中国热塑性弹性体行业分析报告.docx
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中国热塑性弹性体行业分析报告
2017年热塑性弹性体行业分析报告
2017年7月出版
弹性体广泛应用于我们日常生产、生活过程中。
目前全球的橡胶原料总消费
量（含合成橡胶）约2700万吨，其中70%用于车用，30%用于其他橡胶制品领域，车用橡胶原料中，大约65-70%用于轮胎制品，其余用于非轮胎橡胶制品。
我国是全球最大的橡胶制品生产国和消费国。
传统的橡胶制品生产加工存在五个显著缺点：
1、橡胶制品加工过程需要模具，一些异形件无法开模，批次不多的橡胶制品开模成本占比偏高；2、制品加工过程高能耗、高污染；3、生产过程效率低，耗时；4、制品本身含有反应不完全物质。
5、制品一般为块状，用于树脂改性时碎胶有一定的困难，流动性也有一定的问题。
上述缺陷限制了橡
胶制品在某些领域应用的可行性、便利性和经济性。
热塑性弹性体是一种兼具橡胶的高弹性和塑料的热塑性的新型高分子材料，
能够较好解决传统橡胶制品的上述缺点和不足，部分取代传统的热固性橡胶。
其市场潜力和市场空间取决于两个因素，一个是热塑性弹性体是否有效针对传统橡胶制品的痛点，带来经济性的提升，一个是随着生活水平的提高和环保意识的增强，市场对橡胶制品生产、使用过程的引发的污染的敏感程度。
不仅如此，热塑性弹性体半成品大多为粒子，用于热塑性树脂或者工程塑料的改性非常方便、优点突出，这是一个依靠热塑性弹性体自身特性新开发出来的全新市场。
一言蔽之，热塑性弹性体是橡胶工业未来最具潜力的发展方向。
全球范围看，热塑性弹性体产业的发展已经蔚然成林。
2016年全球橡胶原料总需求量（含合成橡胶）2713万吨，需求增速2.5~3%。
热塑性弹性体的总需求大约570万吨左右，需求增速大约5~6%。
2016年我国橡胶（含合成橡胶）的表观消费量1329.8万吨，热塑性弹性体的有效供给约100万吨左右。
由于很多细分领域的技术没有突破，下游应用受限，但是2016年我国热塑性弹性体的需求仍有140万吨左右。
我国热塑性弹性体产业发展有一定的积累和基础，但是和国际平均水平相比差距也比较明显。
部分品种，比如SBS（styrene-Butadiene-StyreneBlockCopolymer，苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物），产能过剩，部分品种，比如TPV
（ThermoplasticDynamicVulcanizate，热塑性动态热硫化橡胶）、SEBS
（Styrene-Ethylene-Butylene-StyreneBlockCopolymer，苯乙烯-乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物）基本实现产业化，产品具有一定的国际竞争力，更多
的品种，比如SEPS（Styrene-ethylene-propylene-StyreneBlockCopolymer，
苯乙烯-乙烯-丙烯-苯乙烯型嵌段共聚物）、POE（Polyolefinelastomer，聚烯烃弹性体）、TPAE（theThermoplasticPolyamideElastomers，酰胺类热塑性弹性体）、TPEE（TheThermoplasticPolyesterElastomers，聚酯类热塑性弹性体）等，尚未实现产业化。
