一、行业相关定义
抗氧化剂是指对高聚物受氧化并出现老化现象能起到延缓作用的一类化学物质。仅少量抗氧化剂的存在就可延缓或抑制聚合物氧化过程的进行,从而阻止聚合物的老化并延长其使用寿命。抗氧化剂主要应用于塑料和橡胶领域。
高分子材料易发生氧化反应,导致抗冲击强度、抗绕曲强度、抗张强度和伸长率等使用性能的大幅降低,影响高分子材料制品的正常使用。抗氧化剂是指在高分子材料的材料体系中仅少量存在时,即可延缓或抑制材料在聚合、储存、运输、加工、使用过程中受大气中氧或臭氧作用而降解的过程,从而阻止材料老化并延长使用寿命的化学物质。抗氧化剂是各类高分子材料制造过程中最为常用的化学助剂之一。
二、行业发展历程回顾
中国抗氧化剂发展的大致分为四个阶段。
第一阶段,1966-1978年:主要是解决抗氧剂的有无问题。
首先要在实验室研制出抗氧剂1010的小试样品。最初确定的工艺路线分为五大步骤,研究工作进展的十分缓慢。差不多用了二年多时间,直到1969年春才拿出几百克的抗氧剂1010小试样品。采用了苯酚烷基化技术,启动了国内生产26酚,24酚的新开端,同时又改进了剧毒的丙烯腈老工艺,釆用先进的26酚与丙烯酸甲酯加成路线。使国内抗氧剂1010的合成工艺路线与汽巴公司同步。
1970年在技术组长徐瑞林,张民生的带领下,北京化工三厂建成了一套年产十吨抗氧剂1010的中试装置,拿出了数吨的1010产品。1971年,通过了北京市化工局科技处组织的中试成果鉴定。与会代表一致认为,北京化工三厂科研车间研制开发的1010生产工艺路线成熟可靠,产品质量合格稳定,建议投入工业化大生产。
化工三厂成立了年产200吨抗氧剂1010工业化装置的筹备小组,其间几经波折,直到1979年五月装置建成,同年10月首批国产抗氧剂产品成功出厂,送往燕山石化厂试用。为了纪念这个日子,国产抗氧剂产品被命名为KY7910。KY是抗氧的汉语拼音字头,7910就是79年10月。
第二阶段,1979-1989年:解决国内首套百吨级抗氧剂生产装置的产品质量和生产正常化问题。
抗氧剂1010首先要过的是工业化产品的质量关。上世纪70年代瑞士汽巴-嘉吉公司的1010产品主要质量标准是:产品外观:白色粉末,熔点:119-121℃。
七十年代后期他们加入了产品透光率这一项新的质量要求即:425nm≥90%,500nm≥95%,国内聚烯烃企业纷纷要求国产的抗氧剂产品在质量上向世界先进水平看齐。1980年国产抗氧剂1010的透光率仅在70%左右,差距之大可想而知。当时国家大力推广学习日本的全面质量管理(TQC)经验,在1981年,国产的抗氧剂1010产品质量达到了汽巴-嘉吉公司的新标准。
第二关是装置生产正常化。由于当时国内提供的苯酚,异丁烯,丙烯酸甲酯等主要原料质量不稳定,比如说苯酚,异丁烯含水量高,致使烷基化反应转化率低,有时甚至不能反应,丙烯酸甲酯含量低,成加反应的转化率和收率也很低。因此很多原料的质量标准和工艺反应条件需需工程技术人员多次的摸索和寻找。当时国内的化工装备水平也较低,比如反应釜密封不好,严重影响生产的正常进行。最后釆用静态的磁力密封取代动态的机械密封,解决了物料泵和反应釜的泄漏问题。(现在国产机械密封的制造技术取得了长足的进展,密封水平大大提高,在性价比上已能与昂贵的磁力密封一比高下了)。加之对1010生产规律的认识不够充分和国企管理上的弊端,年产200吨的装置总是不能达到设计要求,产量总是在百吨左右徘徊。产品远远不能满足国内市场需求。燕山石化多次来人催要抗氧化剂,甚至采购人员在厂里驻守要货,有时聚丙烯厂的厂长都来亲自催货。可见当时抗氧剂1010产品是多么紧缺。辽化和兰化建成的抗氧剂装置状况也并不比化工三厂好。国家不得不花费宝贵的外汇从国外进口。当时抗氧剂1010的价格是每吨10万到12万。国产抗氧剂每吨销售10万元,既填补了国内空白,厂也有利润。上世纪八九十年代,国产化产品替代进口是当时最响亮的口号。加之引进国外先进的企业管理经验,实行奖金与产量挂钩,1989年抗氧剂1010产量终于达到设计水平——年产200吨。
