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二、行业概况
1、阻燃剂的定义
阻燃剂是指加入可燃材料中能够增加材料耐燃性、延缓燃烧速度或阻止燃烧的助剂,又称难燃剂、耐火剂或防火剂,主要应用于高分子复合材料的阻燃处理。
经过阻燃剂加工后的材料,在受到外界火源攻击时,能够有效地阻止、延缓或终止火焰的传播,从而达到阻燃作用。
就阻燃剂的下游应用领域而言,塑料占80%,橡胶占10%,纺织品占5%,涂料占3%,纸张、木材及其他占2%。
2、阻燃剂的分类
阻燃剂的种类繁多,一般按照化学元素的不同,主要可分为无机系、有机磷系和有机卤系三大类。
三类阻燃剂的对比情况如下表所示:
(1)无机系阻燃剂
无机系阻燃剂是指由具有本质阻燃性的无机元素精细加工而成的单质或化合物,其可以物理分散状态与高分子材料充分混合,在气相或凝聚相通过化学或物理变化起到阻燃作用。
常见的无机系阻燃剂有超细氢氧化铝、氢氧化镁、硼酸锌、三氧化二锑等。
其中,超细氢氧化铝具备阻燃、抑烟、填充三重功能,且低毒或无毒、不滴漏、不挥发、吸热量大、效果持久,因此成为无机系阻燃剂中的典型代表和主流种类。
无机系阻燃剂的优势是性价比高、低毒或无毒、低腐蚀性或无腐蚀性、低烟,目前主要应用在各类电线电缆、保温材料、印刷线路板等通用塑料、橡胶行业。
缺点是添加量较大、与下游材料的相容性较差,容易引起所制造材料力学性能的改变,这也导致其在力学性能要求较高的产品中应用受到一定限制。
未来通过阻燃剂复配技术、颗粒纳米化技术及表面处理技术,可降低添加量,改善所添加的下游高分子复合材料的力学性能。
超细氢氧化铝的阻燃机理如下:
①吸热:
在200~250℃脱水吸热,抑制聚合物升温;
②稀释:
上述脱水过程所释放的水蒸气可稀释周边可燃气体和氧气浓度,从而抑制燃烧蔓延;
③覆盖:
超细氢氧化铝脱水后在高分子复合材料表面生成的氧化铝具有较强耐火性,相当于一层保护膜,起到隔绝氧气的作用;
④碳化:
氧化铝具有较高活性,可催化高分子材料的热氧交联反应,在高分子复合材料表面形成一层炭化膜,从而减弱燃烧时的传热、传质效应,起到阻燃作用。
(2)有机磷系阻燃剂
有机磷系阻燃剂是指以磷为主要阻燃成分的有机阻燃剂,部分有机磷系产品也含有少量卤素,如TCPP。
有机磷系阻燃剂品种众多,用途广泛,其优点是阻燃效率高、低毒、少烟、低腐蚀性、与材料相容性好,并且兼具阻燃和增塑的双重功能,缺点在于,其多为油状液体,使得挥发性较高、热稳定性较差,下游应用受到限制。
目前,有机磷系阻燃剂主要应用于聚氨酯材料和工程塑料。
(3)有机卤系阻燃剂
有机卤系阻燃剂是指以卤素(溴、氯元素)为主要阻燃成分的有机阻燃剂,自20世纪60年代开始被广泛运用于阻燃剂市场。
溴系阻燃剂是有机卤系阻燃剂中的代表,在所有有机卤系阻燃剂中,溴系阻燃剂的销量一直处于领先地位,尤其在电工及电子电器产品使用的阻燃剂中,目前约有70%仍是溴系阻燃剂。
但是,溴系阻燃剂在环保和安全方面的缺点也日益显现,由于溴系阻燃剂的阻燃机理大多是气相阻燃,因此在发挥阻燃作用时会产生大量烟雾、腐蚀性气体和有毒气体,如卤化氢、二噁英等,且多数溴系阻燃剂不易分解,容易在环境中形成累积,对环境和生物造成长期危害。
针对这种情况,欧美和日本等国家和地区近年来陆续颁布了以《关于在电子电气设备中限制使用某些有害物质指令》(RoHS)指令为代表的一系列法律法规,逐步对有机卤系阻燃剂进行限制和禁用。
