袁學(xué)玲，曹中琦

（1.中國石化集團(tuán)經(jīng)濟(jì)技術(shù)研究院有限公司，北京 100029；2.中石化（大連）石油化工研究院有限公司，遼寧大連 116045）

高端化工材料作為高端制造業(yè)和國防產(chǎn)業(yè)的重要保障，是國際戰(zhàn)略競爭的焦點(diǎn)，也是未來化學(xué)工業(yè)利益的爭奪點(diǎn)。在“十四五”高質(zhì)量發(fā)展的主旋律下，我國高端化工材料產(chǎn)業(yè)正處于重要的窗口期，迎來新的發(fā)展機(jī)遇。推動高端化工材料產(chǎn)業(yè)發(fā)展對于提升產(chǎn)業(yè)鏈供應(yīng)鏈的韌性和安全性、加快實(shí)現(xiàn)我國由制造大國向制造強(qiáng)國轉(zhuǎn)變具有重要戰(zhàn)略意義。高性能樹脂是高端化工材料消費(fèi)最大的種類，占比50%以上[1]。其中，由于光伏等新興市場的快速拉動，聚烯烴彈性體（POE）憑借優(yōu)異的綜合性能，在市場容量、需求增速、盈利等方面都表現(xiàn)出了突出的吸引力和競爭力，極具發(fā)展前景。目前，POE的下游應(yīng)用領(lǐng)域還未能夠完全體現(xiàn)出其性能優(yōu)勢，但隨著下游應(yīng)用需求的不斷提升，高端化、差異化、多元化發(fā)展是其未來市場應(yīng)用的主要方向。20%[2]。與茂金屬聚乙烯相比，二者都是乙烯–丁烯或乙烯–辛烯共聚物，但是α–烯烴含量不同，密度不同，特性及應(yīng)用領(lǐng)域也不同。

微觀結(jié)構(gòu)決定了聚合物的宏觀性能。α–烯烴的存在破壞了POE分子結(jié)構(gòu)中聚乙烯鏈段的規(guī)整排列，產(chǎn)生了柔軟的卷曲結(jié)構(gòu)；但是由于α–烯烴的共聚單體含量在20%～30%，也保留了部分可以結(jié)晶的聚乙烯鏈段，導(dǎo)致POE分子結(jié)構(gòu)中既存在乙烯和α–烯烴聚合形成的無定形區(qū)，又存在聚乙烯結(jié)晶鏈段，這種特殊的結(jié)構(gòu)使得POE同時具備塑料般良好的熱塑性和橡膠般的高彈性。此外，POE 分子結(jié)構(gòu)中沒有不飽和雙鍵，使其具備優(yōu)異的耐候性和耐化學(xué)腐蝕性能[3-4]；較窄的分子量分布使其具備較高的抗沖擊性和良好的流動性；非極性分子的結(jié)構(gòu)決定了其不易與水分子結(jié)合形成氫鍵，因而具有優(yōu)異的水汽阻隔能力。同時，由

1 POE 的結(jié)構(gòu)及特點(diǎn)

POE是由乙烯、丙烯與α–烯烴（1–丁烯、1–己烯、1–辛烯等）在茂金屬催化劑作用下生成的無規(guī)共聚物，一般POE 中的α–烯烴含量不低于于α–烯烴的支化作用，聚合物的熱敏性大幅提升，極大地提高了聚合物的可加工性。

2 中國POE 下游消費(fèi)結(jié)構(gòu)及市場分析

2.1 中國POE 下游消費(fèi)結(jié)構(gòu)

POE 因同時具有塑料和橡膠的雙重優(yōu)勢，廣泛應(yīng)用于光伏膠膜、汽車零部件、電線電纜、包裝、家用電器等多個領(lǐng)域[5-6]，是聚烯烴高端化發(fā)展的重要產(chǎn)品類型之一，目前我國POE 下游消費(fèi)主要集中在汽車、光伏領(lǐng)域。2018—2021年，POE 下游消費(fèi)結(jié)構(gòu)占比發(fā)生了明顯變化（見圖1）。汽車是我國POE 用量最大的下游應(yīng)用領(lǐng)域，2018 年占比高達(dá)47.5%，但是隨著光伏裝機(jī)旺盛的需求以及高效光伏組件的快速滲透，光伏用POE膠膜需求顯著提升，汽車市場占比逐漸被動壓縮，2021 年下降至38.4%。預(yù)計(jì)至2023 年，我國光伏領(lǐng)域POE膜消費(fèi)將反超汽車市場，成為POE最大的下游應(yīng)用領(lǐng)域。