近年来，有不少上市公司开始涉足热塑性弹性体，热塑性弹性体是“十三五”的一个热点问题和焦点问题，本报告对弹性体产业进行一个系统梳理，重点介绍发展前景较好、市场容量大的品种，而部分发展前景一般的品种，比如二烯烃类热塑性弹性体、氯乙烯类弹性体，或者体量较小的品种，比如有机硅类、有机氟类弹性体没有予以展开。
1.橡胶制品加工能耗高、污染重、效率低
我国是全球最大的橡胶制品生产国和消费国，传统的橡胶制品生产加工存在
一些缺点和不足，制约了其在某些特定领域应用的可行性和经济性，热塑性弹性
体能够较好解决传统硫化橡胶的上述缺点，具备较好的产业前景。
1.1.橡胶是必不可少的工业原材料
橡胶是一类具有高弹性的高分子材料，也被称为弹性体。
按来源分类，橡胶
可分为天然橡胶（NR）和合成橡胶（SR）。
不管是天然橡胶还是合成橡胶，一
般均需要经过硫化、加工之后才可以制得具有使用价值的橡胶制品。
图1：
橡胶产业链示意图
橡胶是非常重要的工业原料，生产、生活不可须臾离。
全球2016年橡胶原料总需求量为2713万吨，包括1250万吨天然橡胶和1463万吨合成橡胶。
预计未来几年全球橡胶的需求量仍可保持2%-3%的增长率，大致和全球GDP的增长同步。
图2：
全球天然橡胶产量与消费量
图3：
全球合成橡胶产量与消费量
中国是全球最大的橡胶消费国和橡胶制品生产国，消耗全球近一半的橡胶。
随着中国工业的快速发展，橡胶消费量快速增长，至2016年表观消费量（天然橡胶+合成橡胶）达1329.8万吨，占全球总需求量的49%。
供给方面，中国的天胶产量基本维持在74万吨左右，约占全球总产量的6%。
合成橡胶的产能约占全球产能占全球的27%左右。
图4：
中国合成橡胶产量与消费量
图5：
中国天然橡胶产量与消费量（万吨）
汽车工业是橡胶制品的主要应用领域。
橡胶制品是汽车配件中不可缺少的
重要组成元件。
每辆汽车上安装大约有100－200种橡胶制品，使用约200－500个橡胶配件。
除轮胎外，因不同规格汽车而异，耗用橡胶材料约为15－60公斤，而汽车橡胶制品（不计轮胎）约占汽车总成本的6％左右。
据统计，汽车行业占用了全球每年消耗生胶量的70％以上，其中轮胎占用60％，汽车橡胶制品配件占用40％。
以此推算，非轮胎橡胶制品的全球耗胶量在1574万吨左右。
中国天然橡胶70%左右用于轮胎生产，合成橡胶按50%用于轮胎估算，中国非轮胎橡胶需求约为466万吨，其中大部分也是应用于汽车零部件。
1.2.传统橡胶生产加工过程存在一些缺点，制约其发展和应用
天然采集的橡胶或者是初步合成的合成橡胶均为生胶，生胶是一种不饱和的
橡胶烃，需要经过塑炼、混炼、压延和硫化等步骤，才可以获得高弹性、高强
度，从而具有实际使用价值。
在这个复杂的橡胶加工过程中，存在生产过程高能耗、高污染、低效率、难回收等问题。
图6：
传统橡胶制品加工环节
生产过程高能耗：
混炼周期长，硫化温度高。
传统橡胶混炼周期较长，炼胶工序是轮胎生产能耗最高的一道工序，约占整个轮胎生产流程能耗的40%。
硫化成型要用高压蒸汽进行高温硫化，每吨“三胶”消耗蒸汽不低于3吨。
目前生产一吨橡胶耗电2000度，总能耗约1100千克标煤/吨胶。
生产过程高污染：
混炼和硫化过程污染严重。
废气污染是橡胶工业最大的
问题，在混炼和硫化过程会产生大量废气，废气中的主要污染物有：
恶臭、炭黑粉尘、颗粒粉尘、甲苯、二甲苯、三甲苯、乙苯、乙庚烷、非甲烷烃等。
图7：
中国橡胶行业废气排放量
图8：
中国橡胶行业废水排放量
生产过程低效率：
加工工艺复杂，周期长。
传统橡胶成型加工方式比较单一，需要专门的橡胶注压机和挤出机等设备，硫化过程需要开模具，设备复杂、成本高，且劳动力投入较多。
我国橡胶制品生产效率较低，非轮胎橡胶制品企业的劳动生产率为国际先进水平的1/5至1/6。
