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全球企業(yè)頭條新聞

【倍特專欄】2020年航空航天領(lǐng)域用新品環(huán)氧樹脂讓材料更有優(yōu)勢

2020-02-22 20:43:23 國際知名專家 顧超英 790

   推薦品牌企業(yè):上海倍特化工有限公司主營甘油、白油、凡士林、脂肪酸、脂肪醇等系列產(chǎn)品,產(chǎn)品質(zhì)量一流優(yōu)質(zhì),產(chǎn)品價格非常合理。該公司所有產(chǎn)品涉及的行業(yè)非常廣泛,例如:塑料、紡織、涂料、建筑、文具、農(nóng)藥、醫(yī)藥、食品、香精香料、日化等等領(lǐng)域,本公司已經(jīng)擁有國內(nèi)外下游客戶數(shù)不勝數(shù),也熱忱歡迎更多下游“上帝”客戶關(guān)注與采購上海倍特化工有限公司的各類品牌產(chǎn)品。銷售聯(lián)系人:高冬蘭董事長,熱線電話:13061990358

啊倍特廣告標(biāo)語.png

   2020年即將3月份了,在新的一年開工潮將大幅度拉開帷幕之時,環(huán)氧樹脂市場前景依然還是很樂觀的,因為國際市場上好消息也是不斷傳出。目前,最讓人關(guān)注的依然是日本住友化學(xué)公司,這是為什么呢?因為該公司為了滿足航空工業(yè)對高性能和高生產(chǎn)率碳復(fù)合材料的需求,日本住友化學(xué)開發(fā)了兩種新級別的環(huán)氧樹脂,用于預(yù)浸料生產(chǎn)。與標(biāo)準(zhǔn)航空航天等級–Sumi-Epoxy ELM 434的粘度為11,900 mPa-s –新型-434L的粘度為8,200 mPa-s,新型434VL的粘度為5,100 mPa-s。住友還提供兩種高溫等級(Sumi-Epoxy ELM-100100H),它們的Tg均為260°C,而ELM-434的標(biāo)準(zhǔn)溫度為230°C。

   要知道,這些年以來,航空航天工業(yè)領(lǐng)域一直都是在尋找堅硬、結(jié)實(shí)、輕便的材料,以應(yīng)對溫度的快速變化,廣泛的化學(xué)物質(zhì)接觸環(huán)境,同時該材料還要具有出色抗疲勞性的長使用壽命。得益于復(fù)合材料密集型飛機(jī)——例如2011年波音公司的787 Dreamliner2015年空客SEA350 XWB的推出,由于復(fù)合材料具有減輕重量,降低重量的能力,在商用飛機(jī)上使用復(fù)合材料能大大減少油耗和維護(hù),提高耐腐蝕和抗疲勞性。為了更好地為美國航空/航天領(lǐng)域的客戶提供支持,日本住友化學(xué)公司開發(fā)了兩種新級別的粘度更高的環(huán)氧樹脂,以更易于加工,同時還開發(fā)了新級別的聚醚砜(PES)添加劑,以提高碳纖維增強(qiáng)的環(huán)氧復(fù)合材料的斷裂韌性和抗微裂紋性。

   日本住友化學(xué)公司一直還是讓行業(yè)人士很欽佩的,該公司研發(fā)能力也是相當(dāng)?shù)膹?qiáng),這些年來在世界上也是相當(dāng)有名氣的一個公司。2020年以后該公司不但新的產(chǎn)品將為人類做出巨大貢獻(xiàn),而且日本住友化學(xué)公司還擴(kuò)大了其用于環(huán)氧樹脂復(fù)合材料的SumikaExcel PES微米粉體增韌劑的供應(yīng)范圍。除了其標(biāo)準(zhǔn)等級的SumikaExcel 5003P外,還引入了新的較低分子量2603P等級。標(biāo)準(zhǔn)5003P牌號的粘度為0.52 dl / g,而新的2603P牌號的粘度比為0.26(均在25°C下在 1PESN溶液中 中測得, N-二甲基甲酰胺(DMF))。 5003P的分子量(Mw)為42,000,而2603P的分子量為16,000。此外,用差示掃描量熱儀測得的5003PTg227°C,而2603PTg220°C。新的2603P牌號還具有比標(biāo)準(zhǔn)牌號更多的末端-OH基團(tuán)(每100單位4.51.1)。