圖1 2018 年和2021 年我國POE 下游消費(fèi)結(jié)構(gòu)

1）汽車領(lǐng)域應(yīng)用

POE 在汽車領(lǐng)域的應(yīng)用主要為生產(chǎn)汽車內(nèi)外飾材料，包括保險(xiǎn)杠、車身外板、擋泥板、方向盤、墊板等。據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)顯示，POE能夠使車重減輕20%以上，因此被認(rèn)為是汽車輕量化的理想材料。目前大部分國外汽車保險(xiǎn)杠領(lǐng)域的共混改性已采用POE，但是我國僅有約20%的保險(xiǎn)杠材料采用POE，用量較低。

2）光伏領(lǐng)域應(yīng)用

POE 在太陽能領(lǐng)域主要用作光伏組件封裝膠膜材料。隨著雙玻組件的使用及逐步滲透，其耐候性和長期可靠性的關(guān)鍵落到了封裝膠膜上。POE 膠膜水汽阻隔性能優(yōu)異、體積電阻率高、耐候性強(qiáng)，可以顯著降低光伏組件封裝材料黃變、透光率降低導(dǎo)致的功率衰減，是目前雙面組件及N 型電池（TOPCon、HJT、IBC）以及鈣鈦礦電池的主要封裝膠膜。光伏級POE膠膜可以分為純POE 膠膜以及與乙烯–乙酸乙烯共聚物（EVA）結(jié)合的多層共擠型POE 膠膜（又稱EPE，結(jié)構(gòu)為EVA–POE–EVA）。

3）鞋材領(lǐng)域應(yīng)用

在制鞋領(lǐng)域，POE主要用來改善EVA鞋底性能，使其性能更持久。EVA 底跑鞋在一定里程后會無法變回原來狀態(tài)，緩沖能力降低，在EVA發(fā)泡中底添加一定比例的POE，可以制造出高品質(zhì)的EVA中底，在維持沙灘鞋、拖鞋、運(yùn)動鞋舒適輕便的同時，使得鞋底彈性穩(wěn)定性更強(qiáng)、性能更加持久。

4）電線電纜領(lǐng)域應(yīng)用

無鹵料在研發(fā)中大多存在強(qiáng)度、斷裂伸長率和阻燃性三者之間不能達(dá)到最佳平衡的問題，利用POE 替代線型低密度聚乙烯（LLDPE），可以很好地解決這一難題。

5）家用電器領(lǐng)域應(yīng)用

POE 可以增加家電外殼的抗撞擊性、耐老化性、耐候性等，在家電行業(yè)中被應(yīng)用廣泛。

6）包裝領(lǐng)域應(yīng)用

POE具有優(yōu)異的熱封性能，起始熱封溫度低、熱封強(qiáng)度高；具有優(yōu)異的抗穿刺性、防污染密封性、耐撕裂特性；可用來生產(chǎn)單層膜或復(fù)合包裝膜的密封層。POE 薄膜具有優(yōu)異的保鮮功能，可以作為食品、化妝品包裝；POE還可以用作生產(chǎn)拉伸膜、纏繞膜、超韌膜或作為聚烯烴薄膜的增韌改性劑。

2.2 中國POE 市場分析及預(yù)測

2021 年全球POE 消費(fèi)總量136 萬噸，其中，中國消費(fèi)約64 萬噸，占比47%[7]。近年來，隨著光伏等行業(yè)的快速發(fā)展，我國對POE材料的需求快速攀升，未來在光伏雙玻組件、汽車輕量化、電線電纜的驅(qū)動下，我國POE需求量仍將保持較高增速。預(yù)計(jì)至2025年，我國POE需求將達(dá)到125萬噸，2021—2025年需求的年均復(fù)合增速約18%。