此外,由于全球溴资源的稀缺和垄断,溴素的价格上涨较快。
在此背景下,阻燃剂行业无溴化进程日渐加快,阻燃剂制造企业正在寻求其他符合安全环保要求的阻燃剂来替代现有的有机卤系阻燃剂。
3、阻燃剂行业概况
(1)全球阻燃剂行业概况及发展趋势
阻燃剂的历史最早可以追溯至1820年,从二十世纪60年代开始逐渐被大量使用。
经过几十年的发展,阻燃剂已成为仅次于增塑剂的第二大塑料助剂产品。
目前全球主要阻燃剂供应商大多分布在亚洲、欧洲和北美等地,消费市场也主要集中在这些地区。
①全球阻燃剂市场稳定增长,中国市场增长最快
2017年,全球阻燃剂需求量约285万吨,年均增长率约5%,发展较为稳定。
其中,亚太地区增长最快,世界阻燃剂的消费重心正逐步向亚洲地区转移,主要增量来自中国市场。
2018年,中国阻燃剂消耗量将占全球阻燃剂消耗总量的近1/3。
据此推算,2018年中国阻燃剂需求量达100万吨。
②有机卤系阻燃剂仍占据重要地位,但市场占比下降
欧美等发达国家在20世纪60年代就通过国家立法强制在主要行业推行阻燃剂的使用,覆盖了建筑、纺织、汽车、电子、家具等多个行业,这些举措极大的推动了阻燃剂行业的发展。
在行业发展初期,有机卤系阻燃剂以其优良的阻燃性能和良好的材料相容性占据了阻燃材料领域的主导地位。
由于有机卤系阻燃剂大多含有卤素(氯、溴元素),其虽具有良好的阻燃作用,但真正发生火灾时,这类材料会在燃烧过程中释放大量浓烟及有毒、腐蚀性、刺激性气体,严重妨碍消防人员进行救火和人员疏散工作,卤化氢气体会腐蚀周围建筑设施造成更大的损害,且这些材料在正常使用情况下也会对人造成一定影响。
欧美国家陆续出台了《斯德哥尔摩公约》、《关于报废电子电气设备指令》(WEEE)、《关于在电子电气设备中限制使用某些有害物质指令》(RoHS)、《关于化学品注册、评估、许可和限制法案》(REACH)等法规政策,限制在材料中使用某些有害金属元素和卤素,因此有机卤系阻燃剂在环保方面日益受到严格限制,市场占比逐渐下降。
③无机系阻燃剂、有机磷系阻燃剂市场占比提升
随着有机卤系阻燃剂受到越来越多的环保质疑,围绕无机系阻燃剂和有机磷系阻燃剂的改进化研究不断增加,后两类主要阻燃剂在阻燃性能方面也有了较大提升,具有优良分散性和特殊性能的新型无机阻燃剂、有机磷系阻燃剂及协同复配阻燃剂市场占比逐渐提升。
(2)阻燃剂行业的未来发展趋势
近年来,阻燃剂的发展趋势顺应两条主线,一是提高阻燃性能,二是满足环保与生态安全的要求。
对无机系阻燃剂来说,主要品种仍然为金属氢氧化物、氮化合物、硼化合物和锑化合物等,目前国外大量使用以超细氢氧化铝和超细氢氧化镁为主的无机阻燃剂,美国、日本、西欧的无机阻燃剂消费量分别占阻燃剂总消费量的60%、64%和50%。
未来无机系阻燃剂的发展趋势为:
①不断研发纳米级无机阻燃粉体,使阻燃复合材料兼具良好的阻燃和力学性能;
②寻找更为优异的粉体表面改性剂,使无机系阻燃剂具有更优良的相容特性;
③复配协同效应以提高阻燃效率,在磷系、卤系、氮系和无机系阻燃剂之间,或者某类阻燃剂内部进行复合化,取长补短;
④提高其热稳定性,扩大下游应用范围。
对有机卤系阻燃剂来说,其阻燃性能具有一定优势,但环保性受到质疑,整体市场占比呈现下滑趋势,欧洲和美国的溴系阻燃剂用量急剧下降,溴系阻燃剂占阻燃剂总量的比例已降至10%左右。
对有机磷系阻燃剂来说,其环保性较好,但阻燃效率比有机卤系阻燃剂低,热稳定性较差,市场需求量基本保持稳定。
(3)中国阻燃剂行业概况