制品容易携带污染物：
橡胶生产过程容易引入重金属等污染物，例如硫化体系含有重金属铅，模具和骨架会引入重金属铬，使得橡胶制品危害人体健康；另外，废旧橡胶制品由于用后难以回收，且无法自然分解，也污染了环境。
用于塑料改性有一些缺点和不足。
橡胶制品可以用于塑料增韧、抗冲改性，但是橡胶制品一般是块状，破碎困难，流动性也不好。
随着行业竞争加剧，环保政策收紧，传统橡胶行业高能耗、高污染、低效率、难以回收的问题已经制约了其进一步的发展，开发新一代环保绿色橡胶迫在眉睫，这为热塑性弹性体提供了前所未有的发展机遇。
2.热塑性弹性体“第三代橡胶”替代优势明显
热塑性弹性在使用时（即常温下）具有橡胶的高弹性，而在加工时（高温下）
可塑化成型。
和橡胶制品相比，加工方便，不需要开模具；生产过程能耗低，
污染小，效率高，生产效率可提高一个数量级；具有可重复利用、没有边角料浪费、制品不携带污染物等突出优点，具有很好的产业前景。
2.1.热塑性弹性体具备优异的加工和性能优势
热塑性弹性体（TPE）是一种兼具热塑性塑料和橡胶特性的材料，从结构看，
它由含各类生胶的软链段和含各类树脂的硬链段连接而成。
弹性体的力学性能、
耐热性和耐油性等基本物理性能主要由构成硬链段的聚合物决定，也受软链段的影响。
常见的硬链段主要有聚苯乙烯（PS）、聚烯烃[聚丙烯（PP）、聚乙烯
（PE）]、氯乙烯（PVC）、聚氨酯（PU）、聚酯[聚对苯二甲酸丁二酯（PBT）]、聚酰胺（PA）等树脂。
工程应用通常以上述树脂予以区分弹性体的门类，分为苯乙烯类、烯烃类、工程塑料类TPE等。
图9：
热塑性弹性体分类
从生产方式看，热塑性弹性体可以分为化学聚合和高分子共混两种加工方
式。
前者称为合成型弹性体，又称基团共聚型弹性体，以聚合物的形态单独出现，主要有主链共聚、接枝共聚和离子聚合等。
最有代表性的品种有TPE-s、TPU
（theThermoplasticPolyurethanes，聚氨酯类热塑性弹性体）等，近年来TPEE、TPAE等新型热塑性弹性体的应用潜力逐渐释放，发展速度可观；后者称为橡塑共混型弹性体，是橡胶和热塑性树脂的共混物，其中以简单共混的TPO（theThermoplasticPolyolefinElastomer，热塑性聚烯烃类弹性体）和动态硫化共混的TPV为主要产品，此外还有互穿聚合物网络热塑性弹性体（IPN-TPS，interpenetratedpolymernetwork-TPS）。
图10：
热塑性弹性体按生产方式分类
在加工上，热塑性弹性体很好的解决了橡胶工艺面临的污染、能耗和效率等问题。
与传统硫化橡胶相比，热塑性弹性体工艺上大幅简化，所需设备简单，不需要开模。
生产过程一般不需有专门的硫化工段，生产过程的能耗、污染大幅度降低，经验表明热塑性弹性体可以使橡胶工业生产流程缩短1/4，能耗节约
25%~70%，效率提高10~20倍，综合成本降低10%。
在性能上，热塑性弹性体
较传统橡胶而言，比重更轻、产品硬度范围更宽、手感更好，不携带污染物，
产品为塑料粒子，在某些特定用途的领域，比如树脂改性，非常有吸引力。
表1：
热塑性弹性体与传统橡胶相比具备工艺优势
表2：
热塑性弹性体与传统橡胶（EPDM为例）性质对比
2.2.热塑性弹性体市场潜力巨大，中国市场成长动力足
热塑性弹性体的应用领域非常广泛，除轮胎外，其他橡胶制品都是热塑性
弹性体的潜在市场。
这些下游应用中，门槛最高的当属车用橡胶制品，汽车工
业用非轮胎类橡胶制品品种约有1000多种，规格超过8000个，大多为小批次、差异化产品，比较适合热塑性弹性体。
