慧聰塗料原料網訊:概述了全球環氧樹脂行業的供需現狀及發展前景。介紹了近幾年中國環氧樹脂行業的最新發展情況，包括生產情況、消費情況以及產品進出口情況。分析了中國環氧樹脂行業所面臨的問題以及未來發展方向。
張蓓(中國化工信息中心產業規劃研究院，北京100029)
關鍵詞:環氧樹脂;生產;市場分析
環氧樹脂(EpoxyＲesin)泛指分子中含有兩個或兩個以上環氧基團的有機高分子化合物。根據分子結構，環氧樹脂大體可分為五大類:縮水甘油醚類、縮水甘油酯類、縮水甘油胺、線型脂肪族類及脂環族類環氧樹脂。目前用量最大的環氧樹脂品種是縮水甘油醚類，而其中又以雙酚A型環氧樹脂為主。環氧樹脂是一種重要的熱固性樹脂，以優異的力學性能、電性能和黏接性能而著稱，它已被廣泛地應用於多種金屬與非金屬材料的黏接、耐腐蝕塗料、電氣絕緣材料、玻璃鋼複合材料等的製造，在電子電氣、機械製造、化工防腐、航空航天、船舶運輸及其他許多工業領域中起著重要的作用，是各工業領域中重要的基礎材料之一。
1·環氧樹脂主要工業化生產技術
雙酚A型環氧樹脂按其產品形態通常分為固態型環氧樹脂和液態型環氧樹脂兩大類。根據分子量的不同，又可分為高、中、低分子量環氧樹脂。一般認為，低分子量環氧樹脂的數均分子量在400以下，主要成分是二環氧甘油醚;高分子量環氧樹脂的數均分子量在1400以上;兩者之間為中分子量環氧樹脂。
雙酚A型環氧樹脂生產工藝一般分為一步法和兩步法。一步法是由雙酚A與環氧氯丙烷直接反應製取環氧樹脂，常用於低、中分子量環氧樹脂的合成;兩步法是低分子量樹脂繼續與雙酚A反應。高分子量環氧樹脂可用一步法合成，也可用兩步法合成。
(1)液態雙酚A型環氧樹脂的生產工藝一步法工藝:可分為一次加鹼法和兩次加鹼法，是把雙酚A和環氧氯丙烷在NaOH作用下進行縮聚，即開環和閉環反應在同一反應條件下進行，目前國內產量最大的E-44環氧樹脂就是採用的該工藝。
兩步法工藝:可分為間歇法和連續法，是雙酚A和環氧氯丙烷在催化劑(如季銨鹽)作用下，第一步通過加成反應生成二酚基丙烷氯醇醚中間體，第二步在NaOH存在下進行閉環反應，生成環氧樹脂。兩步法的優點是反應時間短、操作穩定、溫度波動小、易於控制、加鹼時間短、可避免環氧氯丙烷大量水解、產品質量好而且穩定、產率高。國產E-51、E54環氧樹脂就是採用兩步法工藝合成。
(2)固態雙酚A型環氧樹脂的生產工藝
一步法(國外稱Taffy法)可分為水洗法、溶劑萃取法和溶劑法，是將雙酚A和環氧氯丙烷在NaOH作用下進行縮聚反應，用於製造中等分子量的固態環氧樹脂，國內生產的E-20、E-14、E-12等環氧樹脂基本上均採用此法。
水洗法是先將雙酚A溶於10%NaOH水溶液中，在一定溫度下一次性迅速加入環氧氯丙烷使之反應，控溫，反應完畢後靜置，除去上層鹼水後用沸水洗滌十幾次，除去樹脂中的殘鹼及副產物鹽類，然後脫水得到成品。溶劑萃取法與水洗法基本相同，只是在後處理工序中除去上層鹼水後，加入有機溶劑萃取樹脂，能明顯改善洗滌效果，然後再經水洗、過濾、脫溶劑即得到成品。此法產品雜質少，樹脂透明度好，國內生產廠家多採用此法。
