【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
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。
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-100和100H),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 Dreamliner和2015年空客SE的A350 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 1%PES的N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5003P的Tg為227°C,而2603P的Tg為220°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4.5對1.1)。
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與環(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!
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。
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)。