热塑性弹性体不仅可以实现对橡胶制品的替代，而且也可以用于树脂改性，目前树脂改性用弹性体全部依赖进口，保守估计，市场潜力也超过百万吨。
全球热塑性弹性体市场需求570万吨，2020年有望超过700万吨。
据美国Freedonia集团统计，2016年全球热塑性弹性体市场需求约为570万吨。
预计未来几年全球热塑性弹性体市场将以年均5.5~6.0%的速度增长，到2020
市场需求有望超过700万吨。
中国热塑性弹性体市场需求超过200万吨，未来年均复合增速8~10%。
中国热塑性弹性体市场中国热塑性弹性体消费量约占全球总消费量的36%，是全球增长最快的国家之一。
十三五期间，中国热塑性弹性体的年均复合增长率有望保持8~10%左右，高于世界平均增速。
表3：
中国与全球热塑性弹性体市场需求
表4：
全球热塑性弹性体消费量预计持续增长（万吨）
3.苯乙烯类弹性体：
加氢类产品和开发下游新应用是发展方向
3.1.TPE-S是全球体量最大的热塑性弹性体品种
苯乙烯类热塑性弹性体（TPE-S，或TPS），是丁二烯或者异戊二烯和苯乙烯的嵌段共聚物，又称为苯乙烯系嵌段共聚物（StyreneicBlockCopolymers，SBCs）。
TPE-S与苯乙烯-丁二烯橡胶（StyreneButadieneRubber，SBR）橡胶性能相似，但是TPE-S是自交联热塑性弹性体，使用过程无需硫化。
TPE-S包括苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物（SBS）、苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯嵌段共聚（SIS）、SEBS和SEPS，其中SEBS、SEPS分别是SBS和SIS的加氢产品。
SEBS以聚丁二烯加氢作软链段，SEPS以聚异戊二烯加氢作软链段，加氢后可使抗冲强度大幅度提高，耐侯性和耐热老化性变好。
几种TPE-S产品的生产工艺较为接近，大部分厂家可以同时生产SBS、SIS、SEBS等产品。
SBS是产能产量最大的产品，消费量约占TPE-S的70%。
SIS的生产难度要大一些，因而SIS品种牌号明显少于SBS。
图11：
TPE-S的工艺流程
目前，全球TPE-S市场规模超过250万吨。
国内的TPE-S产能140万吨
/年，产量80万吨，低端品种，比如SBS、SIS供求平衡偏松，高端品种，比如SEBS产不足需，SEPS目前尚未实现产业化。
需求方面，橡胶制品、树脂改性、粘合剂和沥青改性是TPE-S四大消费领域。
制鞋业仍是TPE-S的最大消费市场，约占总消费量的34.5%；其次是沥青改性和塑料改性剂市场，约占总消费量的19.0%；黏合剂约占总消费量的13.5%，位居第三，其他消费市场主要包括密封剂以及黏度指数改性剂等。
表5：
TPE-S种类
表6：
2015年中国TPE-S产能相关生产厂家（万吨/年）
表7：
TPE-S类应用领域与发展
3.2.SBS供求偏松，提高耐热等级、发展加氢类产品是其发展方向
SBS主要用于橡胶制品、树脂改性、粘合剂和沥青改性四大领域。
橡胶制品包括用于制鞋的模压制品和用于胶管、胶带的挤出制品，SBS制作的鞋底色彩
美观、摩擦系数高、力学性能优异；SBS作为树脂改性剂，可以用于PP、PE、
PS和ABS的共混改性，改善制品的低温性能、抗冲性能和屈挠性能，广泛用于电器元件、汽车方向盘、保险杠、密封件等等；SBS在烃类溶剂中具有很好的溶解力，抗蠕变性能明显优于EVA胶、丙烯酸系列粘合剂；SBS比丁苯胶、废胶粉更加容易溶解于沥青中，可以大幅改进沥青路面性能，SBS改性的防水卷材耐久性好，在建材领域有着重要应用。