根據(jù)了解獲悉,環(huán)氧樹脂是熱固性聚合物,以其耐熱和耐化學(xué)性,電阻率和高機(jī)械性能而著稱-特別是當(dāng)用碳纖維,芳綸,硼或玻璃纖維增強(qiáng)時。通過礦物填料,增強(qiáng)纖維,增粘劑,降粘劑,粘度增稠劑,著色劑,促進(jìn)劑,增塑劑,共反應(yīng)劑等可輕松改性,可配制環(huán)氧樹脂可以提供廣泛的性能,使其可用于廣泛的行業(yè)-從高性能涂料,結(jié)構(gòu)粘合劑到形成塑料和復(fù)合材料零件的工具,用于風(fēng)能,汽車,船舶和航空/航天工業(yè)的結(jié)構(gòu)復(fù)合物,以及電子組件(從電路板到半用于變壓器和電感器的導(dǎo)體密封劑和灌封料)。

另外,還聽說SumikaExcel 2603P是一種低粘度的PES添加劑,對航空航天復(fù)合材料有利,在環(huán)氧/ PES基體組合中,即使在低調(diào)壓比下,其粘度也高度依賴于PES的分子量。盡管原始的SumikaExcel 5003P添加劑可以有效地改善環(huán)氧復(fù)合材料的斷裂韌性,但由于混合樹脂體系的高粘度,配方設(shè)計師并不總是能很容易地添加所需數(shù)量的添加劑,尤其是在預(yù)浸料生產(chǎn)過程中。通過選擇使用較低粘度的2603P等級,配方設(shè)計師現(xiàn)在可以增加PES環(huán)氧樹脂的比例,從而進(jìn)一步提高最終復(fù)合材料的韌性?;蛘?,配方設(shè)計師也可以增加其他聚合物和添加劑,以進(jìn)一步改變復(fù)合材料的功能特性。另一個選擇是,配方設(shè)計師可以選擇一種新的較低粘度的Sumi-Epoxy等級,而不是使用較低分子量的PES來降低組合聚合物基質(zhì)的粘度。PES是一種琥珀色透明的無定形工程熱塑性塑料,該材料有以下優(yōu)點(diǎn):高溫性能,高強(qiáng)度和抗沖擊性,在高溫和高負(fù)荷下的抗蠕變性,非常好的尺寸穩(wěn)定性,在寬溫度范圍下的線性熱膨脹系數(shù)(CLTE)低,固有阻燃性,低煙,除氣最少,良好和廣泛的耐化學(xué)性以及耐熱水性。它以粒狀形式用于注塑,擠出和薄膜工藝,以粉末形式用于流延薄膜,過濾膜,以及作為環(huán)氧基復(fù)合材料,高溫涂料/涂料和粘合劑的添加劑。 PES材料用于航空航天,汽車,電氣/電子,醫(yī)療設(shè)備和食品處理行業(yè)。當(dāng)被磨成微米粉時,PES被證明是一種非常有效的添加劑,可以增強(qiáng)環(huán)氧復(fù)合材料的斷裂韌性和抗微裂紋性,無論是預(yù)浸料形式還是樹脂傳遞模塑(RTM)的聚合物。它可在較寬的溫度范圍內(nèi)提供這些性能,而不會負(fù)面影響尺寸穩(wěn)定性,火焰/煙熏/毒性(FST),抗蠕變性,模量,沖擊強(qiáng)度或屈服強(qiáng)度。具有羥基(-OH)端基的特定PES等級作為環(huán)氧復(fù)合材料的功能添加劑,可與環(huán)氧基質(zhì)上的縮水甘油基反應(yīng)形成交聯(lián)的互穿聚合物網(wǎng)絡(luò)(IPN)。即使該添加劑通常以2-12 wt%的下降率使用,它也為IPN增加了更大的柔韌性,進(jìn)而提高了環(huán)氧復(fù)合材料的韌性。PES通常具有225-230°C的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度(Tg),高于平均120-200°C的航空級環(huán)氧樹脂的溫度。由于PES添加劑還具有良好的剛度和強(qiáng)度,因此可以提高抗沖擊性和抗裂性,而不會影響其他熱機(jī)械性能。在航空航天應(yīng)用中尤其重要,它可以在不影響FST或模制并保持非常嚴(yán)格的公差的情況下完成所有這些工作。盡管它最常與高性能碳纖維增強(qiáng)的環(huán)氧復(fù)合材料一起使用,但對玻璃,芳綸或玄武巖增強(qiáng)的環(huán)氧樹脂也同樣有效。