①国内阻燃剂行业起步较晚,但发展迅速
我国阻燃剂行业起步较晚,1985年国内阻燃剂产量约0.5万吨,至2006年达26万吨。
这段时期内,国内阻燃剂以有机卤系阻燃剂为主,无机系、有机磷系阻燃剂产量占比很小。
2006年开始,我国陆续出台了一些防火安全方面的专项法规,国内阻燃剂消费量迅速增长,带动了一批国内阻燃剂生产企业的发展,企业数量不断增加,产品种类日益丰富,近年来国内阻燃剂市场保持高速增长,其中无机系阻燃剂成为行业的增长亮点和主要驱动力。
②阻燃行业立法和阻燃标准陆续出台,执行力度不断加强
随着中国经济的持续高速增长,高分子材料的应用范围及用量不断增加,但由于其具有易燃性,所引发的火灾数量亦呈现上升趋势,为避免和减少火灾数量、发生火灾时的影响,我国借鉴国外发达国家经验,陆续出台了《民用建筑外保温系统及外墙装饰防火暂行规定》以及修订后的《中华人民共和国消防法》等相关的法规政策,奠定了防火安全的政策基础。
但由于成本、观念和管理等方面的原因,这些法规政策的执行力度不强,以至于火灾事故频繁发生。
近年来,国家对防火安全的重视程度不断提升,陆续出台了《建筑内部装修设计防火规范》等新的阻燃标准,国内企业对上述政策的执行力度也逐渐增强,由此带动阻燃剂行业蓬勃发展。
(3)无机系、有机磷系阻燃剂市场占比提升,有机卤系阻燃剂市场占比下降
近年来,国内无机系、有机磷系阻燃剂蓬勃发展,有机卤系阻燃剂的市场占比则逐渐下降。
2008年,亚洲地区(以中国为主)有机卤系阻燃剂的使用比例在50%左右,至2012年已降至约40%,2017年我国溴系阻燃剂(有机卤系阻燃剂的主要品种)使用占比已降至约14%。
国内阻燃剂市场的产品结构从以有机卤系阻燃剂为主,逐渐转变为以无机系、有机磷系阻燃剂为主,有机卤系阻燃剂为辅。
总体来看,目前我国生产的有机卤系和有机磷系阻燃剂大多直接或经初步加工后间接出口至国外,国内应用较少;
无机系阻燃剂则大多用于国内下游终端产品,出口量较少。
三、行业竞争格局及市场化程度
随着国民经济结构的不断调整和国家相关产业政策的引导,近年来我国阻燃剂行业不断发展,形成了较为稳定的市场竞争格局。
1、阻燃剂行业生产厂商数量较多、无机系阻燃剂行业集中度较高
目前,我国阻燃剂生产企业数量较多,江、浙地区主要生产有机磷系阻燃剂,山东地区以生产有机卤系阻燃剂、无机系阻燃剂为主,河南、辽宁地区以生产无机系阻燃剂为主,广东地区阻燃剂的品种较多。
相对来说,国内无机系阻燃剂的行业集中度较高,以超细氢氧化铝为主流品种,主要生产厂商有中超股份、中国铝业、淄博鹏丰、中顺科技等。
2、国内无机系阻燃剂生产厂商的市场份额不断扩大
我国无机系阻燃剂市场最初主要由跨国公司垄断,经过近20年的发展,国内逐渐涌现出一批具有一定技术能力的无机系阻燃剂生产商,逐步在细分领域掌握了先进技术,并形成自主知识产权,基础研究能力、加工制造工艺、产品检测技术均有了大幅提升,形成了一定规模的中、高技术含量产品的研发生产能力,不断缩小与国际知名企业的差距,实现了无机系阻燃剂的进口替代。
此外,由于国内企业具有成本低、贴近客户、反应灵活等优势,因此在竞争中市场份额不断扩大。
目前我国已成为全球主要的无机系阻燃剂生产国和消费国。
3、我国无机系阻燃剂生产企业逐渐参与国际竞争
随着国内无机系阻燃剂的不断发展,生产企业技术实力的不断增强,产品稳定性、应用性能等指标表现良好。