溶劑法是先將雙酚A、環氧氯丙烷和有機溶劑投入反應釜中攪拌、加熱溶解，然後在50～70℃滴加NaOH水溶液，使其反應，到達反應終點後再加入大量有機溶劑進行萃取，再經水洗、過濾、脫溶劑即得成品。此法反應溫度易於控制，成品樹脂透明度好，雜質少，收率高，關鍵是溶劑的選擇。兩步法(國外稱Advancement法)，可分為本體聚合法和催化聚合法，是將低分子量液態E型環氧樹脂和雙酚A加熱溶解後，在高溫或催化劑作用下進行加成反應，不斷擴鏈，最後形成高分子量的固態環氧樹脂，國內生產的E-10、E-06、E-03等環氧樹脂都是採用此種方法。
本體聚合法是將液態雙酚A型環氧樹脂和雙酚A在反應釜中先加熱溶解後，再在200°C高溫反應2h即可得到產品。此法是在高溫下進行反應，所以副反應多，生成物中有支鏈結構，不僅環氧值偏低，而且溶解性很差，甚至反應中會凝鍋。
催化聚合法是將液態雙酚A型環氧樹脂和雙酚A在反應釜中加熱至80～120℃使其溶解，然後加入催化劑使之發生反應，讓其放熱自然升溫，放熱完畢冷卻至150～170℃反應1.5h，經過濾即得成品。
2·世界環氧樹脂生產和消費情況
近幾年，全球環氧樹脂產能增長迅速，2002年全球產能為132萬t/a，2012年進一步擴張至398萬t/a，同比增長3.6%，新增的產能主要來自於中國。全球環氧樹脂生產企業兼併及投資活動較為活躍，經過一系列的兼併重組，目前全球環氧樹脂生產企業的前三甲為陶氏化學、中國臺灣南亞塑膠和邁圖特種化學。其中，陶氏化學的環氧樹脂產能居行業首位，在美國、巴西、德國、義大利、日本、韓國和中國均設有工廠，約佔全球總產能的15%。中國臺灣南亞塑膠在2011年新投產18.6萬t/a環氧樹脂裝置，約佔全球總產能的12%，排在全球第二位。邁圖2012年10月關閉其位於德國的2.5萬t/a環氧樹脂生產裝置，目前約佔全球總產能的10%，居全球第三。國外主要環氧樹脂生產企業見表1。
2012年世界環氧樹脂的消費量為225萬t。美國、西歐和亞洲是環氧樹脂的主要消費區域。消費主要以塗料為主，2012年該領域消費的環氧樹脂約佔總消費量的45%;其次是電子電氣、複合材料、膠黏劑、建築材料等領域，分別佔總消費量的25%、13%、9%、5%。
3·我國環氧樹脂生產和消費情況
我國環氧樹脂的工業化生產始於1958年，但在20世紀80年代以前發展一直比較緩慢。改革開放以來，特別是80年代中後期，巴陵石化從原日本東都化成公司引進3000t/a環氧樹脂裝置，江蘇無錫市樹脂廠從德國貝克萊特公司引進3000t/a環氧樹脂裝置後，我國環氧樹脂產業開始得到快速發展。2000年我國環氧樹脂產能為16萬t/a，產量為10萬t。2010年產能達到155萬t/a，2012年產能進一步增加至197萬t/a。雖然我國環氧樹脂產能增長快速，但是品種單一，近幾年新增產能多為生產基礎環氧樹脂，而對高附加值的特種環氧樹脂的生產還較少。
隨著全球環氧樹脂行業發展重心逐步向中國轉移，國際上不少投資者紛紛在中國大陸選址建廠，例如陶氏化學、建滔化學等都計劃在中國新建生產裝置。預計未來環氧樹脂發展的總體趨勢是產能迅速增長，生產趨向集中，產品向系列化、功能化發展，質量普遍提高，適應國際市場需求變化，強化特種樹脂和配套助劑的開發。2013年國內主要環氧樹脂生產商(產能10萬/a以上)見表2。
2012年我國環氧樹脂的消費總量為101.4萬t，主要用於塗料和電子電氣領域，二者佔環氧樹脂消費總量的75%，其他25%主要用於生產複合材料、膠黏劑及建築材料等。