日本住友化學(xué)公司可以定制其環(huán)氧和PES等級(甚至提供環(huán)氧等級的PES添加劑),以滿足客戶對可加工性和功能性的特定要求。

 今天是2月22日,距離3月份已經(jīng)還有僅僅的一個星期時間了,讓我們一起再回顧一下全球環(huán)氧樹脂行業(yè)的供需現(xiàn)狀情況吧!

環(huán)氧樹脂1.png

何謂環(huán)氧樹脂?環(huán)氧樹脂又稱作人工樹脂、人造樹脂、樹脂膠等等,它是一類重要的熱固性塑料,廣泛用于黏合劑,涂料等用途。環(huán)氧樹脂是泛指分子中含有兩個或兩個以上環(huán)氧基團(tuán)的有機(jī)高分子化合物,除個別外,它們的相對分子質(zhì)量都不高。環(huán)氧樹脂的分子結(jié)構(gòu)是以分子鏈中含有活潑的環(huán)氧基團(tuán)為其特征,環(huán)氧基團(tuán)可以位于分子鏈的末端、中間或成環(huán)狀結(jié)構(gòu)。由于分子結(jié)構(gòu)中含有活潑的環(huán)氧基團(tuán),使它們可與多種類型的固化劑發(fā)生交聯(lián)反應(yīng)而形成不溶、不熔的具有三向網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的高聚物。

環(huán)氧樹脂3.png

回顧歷史:很早以前也就是1891年,德國的Lindmann用對苯二酚與環(huán)氧氯丙烷反應(yīng)生產(chǎn)了樹脂狀產(chǎn)物。1909年俄國化學(xué)家Prileschajew發(fā)現(xiàn)采用過氧化苯甲??墒瓜N氧化生成環(huán)氧化合物。這兩種合成反應(yīng)至今仍是環(huán)氧樹脂的主要合成路線。20世紀(jì)30年代,美國和瑞士的研究者對雙酚A和環(huán)氧氯丙烷縮聚反應(yīng)能制得環(huán)氧樹脂進(jìn)行了大量的研究工作。1947年美國Devoe&Raynolds公司開發(fā)出環(huán)氧氯丙烷-雙酚A樹脂的技術(shù),并第一次進(jìn)行工業(yè)化生產(chǎn)。1955年-1960年,美國聯(lián)碳化學(xué)和DOW公司分別推出脂環(huán)族和酚醛環(huán)氧等新型環(huán)氧樹脂。中國環(huán)氧樹脂的研究開始于1956年,并于1958年在上海實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)。1980年,國內(nèi)已形成了從單體、樹脂到輔助材料,從科研、生產(chǎn)到應(yīng)用的完整的工業(yè)化體系。

環(huán)氧樹脂根據(jù)分子結(jié)構(gòu),環(huán)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(huán)族類環(huán)氧樹脂。目前用量最大的環(huán)氧樹脂品種是縮水甘油醚類,其中又以雙酚A型為主,約占總產(chǎn)量85%以上。