2014年SBS全球产能283万吨，消费量190万吨，供求偏松。
东北亚地区的SBS扩张速度较快，产能出现过剩，开工不足。
受全球经济疲软、天然橡胶、丁苯橡胶等替代品降价的冲击，“十二五”以来全球SBS需求增速放缓，增速降至约4.0％。
我国的SBS产业一直保持较快的发展势头，由于进入壁垒不高，产能扩展偏快，目前出现产能过剩的苗头。
2016年国内装置产能达到109万吨，产量约72万吨，开工率仅66%。
SBS含有不饱和双键，非极性弹性体，因此容易氧化、老化，不耐油，使用温度一般不能超过80℃。
针对这个问题，欧美国家普遍进行加氢改性，制成加氢产品SEBS。
氢化后化学稳定性、耐温性、耐老化性、耐候性以及耐水解性等会大幅度改善，压缩变形性也有效降低，SEBS在下文中另有介绍。
图12：
全球SBS产能快速扩张（万吨）
图13：
全球SBS消费量增速已放缓（万吨）
图14：
国内SBS产能产量开工率（万吨）
图15：
国内SBS自给率较高（万吨）
3.3.SIS体量较小，主要应用于热熔胶
大约90%的SIS应用于热熔胶，是应用最为广泛的热熔压敏胶骨架材料之一。
用SIS制备的热熔胶不仅粘结性能优良，而且环保性能（溶剂不含苯）好、耐热性好，是欧美发达国家广泛使用的热熔胶。
SIS国内产能在2011-2015年持续扩张。
目前国内的SIS的产能大约21万吨左右，但是由于SIS下游应用相对单一，需求增速远远达不到产能扩张的速度，行业开工不足。
2015年，国内SIS开工率为30%，目前能稳定生产的生产装置主要是巴陵、台橡、聚圣及众合的生产装置，其中台橡的产品主要用于出口。
同样，SIS也含有不饱和双键，其加氢类产品称为SEPS，在下文中另有介绍。
图16：
SIS国内市场供给（万吨）
图17：
2016年SIS国内产能分布
3.4.SEBS市场火热，产能产量逐年攀升
SEBS是SBS的加氢产品，弹性体嵌段是丁烯-乙烯结构，该链段比丁二烯更为柔顺，因此SEBS的手感比SBS改性材料更为柔和，但丁烯-乙烯链段比丁二烯链段缠绕更为紧密，加工温度高于SBS。
SEBS主要用作电气电子中的填充料和电线电缆中的护套料，也可用作高档弹性体、塑料改性剂、胶粘剂和润滑油增粘剂等。
SEBS全球产能在2011~2015年呈现稳步的扩张势头，扩张的主要重点区域在亚洲地区。
截止到2015年，全球SEBS产能总量达到46万吨，年复合增速近9%。
国内SEBS市场发展较为火热，国内SEBS产能和产量逐年攀升。
2011年产能和产量分别为4万吨和3.8万吨，到2016年产能和产量分别增长到
11.5万吨和8.35万吨，表观消费量约10万吨，复合增速较快，13年后开工率稳步上升。
国内生产企业除中石化巴陵石化外，大部分企业生产的SEBS只能应用于低端包覆材料领域，产品稳定性、耐黄变及其他物理性能方面和科腾、台橡差距明显。
图18：
SEBS全球产能与同比（万吨）
图19：
SEBS全球产能分布
图20：
国内SEBS产能产量开工率（单位：
万吨）
图21：
国内SEBS库存变化情况（单位：
千吨）
3.5.SEPS产业化在稳步推进中
SEPS是SIS的加氢产品。
SEPS分子链规整度较低，不易结晶，因此比部分结晶的SEBS具有更好的柔韧性和高弹性。
广泛应用于化妆品、汽车润滑油以及电气、通信领域中的填充料，也可用于医疗、电绝缘、食品包装以及复合袋的层间粘合。
目前全球SEPS的总需求大约13万吨左右，目前国内尚未实现SEPS的产业化，所需产品主要从科腾、可乐丽以及梓金采购，年进口量大约3万吨左右。