近年來隨著我國汽車工業、貨櫃業、覆銅板行業、房地產、水利工程、電網改造、信息產業及新能源的發展，環氧樹脂的用量逐年上升，且特種環氧樹脂的消費量將會有較大的增長，其中複合材料行業發展最快。中國環氧樹脂消費構成見圖1。
4·國內環氧樹脂進出口情況
2007年之前，我國環氧樹脂的進口量價齊增，到2007年進口量達到28.2萬t，2008年和2009年受美國金融危機的影響有所降低，2010年全球經濟形勢好轉，進口量大幅增長。隨著國內新增生產裝置的陸續投產，2011年進口量大幅回落，至2012年進口量繼續下降至20.5萬t。
從出口來看，2002～2008年，我國環氧樹脂的出口量呈逐年遞增的趨勢，2008年達到高點，2009年受美國金融危機影響，出口量減少，2010～2011年出口量有所回升，但仍未達到金融危機前的水平。2012年由於歐債危機引起全球經濟增長滯緩，出口量下降至7.1萬t。我國環氧樹脂的進、出口情況見圖2、圖3。
5·國內環氧樹脂價格走勢及預測
2008年金融危機導致環氧樹脂價格降低到谷底，從2009年開始環氧樹脂價格節節高升，液體618樹脂漲幅達67%，而固體604樹脂漲幅達82%。進入2010年以後，環氧樹脂的價格延續了2009年的上升趨勢，環氧樹脂的價格重新回到了金融危機之前的價格高位。2011年年初環氧樹脂價格一度猛漲，固體、液體環氧樹脂價格創下歷史新高，但二季度後環氧樹脂價格便陷入長時間的「回調怪圈」。
2012年年初在強勁的原料成本助推下，環氧樹脂價格有所回彈，固體604樹脂價格回升至19500元/t，液體618樹脂價格升至21300元/t。但2012年4月份後，環氧樹脂市場需求持續低迷，產品的高庫存導致價格下降，固體604樹脂在16000～18000元/t的價格區間波動，液體618樹脂價格在18000～20000元/t的價格區間波動。
2013年第一季度，由於原材料價格的推漲，環氧樹脂價格步入上行通道，液體環氧樹脂價格超過18000元/t，固體環氧樹脂價格高點達到17600元/t。進入第二季度，由於下遊需求不振，環氧樹脂價格有所回落，液體環氧樹脂價格回落至17000～18000元/t區間內，固體環氧樹脂價格最低降至15500元/t。圖4為中國環氧樹脂2011～2013年價格走勢。
6·未來環氧樹脂發展趨勢測
目前，我國環氧樹脂行業呈現低端產品過剩、高端產品不足的狀態。2007年以後，我國環氧樹脂開始大幅擴能，但整個行業發展局限於單純的速度、規模、數量的增長，沒有從質量提高、品種的更新換代、科技進步上做文章，質和量沒有統一。2012年，我國環氧樹脂產能為197萬t/a，但真正為市場急需的特種環氧樹脂僅佔總產量的10%，大量高附加值、高技術含量的產品仍然依賴進口，例如電子級環氧樹脂、阻燃環氧樹脂、液晶環氧樹脂、多官能團環氧樹脂等，這嚴重阻礙了我國環氧樹脂行業及其下遊產業的健康發展。
未來，隨著我國特種環氧樹脂生產技術的不斷成熟，將彌補國內生產特種環氧樹脂的空白，逐步替代進口產品。我國環氧樹脂的進口量將有所降低，國內自給率將逐步上升。
責任編輯：王彩茹
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