環(huán)氧樹脂如果按環(huán)氧基的數(shù)量可分為雙官能團(tuán)環(huán)氧樹脂和多官能團(tuán)環(huán)氧樹脂。對反應(yīng)性樹脂而言,官能團(tuán)的數(shù)量非常重要。環(huán)氧樹脂如果按按室溫下樹脂的狀態(tài)可分為液態(tài)環(huán)氧樹脂和固態(tài)環(huán)氧樹脂,這在實(shí)際使用時很重要。液態(tài)樹脂可用作澆注料、無溶劑膠粘劑和涂料等。固態(tài)樹脂可用于粉末涂料和固態(tài)成型材料等等。根據(jù)分子量的不同,又可分為高、中、低分子量環(huán)氧樹脂,一般將數(shù)均分子量小于400的環(huán)氧樹脂稱為低分子量產(chǎn)品,其主要成分為二環(huán)氧甘油醚;將數(shù)均分子量1400作為區(qū)分中、高分子量環(huán)氧樹脂的依據(jù)。

世界各地環(huán)氧樹脂生產(chǎn)情況分析如下:回顧2016-2017年期間,世界環(huán)氧樹脂總產(chǎn)能大約為480萬噸/年以內(nèi),據(jù)悉近年來全球環(huán)氧樹脂企業(yè)兼并及投資活動較為活躍,經(jīng)過一系列的兼并重組,目前全球環(huán)氧樹脂企業(yè)的前三甲為陶氏化學(xué)(陶氏進(jìn)行資產(chǎn)重組,將環(huán)氧樹脂全球業(yè)務(wù)賣給了Olin,獲得Olin 50.5%股權(quán))、臺灣南亞塑膠和邁圖特種化學(xué)其產(chǎn)能分別占全球總產(chǎn)能的15%、12%和10%。

表1  世界上主要環(huán)氧樹脂生產(chǎn)企業(yè)產(chǎn)能(不含中國大陸)情況

         單位:萬噸/年

生產(chǎn)企業(yè)名稱

國家和地區(qū)

總產(chǎn)能

占比

陶氏化學(xué)公司

美國

59.6

15.0

南亞塑膠

中國臺灣

48.6

12.2

邁圖公司

美國

39.7

10.0

國都化工公司

韓國

24.5

6.2

長春化工公司

中國臺灣

23.5

5.9

亨斯曼公司

美國

22.8

5.7

   中國國內(nèi)地區(qū)環(huán)氧樹脂生產(chǎn)現(xiàn)狀分析如下:中國環(huán)氧樹脂工業(yè)化始于1958年,上世紀(jì)80年代中后期,巴陵石化從原日本東都化成公司引進(jìn)0.3萬噸/年裝置,無錫樹脂廠從德國貝克萊特公司引進(jìn)0.3萬噸/年裝置后,行業(yè)發(fā)展顯著提速。2000年中國環(huán)氧樹脂產(chǎn)能達(dá)到為16萬噸,產(chǎn)量為10萬噸。2010 年產(chǎn)能達(dá)到155萬噸,2016年產(chǎn)能進(jìn)一步增至230萬噸,產(chǎn)量約為143萬噸。預(yù)計2017中國環(huán)氧樹脂產(chǎn)能將達(dá)到大約240萬噸甚至以上的水平。

    眾所周知,中國環(huán)氧樹脂產(chǎn)能已經(jīng)占全球?qū)⒔氡诮搅?,已?jīng)將近達(dá)到50%的水平了,其中也包括一些特別有實(shí)力的外企在中國的生產(chǎn)工廠,例如陶氏化學(xué)公司,韓國國都,臺灣長春公司,臺灣南亞塑膠,宏昌化工公司,香港建滔化學(xué)公司等等,還有國內(nèi)地區(qū)一些優(yōu)秀企業(yè)也是很不錯的,例如江蘇宜興三木化工公司,江蘇揚(yáng)州揚(yáng)農(nóng)化工公司,岳陽巴陵石化公司等等等。2016年中國地區(qū)環(huán)氧樹脂產(chǎn)能就已經(jīng)超過了255萬噸的水平,2016年中國國內(nèi)地區(qū)主要環(huán)氧樹脂生產(chǎn)商見下表2所示。

