構性過剩矛盾將進一步凸顯,中低端、通用牌號產品過剩將更加嚴重,同質化競爭異常激烈;高VA含量的EVA樹脂,特別是光伏、涂覆、熱熔膠等高端產品仍主要依賴進口。
針對我國EVA樹脂產業發展現狀,提出以下建議:(1)新增產能方面,強化審批,有序發展,避免重復低效產能建設。“十四五”期間在建/擬建新產能超過3 300 kt,較“十三五”期間翻了10倍,這些新增產能技術全部引自國外,產品同質化現象嚴重,且具備自主研發新產品的企業不足30%。盡管新增產能會部分緩解我國EVA樹脂供需不平衡的矛盾,但大量同質化產能投產引發的后續問題將直接影響我國EVA樹脂產業的健康發展。(2)產品研發方面,加大科研投入,加快新產品研發步伐。應密切關注我國產業政策變化并緊密結合EVA樹脂消費領域的變化趨勢,注重開發和生產適銷對路的EVA樹脂產品牌號,避免同質化競爭,同時應重視高端化、差異化牌號產品開發,重點瞄準高效、環保、功能化方向,如多層共擠膠膜EVA-聚烯烴彈性體-EVA結構膠膜、太陽能電池膠膜、熱熔膠、涂覆料等VA含量大于20%(w)的產品市場,同時兼顧電線電纜、發泡材料等VA含量10%~20%(w)的產品。此外,還應加強產品配方和加工性能研究,逐步拓寬產品應用范圍。(3)生產技術方面,應以釜式法為主,同時兼顧管式法,可有效拓寬VA含量范圍。釜式法盡管噸產品投資和操作費用相對較高,但在生產專用牌號和高VA含量產品方面要明顯優于管式法,可以有效支持太陽能電池膠膜、熱熔膠、涂覆料等高VA含量產品開發;管式法盡管在生產高VA含量產品方面不如釜式法,但在規?;统杀痉矫婢哂袃瀯?。此外,還應順應未來EVA樹脂產業發展趨勢,采取LDPE裝置兼產EVA樹脂的生產模式,增強抵御風險能力,同時持續研發新技術、新工藝,形成自主知識成套技術,并解決當前EVA樹脂轉產LDPE切換難、過渡料多、質量不穩定等問題。(4)產業布局方面,以供應國內為主,兼顧出口。華東地區和華南地區是我國EVA樹脂主要消費地,集中了EVA樹脂下游絕大多數生產企業,從國內產業鏈角度,應優先考慮在這兩個地區布局。與此同時,未來5年世界EVA樹脂新增產能主要集中在中國,伴隨中國制鞋業向東南亞轉移,東南亞對EVA樹脂需求量將持續增長,華東和華南地區可利用其便利的海運優勢,加大EVA樹脂的出口量。此外,在國家碳中和目標驅動下,我國光伏產能將持續高速發展,西北、西南等地區豐富的太陽能資源,加之國家西部大開發戰略的持續推進,中長期可考慮在此類地區布局。
“十四五”期間,隨著我國新建EVA樹脂裝置的投產,市場供需矛盾將得到緩解,但產能結構性過剩矛盾將進一步凸顯,中低端、通用牌號產品競爭異常激烈,光伏、涂覆、熱熔膠等高端產品仍主要依賴進口。隨著我國經濟高質量發展的不斷深入,特別是雙碳目標的持續推進,EVA樹脂的需求結構也將逐步改變,太陽能電池封裝膠膜用EVA樹脂需求量將超越鞋材,成為我國第一大消費領域。為實現我國EVA樹脂產業的高質量發展,應強化審批,有序發展,避免重復低效產能建設;應以高效、環保、功能化產品為研發方向,加快新產品研發步伐;應以釜式法為主,同時兼顧管式法,并采取LDPE裝置兼產EVA樹脂的生產模式;應在華東、華南等EVA樹脂下游生產企業集中的地方,以及太陽能資源豐富的西北、西南地區布局。