由于抗氧剂国产化成功,汽巴公司采取了降价竞争的策略,主动把产品价格从每吨十万元降到每吨七万元,幅度之大令人咋舌。这一招立刻让国产抗氧剂陷入了巨大的经济和成本危机中。
90年代中后期国企开始改制,员工分流下岗,至2000年前后国企抗氧剂全部停止了生产。当时国营抗氧剂产品成本居高不下的主要原因之一,就是劳动生产率低下,仅以生产车间职工人数计算,年人均生产抗氧剂在一吨左右,而今天江苏极易和北京极易年人均生产抗氧剂达200吨。目前抗氧剂1010的销售价格在3.3万/吨左右,比七八十年代的十万元/吨下降了三分之二,民营企业仍能获利,劳动生产率大幅提高是主要原因之一。还有抗氧剂1010的主要原料苯酚和异丁烯从上世纪七八十年代的每吨3000多元上升到现在的10000元左右,涨价幅度高达300%!民企仍能生存,另一个主要原因就是生产工艺技术的进步。1010产品总收率从当初的不到30%提高到现在的80%以上,能源消耗,辅料消耗也大幅降低。仅以1010结晶溶剂为例,当时化工三厂每生产一吨1010产品要消耗三吨左右的外购溶剂,今天已沦为白菜价的大路货。中国和全世界的聚烯烃行业能用上如此优质价廉的抗氧剂产品,完全得益于中国的改革开放和民营企业的活力竞争。
第三阶段,1990年到2000年:合资公司和乡镇民营企业的兴起,弥补了国内抗氧剂生产的短板,掀起新一波扩产能降消耗的高潮。
90年代,随着国家经济改革的深入,国外投资商纷纷涌入,有一大批专业生产抗氧剂的民营企业诞生。初期主要原料是26酚和24酚是从美国和日本进口。后来依靠国内引进的人才和技术,很快实现了国产化。同时又开发出了亚磷酸脂类辅助抗氧剂168,626及主抗氧剂,1076,3114还新增了复合型抗氧剂215,225,9225,900等新产品,填补了国内工业化生产同类产品的空白。抗氧剂的成本规模效益立刻显现,基本终结了我国聚烯烃行业所用抗氧剂需要进口的局面。
上世纪八十年代中期,瑞士汽巴-嘉吉公司就试图在中国建立抗氧化剂生产厂,曾与北京化工三厂,上海高桥石化,辽化,兰化等厂探讨过合资事项,直至1995年才确立与上海高桥石化合作建立汽巴高桥公司,1998年,年产3000吨抗氧剂1010,168的装置建成并投产,与金海雅宝形成二强竞争格局。随后营口风光,临沂三丰等抗氧剂企业也不甘落后奋起直追,市场竞争趋于白势化。抗氧化剂1010价格一路下滑,从每吨7万,6万,5万,4万,直至今天的每吨3.3万元左右。
汽巴公司在失去了价格优势的情况下,施出了质量优势的杀手锏,把抗氧剂1010产品的透光率从425nm≥90%提高到≥95%,500nm≥95%提高到≥97%,立即使国产抗氧剂产品在质量上陷入被动。在这方面,金海雅宝率先取得突破,用新一代的非碱性催化剂取代碱性催化剂,使产品透光率,达到98%甚至是双99%,超过汽巴公司的最新质量标准,在产品质量上站稳了脚跟。2000年以后国内形成了金海雅宝,上海汽巴,营口风光,临沂三丰四强争霸局面。其中,金海雅宝仍是领跑者。八九十年代同时兴起的一些生产抗氧剂的中小企则逐渐萎缩,有的归于湮灭。今天尽管仍有一些中小抗氧剂企业顽强的生存下来,但是在国家逐步规范化工企业管理,严格控制安全生产条件和高标准的环保要求约束下,他们的处境将会十分艰难。
第四阶段,2002-2017年:抗氧剂产能大爆发
上海汽巴精化,宁波金海雅宝。他们虽然能自产26酚和24酚,但是基于成本和效率的考虑,不足部分不是扩产而是选择采购北京极易公司的烷基酚产品。极易公司另有多余的烷基酚产品出口到韩国,日本,台湾,印度等地。但是由于国内市场的激烈竞争以及行业分工不够规范等原因,一些主要客户也自行上马了烷基酚生产装置,这对北京极易公司产生了巨大的冲击。因此极易公司决定进军抗氧剂行业,全面参与国内抗氧化剂的市场竞争。