产业化难度在于SIS的异戊二烯结构比SBS的丁二烯结构多了一个甲基支链，在同等条件下加氢会比SBS困难很多，此外金属离子的脱除也是SEPS生产的一个难点。
目前巴陵石化在建2万吨SEPS装置，产业化正在推进之中，预计2017年投产。
3.6.TPE-S产业发展新热点
一是合成高耐热等级的TPE-S。
苯乙烯结构聚合物极性小，玻璃化温度较
低，TPE-S的耐热性不好。
采用可逆加成-断裂链转移聚合（RAFT）技术，将带有极性基团的乙烯基单体（如丙烯腈、马来酸酐、甲基丙烯酸甲酯）与苯乙烯无规共聚形成约束相，再与聚丁二烯弹性体组成嵌段结构，可控地合成出耐热、耐溶剂的新型TPE-S热塑性弹性体。
二是发展互穿聚合物网络热塑性弹性体IPN-TPS。
用SBS或SEBS为基材与PP塑料熔融共混，可以形成IPN型TPS（即TPE-S）。
用IPN-TPS制得的涂层不易刮伤，并且具有一定的耐油性，弹性系数温度稳定性高，大大提高了工程塑料的耐寒和耐热性能。
三是新应用领域的开发。
SEBS的增粘能力和剪切稳定性好，能满足多级内燃机油的要求，特别适合配制大跨度的多级内燃机油，在该领域使用量越来越大；聚氯乙烯作为医用材料存在析出增塑剂、吸附药物（或与药物作用）、灭菌方法受限、加工降解和废弃物污染环境等问题，开发医用SEBS新品种也具有发展潜力；SEBS和SEPS还可以作为工程塑料的改性共混材料，改善材料的耐侯性、耐磨性和耐热老化性，为尼龙、聚碳酸酯等工程塑料的增容剂。
4.聚烯烃类弹性体：
重点关注TPV和POE
目前，聚烯烃类热塑性弹性体是体量仅次于苯乙烯类热塑性弹性体的热塑性弹性体，全球市场容量在170万吨以上，产品主要用于树脂增韧、汽车密封材料、电线电缆、医疗器械、家用电器以及包装薄膜等领域。
动态硫化法制备的热塑性动态硫化胶TPV和采用茂金属催化剂合成的乙烯
-辛烯共聚物POE是最值得关注的品种。
目前，我国已经基本实现TPV的产业化，产品质量水平和国际一流企业可以媲美，POE因为自身合成技术难度较大，关键原料不落实，发展滞后于国际水平，但是随着相关核心技术的突破，我们看好“十三五”期间相关产业取得突破的可能。
4.1.我国TPOs自给率低，高端产品、关键原料依赖进口
根据产品是否完全硫化，聚烯烃类热塑性弹性体（TPOs）可分为TPO和TPV
两大类。
聚烯烃类热塑性弹性体分类名称比较繁杂，我们在本文将其分为聚烯
烃类TPO和动态全硫化TPV两大类，分类依据是产品是否完全硫化。
完全硫
化的是TPV，部分硫化或不需硫化的统称为TPO。
TPO又可以根据生产方式细分为共混型TPO和合成型TPO。
共混型TPO采用原料与TPV相同（TPV本质上也属于共混型，但由于完全硫化，性能与用途也有所区别，我们将其单独分类），采用简单机械共混的方式加工，不硫化或者部分硫化，下文称为简单共混TPO；合成型TPO（即R-TPO）是在反应器中直接合成的新型热塑性弹性体，目前的主要品种包括茂金属催化的聚烯烃热塑性弹性体POE和烯烃嵌段共聚物OBC，下文简称为POE和OBC。
图22：
聚烯烃类热塑性弹性体分类
聚烯烃类热塑性弹性体在全球范围内已经广泛应用，目前全球消费量约170
万吨。
国内的表观需求量约25万吨，但是自给率很低，绝大部分依赖进口。
我国是全球家电的产业集聚地，汽车工业发展也比较迅猛，简单共混TPO产
业有一定的规模，但关键材料POE、OBC都依赖进口，尚未实现产业化。
动态全硫化热塑性弹性体（TPV）已经实现产业化，目前主要的问题是产品
质量参差不齐。
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