表2  中國地區(qū)2016-2018年主要環(huán)氧樹脂生產(chǎn)企業(yè)產(chǎn)能情況

         單位:萬噸/年

生產(chǎn)企業(yè)名稱

地點(diǎn)

總產(chǎn)能

南亞環(huán)氧樹脂

昆山

32.1

江蘇三木化工公司

宜興

20.0

江門

7.0

建滔石化公司

番禺

12.5

昆山

7.8

江陰

3.0

巴陵石油化工

岳陽

15.0

臺灣長春化工

常熟

10.0

盤錦

5.0

中國藍(lán)星公司

南通

15.0

江蘇揚(yáng)農(nóng)錦湖化工

揚(yáng)州

14.3

河北東華翼衡化工

衡水

10.0(新建項目)

江蘇盈恒化工公司

淮安

10.0(新建項目)

江蘇富比亞化學(xué)品

濱海

10.0(新建項目)

安徽善孚新材料

安徽

8.5

國都化工公司

昆山

8.0

安徽恒遠(yuǎn)化工

安徽

5.0

連云港

3.0

廣東宏昌化工

廣東

7.3

廣東宏昌化工

廣東

13.0(新建項目)

安徽美佳新材料

蕪湖

5.0

江蘇超躍化學(xué)公司

鎮(zhèn)江

5.0

廊坊諾爾信化工公司

廊坊

4.5

廊坊諾爾信化工公司

廊坊

4.4(新建項目)

上海元邦新材料

上海

3.6

上海元邦新材料

上海

5.4(新建項目)

福建晟泉化工公司

泉州

3.0(新建項目)

江蘇瑞祥化工

江蘇

3.0

河北喜信化工

廣宗

2.2

山東德源環(huán)氧科技

肥城

2.0

珠海聯(lián)成化學(xué)工業(yè)

珠海

2.0(新建項目)

建滔石化公司

江門

1.5(新建項目)

安徽美佳新材料公司

蕪湖

1.5(新建項目)

山東勝利方圓

淄博

1.5

天津可喜化工

天津

1.5

濟(jì)南天貓樹脂

濟(jì)南

1.3

浙江江山化學(xué)

江山

1.1

張家港恒業(yè)

張家港

1.0

浙江嘉化

嘉興

1.0

亨斯邁先進(jìn)化工

南京

0.9

常熟佳發(fā)化學(xué)公司

常熟

0.5

廊坊紅黃藍(lán)化工公司

廊坊

0.5

 通過以上表格數(shù)據(jù)顯示:2019-2020年中國國內(nèi)地區(qū)主要環(huán)氧樹脂生產(chǎn)商總產(chǎn)能最少也要達(dá)到320萬噸/年以上的水平,未來中國市場上環(huán)氧樹脂將會出現(xiàn)嚴(yán)重的產(chǎn)能過剩+低的行業(yè)集中度現(xiàn)象,未來環(huán)氧樹脂市場價格將會出現(xiàn)更大波動,讓我們拭目以待。根據(jù)多方面分析,也說明中國地區(qū)的環(huán)氧樹脂生產(chǎn)企業(yè)還是很多的,其中包括“外企、國企、民企”,三足鼎立之中,這三方都是在相同的市場上進(jìn)行激烈的競爭,從而導(dǎo)致行業(yè)集中度低,大量民企和港臺企業(yè)都想在中國市場分到更大塊蛋糕,有的企業(yè)甚至是以量取勝,還有部分企業(yè)為了獲得更多份額也是在讓利銷售之中,國內(nèi)地區(qū)環(huán)氧樹脂生產(chǎn)企業(yè)的生產(chǎn)利潤也是都不相同的,都有一定的差異。中國地區(qū)環(huán)氧樹脂中、低端品種產(chǎn)能確實(shí)出現(xiàn)了嚴(yán)重過剩態(tài)勢,而高端環(huán)氧樹脂產(chǎn)品又要嚴(yán)重依賴進(jìn)口,這樣對行業(yè)發(fā)展確實(shí)不利。例如大型風(fēng)電葉片環(huán)氧,包裝涂料用環(huán)氧樹脂等等。