2008年之后,欧洲对塑料添加剂中的重金属含量提出了严格限制要求,国内塑料行业也随之跟进。其中主要的要求就是重金属含量基本为零。而国内抗氧化剂生产用含锡催化剂就成了大问题。国内依靠强大的技术团队和自我创新能力,迅速转换产品催化剂,使自己的抗氧化剂产品的內在质量达到欧盟最新标准。
在激烈的国内外同行竞争中,令人欣慰的是极易公司与汽巴精化(现在的巴斯夫)公司,金海雅宝(现在的圣莱科特)公司,始终保持着良好的合作和竞争关系。
中国抗氧化剂的生产发展到今天,国产抗氧化剂已经自立于世界添加剂之林。塑料添加剂产业的发展,将在开发新一代更安全,环保,绿色,人文的抗氧化剂投入更多的资金和人力,把专用抗氧剂与复合型抗氧剂做的更精致更优秀,以满足广大客户的不同需要。
国内专家一致认为在未来的三五十年内,不会开发出比抗氧剂1010,168,更优秀的主辅抗氧化剂产品。当然,某些产品在单一性能方面会表现优异,如抗氧剂330(1330)还有1790等,它们抗氧化性能优秀,尤其是330在抗萃取性和人体吸收方面具有一定优势,但是它们在生产过程中存在巨大的环保成本压力,因此价格昂贵,性价比不高,只能应用在有特殊要求的塑料制品中。又比如抗氧剂626。虽然加工稳定性能优于168,但是耐水解性能较差,储存期短,价格也较高,因此也缺乏竞争优势。
三、行业发展现状
1、市场规模
近年来,随着我国经济的持续、稳定、快速发展,汽车、建材、家电、电子等领域应用不断加强,塑料制品行业呈现了较快的发展态势,市场需求总量不断增加,也带动了对抗氧化剂的需求。在市场规模变化方面,近三年主要受新冠疫情影响,下游需求波动较大,市场规模有所下降,预计未来随着经济复苏,下游高分子材料的需求将逐步回升,抗氧化剂行业市场规模将保持增长态势。2022年我国抗氧化剂市场规模31.65亿元。
数据来源:观研天下数据中心整理
其中通用型抗氧化剂是抗氧化剂行业最重要的细分市场,市场占比达到60%以上。目前国内在通用型抗氧剂领域已达到或接近国外先进水平,如1010、1076、168等产品的性能和指标基本可以满足聚烯烃市场的需求。随着我国经济的持续、稳定、快速发展,塑料制品行业呈现了较快的发展态势,市场需求总量不断增加,也带动了对通用型抗氧化剂的需求。2022年我国通用型抗氧化剂市场规模为18.99亿元。
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专用型抗氧化剂领域,本土企业与海外巨头还有一定差距,有相当数量的品质仍需依赖进口,利安隆经过近十年的快速发展已形成和巴斯夫同台竞争的态势。在需求方面,专用型抗氧化剂作为专用型产品,随着高分子材料应用要求的日趋复杂化,对专用型抗氧化剂产品需求不断上升。
从市场规模来看,近年来,我国专用型抗氧化剂市场规模较为稳定,2022年市场规模为5.97亿元。
数据来源:观研天下数据中心整理
2、供应情况
抗氧化剂作为重要的塑料助剂,在国民经济中起着重要的作用,随着下游产业的快速增长为抗氧化剂行业提供了良好的发展空间,我国抗氧化剂的供应保持稳定,2022年我国抗氧化剂产量为13.58万吨。
数据来源:观研天下数据中心整理
3、需求情况
抗氧化剂作为高分子材料生产的必备添加剂,市场需求长期保持旺盛的状态。同时,随着我国高分子材料研发水平的提升及相关产能的扩大,抗氧化剂市场需求量日益增加。根据估算,2018-2022年我国抗氧化剂需求量较为稳定,2022年总需求量达到12.95万吨。
数据来源:观研天下数据中心整理
四、下游产业发展现状
绝大部分合成材料都需要添加抗氧化助剂,以改善材料性能。从应用领域上看,抗氧化助剂主要应用于塑料、橡胶、涂料、化纤及胶粘剂等高分子材料制造产业,其发展与高分子材料市场息息相关。