国内企业与国际知名企业生产的无机系阻燃剂在技术、产品及应用领域方面已不存在显著差异,近年来,国内产品逐渐出口至韩国、印度等地,与国际跨国公司展开直接竞争,取得了较为显著的市场拓展效果。
四、行业主要企业情况
1、中国铝业股份有限公司
中国铝业是中国有色金属行业的龙头企业。
旗下子公司中铝山东新材料有限公司和中铝中州新材料科技有限公司均生产超细氢氧化铝。
2、山东淄博鹏丰铝业有限公司
淄博鹏丰成立于2007年,是一家专注于超细氢氧化铝粉体环保阻燃填料研究、开发、生产经营的高新技术企业。
3、山东中顺新材料科技有限公司
中顺科技成立于2011年,是一家专业从事氢氧化铝微粉阻燃剂的高新技术企业。
4、J.M.HuberCorporation(美国邱博)
美国邱博成立于1883年,是全球领先的工业化工品生产企业,主要生产氢氧化铝、氢氧化镁、钼酸化合物、特种氧化铝和氧化物、有机消光剂、硫酸钡,以及工业级、食品级和USP级碳酸钙等产品。
2016年,美国邱博收购了AlbemarleCorporation(美国雅宝)的Martinswerk(德国马丁)业务部门,德国马丁此前为美国雅宝的主要无机阻燃剂业务部门,目前其已成为美国邱博阻燃剂业务的重要组成部分。
5、NabaltecGmbH(德国纳波泰)
德国纳波泰成立于1937年,其主要生产基地位于德国鹅城及美国德州,公司主要生产无卤阻燃填料、耐火陶瓷原料、电线电缆等产品。
五、行业上下游情况
超细氢氧化铝阻燃剂产品的产业链上游主要是铝土矿开采及氧化铝行业,下游主要是高分子材料,终端是电线电缆、保温材料等行业。
具体情况如下图所示:
1、氧化铝行业产业政策对本行业的影响
工业级氢氧化铝是氧化铝生产过程中产生的中间产品,而超细氢氧化铝是由工业级氢氧化铝进一步加工提炼而来。
工业级氢氧化铝原材料占超细氢氧化铝阻燃剂成品的成本比重较高,因此其价格波动对超细氢氧化铝的的生产成本具有重要影响。
一般来说,工业级氢氧化铝无标准市场报价,主要参考当期大宗工业品氧化铝的市场价格,二者基本呈现稳定的比例关系(氧化铝:
工业级氢氧化铝=1:
0.65)。
氧化铝市场价格呈波动上升趋势。
2012年-2018年,氧化铝市场价格变动趋势如下表所示:
2、下游应用领域的发展对本行业的影响
超细氢氧化铝作为高分子材料的阻燃添加剂,主要应用于特种电线电缆材料、高端保温材料等领域。
具体情况如下:
(1)电线电缆
电线电缆按用途可分为五大类:
电力电缆、通信电缆与光缆、电气装备用电线电缆、裸电线与绕组线。
超细氢氧化铝阻燃剂主要添加在特种电力电缆、通信电缆与光缆、电气装备用电线电缆的绝缘层与护套材料(高分子材料)中。
根据前瞻产业研究院发布的数据显示,2017年中国电线电缆行业规模达1.34万亿元。
2012年-2017年全国电线电缆行业销售收入情况如下图所示:
①电力电缆
电力电缆是指在电力系统的主干线路中用以传输和分配大功率电能的电缆产品,包括1-330KV及以上各种电压等级的电力电缆。
大多数中压、高压、特高压电力电缆均要求使用阻燃电线电缆。
当前国民经济对大规模的电力输送和供应需求不断提升,在节能环保的经济发展理念下,以“高能效、低损耗”为主要特征的高压、超高压输电方式已成为电力行业发展的必然方向,高压、超高压电力电缆逐渐替代中低压电力电缆是行业发展的必然趋势。
这将为符合高电压等级要求的电力电缆带来巨大的市场需求。
2015年,国家能源局印发了《配电网建设改造行动计划(2015~2020年)》,其中明确:
2015-2020年,配电网建设改造投资不低于2万亿元,预计到2020年,高压配电网线路长度达到101万公里,分别是2014年的1.4倍;
中压配电网线路长度达到404万公里,是2014年的1.3倍。
同时,“十三五”规划还制定了总投资额7,000亿元以上的农村电网改造升级计划。
②电气装备用电线电缆
电气装备用电线电缆是指从电力系统的配电点将电能直接传送至各种用电设备、器具的电源连接线路所使用的电线电缆。
电气装备用电线电缆是绿色环保型特种电缆,是各种装备的关键配套材料,大都需要满足低烟、无卤、阻燃的要求。
电气装备用电线电缆的主要应用场景有:
新能源汽车、高铁、机场、船舶、核电、光伏、风力发电、建筑等。
近年来,随着上述行业的迅速发展,对电气装备用电线电缆的需求持续扩大。
③通信电缆与光缆
通信电缆与光缆主要包括三类:
通信电缆、通信光缆和射频电缆。
根据国家通信行业标准要求,通信电缆与光缆使用的护套材料大部分都要求添加阻燃剂。
通信电缆与光缆的发展受电信运营商投资策略和投资规模的影响较大。
近年来随着“宽带中国”、FTTH、通信3G/4G建设、三网融合、智能电网等战略的实施,通信电缆与光缆的市场需求持续增长。
“十三五”规划又提出了“构建先进泛在的无线宽带网”、“积极推进第五代移动通信(5G)和超宽带关键技术研究,启动5G商用”等规划,这些政策将带动网络基础设施的持续投资,刺激通信电缆与光缆基础产品市场需求的增长。
2013-2017年全国光缆产量情况如下图所示:
(2)保温材料
保温材料是指导热系数小于或等于0.12瓦/米·
度的材料,亦称绝热材料。
在保温材料领域,超细氢氧化铝阻燃剂主要应用于高端热力管道保温、制冷管道保温、建筑保温板等。
近年来,保温材料行业保持稳定增长趋势。
2012-2018年,全国保温材料行业产量情况如下图所示:
(3)其他
超细氢氧化铝阻燃剂也广泛应用于覆铜板、陶瓷、造纸、牙膏、化妆品等领域。
六、行业经营模式
超细氢氧化铝阻燃剂是重要的功能性材料,主要面向工业客户,因此该行业形成了批量为主、定制为辅的生产模式,以直销为主的销售模式。
1、批量为主、定制为辅的生产模式
超细氢氧化铝阻燃剂本身是一种粉末状产品,其下游应用领域广泛,不同应用领域的客户要求的粒径不同,大致可分为1-2微米和3-5微米两个类别,本行业内的生产企业一般批量生产某种粒径的超细氢氧化铝。
同时,少数客户会对分散性能提出特殊要求,此时超细氢氧化铝生产商会根据客户需求进行表面改性处理,提升其产品与高分子材料的相容性,向客户提供定制化产品。
2、直销为主的销售模式
超细氢氧化铝属于一种功能材料,主要面向工业客户,因此行业内主要采取直销模式。
在直销模式下,生产企业直接对接下游客户,减少了中间代理环节,可紧跟市场需求的变化,减少代理佣金支出。
由于产品的终端用户主要为电力企业、大型工程企业等,此类客户多采用半年度招标方式进行采购,因此,一、三季度相对为销售淡季,二、四季度为销售旺季。
七、影响行业发展的因素
1、有利因素
(1)防火安全要求提升,带动阻燃剂市场持续发展
2006年,我国的强制性国家标准《公共场所阻燃制品及组件燃烧性能要求和标识》开始正式施行,该标准是国家为有效控制公共场所发生火灾造成人员伤亡和财产损失而制定的,其中对塑料制品阻燃性能提出了较高要求,在标准中规定了公共场所使用的建筑制品、铺地材料、电线电缆、插座、开关、灯具、家电外壳等塑料制品以及座椅、沙发、床垫中使用的保温隔热层及泡沫塑料的燃烧性能,提出了相应的阻燃标准等级要求。