環(huán)氧樹脂主要應(yīng)用于保護(hù)涂料、黏合劑、電子電器、復(fù)合材料(增強(qiáng)塑料)和土建工程領(lǐng)域。2016進(jìn)出口數(shù)據(jù)顯示,我國進(jìn)口環(huán)氧樹脂主要用于涂料、電子產(chǎn)品、復(fù)合材料及膠粘劑,消費(fèi)占比分別為43%、27%、23%和7%。

下游涂料領(lǐng)域:環(huán)氧樹脂涂料主要用于汽車底架電泳漆、冰箱、洗衣機(jī)等殼體用粉末涂料、輸油氣管道、石化裝置用重防腐涂料、建筑涂料等,具有耐水性、耐熱性、電絕緣性、耐油性,還有優(yōu)良的耐化學(xué)藥品性。但是雙酚A型產(chǎn)品不宜作戶外用涂料及高裝飾性涂料之用,主要用作防腐蝕漆、金屬底漆、絕緣漆。但雜環(huán)及脂環(huán)族環(huán)氧樹脂制成的涂料可以用于戶外。

下游電子電器領(lǐng)域:環(huán)氧樹脂可用于電器、電機(jī)絕緣封裝件的澆注,如電磁鐵、接觸器線圈;裝有電子元件和線路的器件的灌封絕緣,半導(dǎo)體元器件的塑封絕緣等等。

下游膠粘劑領(lǐng)域:環(huán)氧膠粘劑除了對聚烯烴等非極性塑料粘結(jié)性不好之外,對于各種金屬材料、非金屬材料及熱固性塑料如酚醛、氨基、不飽和聚酯等都有優(yōu)良的粘接性能,有萬能膠之稱。

下游復(fù)合材料領(lǐng)域:碳纖維增強(qiáng)的環(huán)氧樹脂又稱為環(huán)氧玻璃鋼,是環(huán)氧樹脂的最大用途之一。其具有與基材粘結(jié)力強(qiáng)、形狀穩(wěn)定性好等優(yōu)點(diǎn),可用于大型殼體,如游船、汽車車身、飛機(jī)的升降舵、尤其是可做導(dǎo)彈部件,對國防工業(yè)具有重要意義。

下游土建工程領(lǐng)域:適用于核島外輻射控制區(qū)的混凝土基面。具體包括反應(yīng)堆廠房,核輔助廠房,核燃料廠房與換料水池,電氣廠房,連接廠房,反應(yīng)堆停堆更衣室,放射源儲藏間,核廢液排放管廊,廢物輔助廠房,廢水處理廠房,固化桶儲藏庫,事故坑等的混凝土墻面與地面。

環(huán)氧樹脂的未來發(fā)展趨勢預(yù)測如下?。?!

開發(fā)高性能環(huán)氧樹脂產(chǎn)品:長期以來,中國環(huán)氧樹脂的生產(chǎn)以初級和通用型環(huán)氧樹脂為主,各公司產(chǎn)品同質(zhì)化嚴(yán)重。應(yīng)開拓思路,加大無溶劑、低黏度或改性的產(chǎn)品開發(fā)力度。高科技及高壓電器等領(lǐng)域需要高純度環(huán)氧樹脂及功能性環(huán)氧樹脂,雖說國產(chǎn)樹脂也能勝任,但供給能力不足,仍需大量進(jìn)口,發(fā)展空間大。

加大固化劑開發(fā)力度:目前國內(nèi)可供選擇的固化劑太少,大部分需要進(jìn)口。根據(jù)市場需求,并借鑒發(fā)達(dá)國家發(fā)展經(jīng)驗,建議優(yōu)先發(fā)展如下品種:①低分子質(zhì)量聚酰胺固化劑(樹脂、樹脂液、改性聚酰胺);② 改性脂肪胺(尤其是無毒型曼尼希固化劑);③ 改性芳香胺(特別是水下固化劑);④液態(tài)化甲基四氫苯酐和甲基六氫苯酐;⑤改性雙氰胺(液態(tài)化)。