1、塑料行业
根据观研报告网发布的《中国抗氧化剂行业发展趋势分析与投资前景研究报告(2023-2030年)》显示,近年来,国内塑料制品行业市场充分竞争与错位发展并存,随着塑料材料研究的进一步突破,高强轻质材料的开发、以及先进成型设备和工艺的进步,塑料制品已广泛应用于各行各业,未来市场需求空间潜力巨大。
根据国家统计局发布的数据显示,2021年全国塑料制品产量为8004万吨,到2022年全国塑料制品产量为7771.6万吨,同比8004万降低了2.9%。经过了疫情科学管控及放开,我国塑料制品产量虽有下降,但在复工热潮等因素下,将有望于2023年大幅增长。
数据来源:工信部,观研天下数据中心整理
2、橡胶行业
多年来,通过自主创新、技术引进等方式,我国合成橡胶行业已拥有独立研究开发合成橡胶新产品和新技术的能力,我国合成橡胶生产技术的发展取得了较大进步,产量已经跃居世界第一,橡胶产品品质和生产装置规模进入世界先进行列。据统计,2022年我国合成橡胶行业产量为823.3万吨,同比上升0.31%;我国合成橡胶行业表观消费量为1223.58万吨,同比上升2.08%。
数据来源:国家统计局,中国海关,观研天下数据中心整理
3、涂料行业
按产品形态分类,我国涂料行业主要包括溶剂型涂料、水性涂料、粉末涂料以及无溶剂涂料。其中溶剂型涂料占比最高,约为60%,但由于环保压力和成本上升等因素,其增速放缓;水性涂料占比约为25%,是近年来发展最快的品种,主要应用于建筑领域;粉末涂料占比约为10%,主要应用于工业领域;无溶剂涂料占比较低,但具有节能、环保等优势,有望在未来得到更多应用。
按应用领域分类,我国涂料行业主要包括建筑涂料、工业涂料、通用涂料及辅助材料。其中建筑涂料占比最高,约为70%,主要为内外墙面涂料;工业涂料占比约为30%,主要为汽车涂料、木器涂料、船舶涂料、防腐涂料等。建筑涂料多为水性涂料,工业涂料多为溶剂型涂料。
根据中国涂料工业协会的数据,2022年我国涂料行业产量约3500万吨,同比增长约5%。其中,建筑涂料占比约60%,工业涂料占比约40%。2022年我国涂料行业总产值突破4000亿元,同比增长约6%。2022年受疫情影响较小,市场快速回暖后,涂料总产量增速趋于稳定。
2017-2022年期间全球涂料行业总产量稳步增加,其中2019年全球涂料市场总产量同比增幅最大。2021年开始全球涂料市场消费逐渐回暖,产能也得到进一步释放。中国涂料行业市场受疫情影响较小,市场快速回暖后,涂料总产量增速趋于稳定。
五、行业竞争格局
相对而言,国内企业在抗氧剂领域起步较晚,对比欧美市场行业集中度不高、单个企业规模较小,在产品质量、研发管理等方面仍存在不足。而国际厂商凭借起步较早、技术和规模优势,在全球市场中占有优势。但是,随着国内包括抗氧剂在内的塑料助剂研发能力的逐渐提升,以及经济增长带来的市场容量快速扩张,国内抗氧剂企业正呈现集聚化发展态势,规模企业数量快速增加,目前已经形成了环渤海湾、长三角的抗氧剂产业集群。
具体国内厂商方面,目前还很少有生产酚类、有机亚磷酸酯类和含硫类等种类齐全的规模化企业。国内企业规模较大、有自主研发能力的企业包括山东省临沂市三丰化工有限公司、北京极易控股集团有限公司、营口风光新材料股份有限公司、天津利安隆新材料股份有限公司,其抗氧剂产能均在 10,000 吨/年以上。(WWTQ)
具体国际厂商方面,生产抗氧剂的老牌知名企业则有汽巴精化(已被巴斯夫收购)、松原集团、圣莱科特、艾迪科等,其中多数均拥有酚类、有机亚磷酸酯类和含硫类等完整的塑料抗氧剂生产线,但受制于环保和劳动力成本问题,松原集团、圣莱科特等均已在我国境内设厂。
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