在汽車領(lǐng)域，未來隨著新能源汽車滲透率的逐步提升，對輕量化要求更加迫切，POE產(chǎn)品在該領(lǐng)域?qū)⒂袕V闊的發(fā)展前景。預(yù)計(jì)至2025 年前，我國汽車領(lǐng)域POE需求量年均復(fù)合增長率將保持在8%以上。在光伏領(lǐng)域，2021 年雙玻璃組件市占有率為40%，受益于具有比單玻組件發(fā)電量更高、生命周期更長、耐候耐磨和耐腐蝕性更強(qiáng)等優(yōu)勢，市場占比正在快速提升，預(yù)計(jì)2025年將達(dá)到60%以上。此外，新技術(shù)電池（N 型電池以及鈣鈦礦電池）更傾向于采用性能更好的POE膠膜。2021年P(guān)OE膠膜市場占比約22%，其中純POE 膠膜約為12%。未來隨著雙玻璃組件、N 型等高效電池市場滲透率的快速提升以及光伏裝機(jī)需求旺盛，光伏用POE膠膜需求將顯著提升，預(yù)計(jì)2021—2025年需求增速將有望超過39%。由于POE價格較高，相較于純POE膠膜，多層共擠型POE 膠膜可能是拉動市場的關(guān)鍵。在發(fā)泡鞋材領(lǐng)域，中國鞋材市場正逐漸向東南亞等地區(qū)分流，導(dǎo)致制鞋用POE消費(fèi)占比逐漸下降。在電線電纜行業(yè)，我國是世界第一大電線電纜制造國，也是全球電線電纜消費(fèi)增長最快的國家，人均電線電纜消費(fèi)水平約是發(fā)達(dá)國家的20%，未來仍有很大增長空間。隨著我國智能電網(wǎng)、鐵路、機(jī)場、建筑、家電等產(chǎn)業(yè)的蓬勃發(fā)展，電線電纜產(chǎn)品的需求量也將快速增長。預(yù)計(jì)該領(lǐng)域?qū)OE的需求將保持10%以上的增速。在家電領(lǐng)域，近年來我國房地產(chǎn)行業(yè)低迷，POE 在家電領(lǐng)域的需求也將大幅下滑。在包裝領(lǐng)域，未來隨著茂金屬聚乙烯在包裝尤其是食品、化妝品、醫(yī)藥等高端包裝領(lǐng)域應(yīng)用越來越廣泛，POE 在包裝領(lǐng)域的需求增速將漸趨有限。此外，POE 在建筑裝潢、航空航天等領(lǐng)域也有一定應(yīng)用。

總體而言，未來光伏封裝膠膜和汽車輕量化是拉動POE需求快速增長的主要動因，尤其是光伏用POE膜，預(yù)計(jì)2025年我國光伏用POE消費(fèi)將占POE下游消費(fèi)的49.6%，汽車占比約27.2%（見圖2）。此外，我國電線電纜行業(yè)對POE需求量也將保持較高增速，而在鞋材、家用電器及包裝等領(lǐng)域，POE需求上漲空間有限。

圖2 2025 年我國POE 下游消費(fèi)結(jié)構(gòu)預(yù)測

3 POE 供應(yīng)及生產(chǎn)技術(shù)分析

3.1 POE 供應(yīng)現(xiàn)狀

盡管POE市場需求旺盛，但目前全球POE產(chǎn)能仍然集中于陶氏化學(xué)、?？松梨?、三井化學(xué)、SK–SABIC、LG 化學(xué)和北歐化工等少數(shù)國外企業(yè)[8-9]。

1991年，?？松梨谧钕炔捎肊xxpol技術(shù)生產(chǎn)出POE產(chǎn)品，牌號為EXACT；1993年，陶氏化學(xué)利用Insite金屬催化工藝生產(chǎn)出牌號為ENGAGE的POE；此后，三井化學(xué)、LG 化學(xué)以及SK–SABIC 分別在2003 年、2009 年和2014 年生產(chǎn)出各自的POE產(chǎn)品；2013年，北歐化工收購了?？松梨谖挥诤商m的工廠，也具備了生產(chǎn)POE的能力。目前，全球廣義上的POE產(chǎn)能（包含丙烯基彈性體等）合計(jì)約200 萬噸/年，乙烯基彈性體的狹義POE產(chǎn)能約158萬噸/年[7，9]?？紤]到POE生產(chǎn)裝置會與茂金屬LLDPE 等溶液聚乙烯生產(chǎn)裝置共線，并裝置可生產(chǎn)POE、POP（聚烯烴塑性體，α–烯烴含量低于20%）、烯烴嵌段共聚物（OBC）、LLDPE 等產(chǎn)品，實(shí)際POE 產(chǎn)能要低于上述產(chǎn)能。其中，陶氏化學(xué)POE產(chǎn)能位居全球第一，占比高達(dá)48%，且生產(chǎn)品種類最多，包含POE、POP及OBC等（見表1）。