为强化上述标准的执行,我国公安部消防局发布了《关于进一步加强公共场所阻燃制品管理工作的通知》,该规定明确自2008年7月1日起“凡是使用不符合《公共场所阻燃制品及组件燃烧性能要求和标识》的阻燃制品的,对该公共场所的消防验收或者开业前消防安全检查一律不得予以通过”。
过去十年,我国现存的阻燃法规政策执行力度不足,下游需求并未完全释放,随着中国经济向高质量发展转型,人们的安全防火意识越来越强,这将带动阻燃法律法规的进一步完善,监管和执行力度的进一步加强,进而带动阻燃剂的市场需求进一步增加。
(2)节能环保理念提升,推动无机系阻燃剂占比提升
借鉴欧美经验,近年来,国内无机系、有机磷系阻燃剂蓬勃发展,有机卤系阻燃剂的市场占比则逐渐下降。
我国《国民经济和社会发展第十三个五年规划纲要》提出创新环境治理理念和方式,实行最严格的环境保护制度,这就要求大力发展节能环保等战略性新兴产业,重点发展高效节能、先进环保、资源循环型产品。
同时随着人民生活水平的提高和健康环保意识的不断增强,人们对于产品的安全性、环保性、无毒无害性等方面的要求也不断提高,市场对环保产品愈加青睐,从而为无机系阻燃剂等环保型阻燃剂创造了更多的发展空间。
(3)阻燃剂行业进入整合阶段,产品质量和性能成为关注重点
国内阻燃剂行业起步较晚,过去国内阻燃剂生产厂商往往以低价格换取生存空间,生产技术较为落后,研发能力不强,产品质量和性能与国外同行存在较大差异,限制了超细氢氧化铝阻燃剂在下游行业的应用规模。
同时由于低价竞争和技术要求不高,行业进入门槛较低,单体生产规模较小。
随着我国国民经济的发展,阻燃等各类要求向西方国家的高标准靠拢,有关部门对企业生产过程中的环保和安全等要求也越来越严格,促使阻燃剂生产企业需要充足的技术储备、先进的工艺流程以满足产品质量和性能要求,以及生产环节需要更加注重符合环保标准。
未来达不到技术要求、环保要求的公司将无法轻易进入此行业,因此具备技术储备优势、规模优势、产品质量和性能优势的生产企业将持续获得竞争优势。
(4)电线电缆行业整合力度加强,促进上游行业发展
近年来,国家增强了对电线电缆行业的监管力度,各省市质监局纷纷针对电线电缆生产企业开展专项检查,并增加了对当地电线电缆企业的质检频率,从而推动了电线电缆的行业整合,促进生产企业提升产品质量,进而带动了上游阻燃剂行业的整合,具有优越产品质量的阻燃剂生产企业在竞争中具有较强优势。
2、不利因素
(1)阻燃行业相关法律法规的执行力度不足
阻燃剂主要是法规推动型行业,近年来我国与阻燃材料相关的法律法规及政策也逐步建立和完善,陆续出台了《民用建筑外保温系统及外墙装饰防火暂行规定》、《关于进一步明确民用建筑外保温材料消防监督管理有关要求的通知》以及修订后的《中华人民共和国消防法》等相关的法规政策,奠定了防火安全的政策基础。
近年来,国家对防火安全的重视程度不断提升,国内企业对上述政策的执行力度也逐渐增强。
(2)行业整体技术创新能力参差不齐
尽管近年来我国科研人员对超细氢氧化铝阻燃剂的研发工作投入了较大精力,并在产品向高性能、功能化和复合化转变方面取得了明显进展,但与国外领先企业相比,在某些性能指标上尚存在一定差距。
多数企业偏重产品销售而对技术开发投入不足,同时缺乏高素质的科研创新人才,导致国内企业新产品特别是高端产品的开发能力不足,行业技术创新能力有待进一步提高。
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