表1 全球POE 生產(chǎn)企業(yè)及產(chǎn)能情況

3.2 我國POE 生產(chǎn)技術(shù)壁壘

POE 產(chǎn)品生產(chǎn)壁壘較高，目前我國尚未實(shí)現(xiàn)POE工業(yè)化生產(chǎn)，POE產(chǎn)品完全依賴進(jìn)口。2021年我國消費(fèi)POE約64萬噸，進(jìn)口主要來源于美國（陶氏化學(xué)、?？松梨冢急?3%）、韓國（LG化學(xué)、SK–SABIC，占比37%）、日本（三井化學(xué)，占比8%）以及荷蘭（北歐化工，占比2%）。目前看來，我國POE產(chǎn)業(yè)三大生產(chǎn)壁壘按難度大小進(jìn)行排序，分別是茂金屬催化劑、高碳α–烯烴以及溶液聚合工藝。我國在后兩者上已基本實(shí)現(xiàn)了工藝突破，但茂金屬催化劑方面仍然存在技術(shù)難點(diǎn)。

1）原材料高碳α–烯烴（尤其是1–辛烯）供應(yīng)不足

目前市場主流POE 產(chǎn)品以1–辛烯為原料。從應(yīng)用方面來看，采用1–辛烯生產(chǎn)的POE 產(chǎn)品比采用1–丁烯生產(chǎn)的性能更優(yōu)，但前者成本更高，價格更昂貴。因此從成本導(dǎo)向出發(fā)，2022年越來越多的客戶開始從辛烯級POE轉(zhuǎn)而使用丁烯級POE。對于特定高端產(chǎn)品，如光伏級POE可采用辛烯級POE，對通用級別的產(chǎn)品需求，丁烯級POE性能基本可以滿足。陶氏化學(xué)生產(chǎn)的POE以1–辛烯為主，而LG 化學(xué)則以1–丁烯為主。2022年，中國對辛烯級POE產(chǎn)品的需求占POE總需求的50%。

從國內(nèi)α–烯烴的供應(yīng)情況來看，1–丁烯供應(yīng)能力最強(qiáng)，2021 年1–丁烯的產(chǎn)能為88 萬噸/年，約占我國α–烯烴總產(chǎn)能的90%。1–己烯產(chǎn)能不足，2007年，中國石化利用北化院研發(fā)的乙烯三聚法實(shí)現(xiàn)了1–己烯的工業(yè)化生產(chǎn)，該方法在純度及產(chǎn)率方面較高，但產(chǎn)能依然較小。目前，我國1–辛烯技術(shù)未實(shí)現(xiàn)突破。中國α–烯烴工業(yè)化進(jìn)展情況見表2。2021年，全球POE對α–烯烴的需求量約40萬噸，主要種類是1–辛烯。POE/POP消耗了全球約36%的1–辛烯。1–辛烯的主要生產(chǎn)方法包括乙烯齊聚、乙烯四聚和費(fèi)托合成法。其中，乙烯四聚法是較為先進(jìn)的方法，其產(chǎn)品含量在66%以上。在工業(yè)上，由于國外對線型α–烯烴技術(shù)的封鎖以及高昂的技術(shù)轉(zhuǎn)讓費(fèi)，使得我國每年需要從國外進(jìn)口大量的高碳α–烯烴。

表2 中國α–烯烴工業(yè)化進(jìn)展情況

2）茂金屬催化劑與國際先進(jìn)水平存在差距

國外在茂金屬催化劑、聚合工藝等領(lǐng)域擁有大量專利，相關(guān)核心技術(shù)基本不對外轉(zhuǎn)讓。目前，生產(chǎn)POE用的茂金屬催化劑主要是橋聯(lián)半茂金屬類型，其中，陶氏化學(xué)、?？松梨谝约癓G化學(xué)都采用該類型催化劑[6,10,11]。目前，我國茂金屬催化劑的研發(fā)主要依靠中國石化、中國石油、中國科學(xué)院化學(xué)所等單位，部分民營企業(yè)也在進(jìn)行不斷改進(jìn)和摸索。盡管研究機(jī)構(gòu)開發(fā)出了具有高共聚性能的茂金屬催化劑，但是與國外先進(jìn)水平相比，還存在差距，離實(shí)現(xiàn)工業(yè)化也尚存一段距離。

3）缺少高溫溶液聚合工藝的生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)

POE 需要在聚合物熔點(diǎn)以上的溫度（高溫）下進(jìn)行的均相溶液聚合，因此高溫溶液聚合是POE無法繞開的工藝路線。目前POE的主要聚合工藝路線有陶化化學(xué)的連續(xù)環(huán)管溶液聚合工藝、?？松梨诘慕^熱連續(xù)溶液聚合工藝以及NOVA的Sclairtech 中壓溶液聚合工藝。此外，巴斯夫、北歐化工、住友化學(xué)、利安德巴塞爾、LG化學(xué)以及三井化學(xué)等公司均有烯烴高溫溶液聚合的催化劑專利。其中用于POE生產(chǎn)的主流工藝是陶氏化學(xué)的Insite TM工藝和埃克森美孚的Exxpol TM工藝。

3.3 我國POE 產(chǎn)能規(guī)劃

目前我國多家企業(yè)正在積極布局POE 項(xiàng)目，總規(guī)劃產(chǎn)能240萬噸/年，且大部分企業(yè)配套了相關(guān)α–烯烴生產(chǎn)裝置，但基本均處于中試或更早期階段，預(yù)計(jì)最早2024年可實(shí)現(xiàn)POE國產(chǎn)化（見表3）。值得一提的是，中國石化茂名石化是我國首家具有POE 成套自主知識產(chǎn)權(quán)的技術(shù)專利商，其中包括國產(chǎn)茂金屬催化劑和溶液聚合技術(shù)；此外，盛虹石化的全資子公司斯?fàn)柊钍顿Y建設(shè)的800噸/年P(guān)OE中試裝置成功實(shí)現(xiàn)了POE催化劑及全套生產(chǎn)技術(shù)完全自主化。

表3 我國POE 產(chǎn)能規(guī)劃及進(jìn)展 萬噸/年

4 POE 產(chǎn)品價格分析及預(yù)測

2018年以來，隨著光伏旺盛的裝機(jī)需求以及原材料漲價潮，我國POE價格經(jīng)歷了一輪大幅上漲，從1.5 萬元/噸漲到2021 年的2.0 萬元/噸以上，當(dāng)前POE 價格在2.4 萬～2.5 萬元/噸，處于2018年以來的較高位（見圖3）；但預(yù)期隨著我國大宗產(chǎn)品市場的調(diào)整和后期國內(nèi)大量POE產(chǎn)能的釋放，POE 價格有望在2024 年前后回調(diào)。預(yù)計(jì)2025年將會降到2019年的1.7萬元/噸水平。隨著我國POE 產(chǎn)能量產(chǎn)，預(yù)計(jì)2026 年后POE 價格進(jìn)一步降低，在1.3萬～1.5萬元/噸波動。

圖3 我國POE 價格及預(yù)測

目前在高分子材料領(lǐng)域，POE 的銷售和生產(chǎn)都屬于較高的利潤水平。按照行業(yè)主流的POE生產(chǎn)利潤粗略來看，行業(yè)主流的貿(mào)易商銷售利潤率超過25%，銷售利潤超過4 000元/噸；行業(yè)主流的生產(chǎn)利潤率超過40%，生產(chǎn)利潤超過7 000 元/噸。市面上POE 以乙烯與1–辛烯的共聚物為主。自產(chǎn)1–辛烯的POE生產(chǎn)成本約1.1萬元/噸，因此產(chǎn)業(yè)鏈一體化是POE降本的關(guān)鍵，也是本土企業(yè)相對海外形成成本優(yōu)勢的關(guān)鍵。

5 未來展望與建議

從市場層面分析，目前我國POE的應(yīng)用領(lǐng)域還未能完全體現(xiàn)其性能優(yōu)勢，建議關(guān)注POE在建筑、新能源甚至是航空航天等領(lǐng)域的應(yīng)用和拓展，充分發(fā)揮其優(yōu)勢，為其挖掘更大的市場空間。

從供應(yīng)層面分析，對于企業(yè)而言，近幾年產(chǎn)能加速布局導(dǎo)致競爭格局愈來愈激烈，建議以市場需求為導(dǎo)向，讓消費(fèi)者成為研發(fā)的指南針，盡量將產(chǎn)品向著高端化、差異化、多元化方向發(fā)展，規(guī)避產(chǎn)品出現(xiàn)產(chǎn)能過?；蛘弑惶娲娘L(fēng)險(xiǎn)。

茂金屬聚烯烴聚合工藝具有更高的靈活性和可控性，被廣泛應(yīng)用于通用塑料、彈性體和工程塑料等市場。從生產(chǎn)技術(shù)層面分析，茂金屬催化劑的制備技術(shù)，不僅是POE的生產(chǎn)壁壘，同時更是實(shí)現(xiàn)高端產(chǎn)品國產(chǎn)化的重要突破口。建議在茂金屬催化劑方面，加大研發(fā)及投資力度，盡快攻破國外長期對橋聯(lián)半茂金屬等催化劑的技術(shù)封鎖，實(shí)現(xiàn)全產(chǎn)業(yè)鏈的自主可控；在此基礎(chǔ)之上，與國外產(chǎn)品對標(biāo)，保證產(chǎn)品質(zhì)量的穩(wěn)定性，提高產(chǎn)品競爭力，進(jìn)而助力我國化工板塊快速步入高質(zhì)量發(fā)展軌道。