一文看懂丙烯酸下游新材料的機(jī)會

丙烯酸是丙烯下游重點(diǎn)產(chǎn)品之一，年消費(fèi)丙烯量約占國內(nèi)丙烯總消費(fèi)量的4%左右。丙烯酸主要用于合成各種丙烯酸酯，其次用來生產(chǎn)丙烯酸鹽。通用丙烯酸酯主要包括丙烯酸甲酯（MA）、丙烯酸乙酯（EA）、丙烯酸丁酯（BA）和丙烯酸-2-乙基己酯（2-EHA）等。丙烯酸酯主要作為聚合單體用于生產(chǎn)涂料和膠黏劑，在油墨、紡織、塑料助劑等領(lǐng)域也大量應(yīng)用。丙烯酸鹽（主要是鈉鹽）均聚或共聚物因組成和聚合度不同而具有吸水、保水、凝聚、分散、增稠、粘結(jié)等多種性質(zhì)，廣泛用于衛(wèi)生材料、農(nóng)村保水、水處理、石油開采、涂料、油墨、紡織、印染、造紙、制革、食品加工等領(lǐng)域。

未來一段時(shí)間內(nèi)，丙烯酸下游的以下幾種新材料可重點(diǎn)關(guān)注：

高性能丙烯酸酯乳液

與傳統(tǒng)的溶劑型涂料相比，水性涂料具有價(jià)格低、使用安全，節(jié)省資源和能源，減少環(huán)境污染和公害等優(yōu)點(diǎn)，因而已成為當(dāng)前發(fā)展涂料工業(yè)的主要方向。水性丙烯酸酯樹脂（丙烯酸酯乳液）是涂料用樹脂中發(fā)展最快、品種最多的無污染型產(chǎn)品。水性涂料常用的丙烯酸酯乳液包括含羥基丙烯酸酯乳液、自交聯(lián)丙烯酸酯乳液、環(huán)氧改性丙烯酸酯乳液、醇酸樹脂改性丙烯酸酯乳液、含氟丙烯酸酯乳液等多種產(chǎn)品。

未來，丙烯酸酯乳液研究的重點(diǎn)在于：開發(fā)高性能的丙烯酸酯乳液產(chǎn)品，在更廣闊的領(lǐng)域代替溶劑型產(chǎn)品以及開發(fā)功能化的改性丙烯酸酯乳液。目前，應(yīng)用于涂料中的丙烯酸酯乳液研究在國內(nèi)外正蓬勃地開展著，乳液的性能也在逐步完善，隨著各國環(huán)保法規(guī)的出臺和能源節(jié)約的大趨勢，丙烯酸酯乳液在涂料中的應(yīng)用將有更廣闊的發(fā)展前景。

特種丙烯酸酯（單體）

輻射固化（又稱UV固化）技術(shù)以特種丙烯酸酯為主要原料，采用紫外光或電子束為引發(fā)劑使丙烯酸酯聚合。與常規(guī)聚合方法相比，這種方法不用化學(xué)引發(fā)劑，在常溫下進(jìn)行聚合，不用加熱，節(jié)省了引發(fā)劑、節(jié)省了能源，并且，一些特定的工藝要求必須采用這種聚合方式。近年，我國輻射固化行業(yè)的發(fā)展極其迅速，發(fā)展速度大大超過美國、歐洲和日本，輻射固化行業(yè)的快速發(fā)展極大帶動了特種丙烯酸酯需求增長。輻射固化技術(shù)除在傳統(tǒng)的涂料生產(chǎn)領(lǐng)域應(yīng)用較多以外，在光刻、3D打印等新興領(lǐng)域也有所應(yīng)用。特種丙烯酸酯（單體）按結(jié)構(gòu)可分為單官能丙烯酸酯（包括高烷基、特種基團(tuán)、特殊結(jié)構(gòu)）和多官能丙烯酸酯（包括雙官能、三官能等）。目前世界上已合成出 100多種特種丙烯酸酯，年產(chǎn)量約20萬噸，僅為通用丙烯酸酯產(chǎn)量的5%左右，但因其結(jié)構(gòu)中可以包含不同碳鏈長度的酯基和氨基、羥基、氰基、磺酸基、環(huán)氧基、呋喃基等，使之被賦予種種功能。

高吸水性樹脂（SAP）

高吸水性樹脂（Super Absorbent Polymer，簡稱SAP）是一種具有松散網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的低交聯(lián)度親水性高分子化合物，既不溶于水，也難溶于有機(jī)溶劑，具有吸收自身重量幾百倍甚至上千倍水的能力，且吸水速率快，保水性能好，即使加壓也難把水分離出來。由于SAP具有吸水性好、價(jià)格適中、安全性好等特點(diǎn)，已被廣泛應(yīng)用于嬰幼兒紙尿褲、婦女衛(wèi)生用品、成人失禁用品以及等一次性衛(wèi)生用品中，這些領(lǐng)域一般將丙烯酸鈉鹽作為交聯(lián)聚合單體。國外SAP產(chǎn)能高度集中，而且行業(yè)發(fā)展比較健康，2018年行業(yè)平均開工率高于75%，但是國內(nèi)SAP行業(yè)產(chǎn)能過剩則比較嚴(yán)重，2018年產(chǎn)能約130萬噸/年，但行業(yè)平均開工率僅為50%左右。我國單位新生人口的SAP消費(fèi)量和單位老齡人口的SAP消費(fèi)量均遠(yuǎn)低于日本和歐美，增長空間均在100%以上，但是，目前國內(nèi)衛(wèi)生用品應(yīng)用滲透率較低，市場仍未完全打開，使得國內(nèi)SAP消費(fèi)總量仍處于比較低的水平。隨著國家對生態(tài)環(huán)境建設(shè)投資加大和重視，國內(nèi)保水劑類產(chǎn)品研究、開發(fā)、生產(chǎn)呈現(xiàn)一輪高潮，SAP在農(nóng)林保水領(lǐng)域的市場逐步打開。另外，SAP作為混凝土外加劑，能有效減小混凝土的收縮，已經(jīng)成為當(dāng)前的研究熱點(diǎn)之一，未來有望大規(guī)模的使用。值得注意的是，從供給水平來看，國內(nèi)SAP生產(chǎn)技術(shù)和產(chǎn)品質(zhì)量仍有較大的提升空間。

丙烯酸酯橡膠（ACM）

ACM是以丙烯酸酯為主單體經(jīng)共聚而得的彈性體，其主鏈為飽和碳鏈，側(cè)基為極性酯基。ACM具備優(yōu)良的耐熱、耐老化、耐油、耐臭氧、抗紫外線等性能，力學(xué)性能和加工性能優(yōu)于氟橡膠和硅橡膠，耐熱、耐老化性和耐油性優(yōu)于丁腈橡膠。ACM被廣泛應(yīng)用于各種高溫、耐油環(huán)境中，成為近年來汽車工業(yè)著重開發(fā)推廣的一種密封材料，特別是用于汽車的耐高溫油封、曲軸、閥桿、汽缸墊、液壓輸油管等，目前國內(nèi)需求幾乎全部依賴進(jìn)口。與巨大需求相比，國內(nèi)ACM生產(chǎn)規(guī)模小、設(shè)備簡陋、穩(wěn)定性差、品種少，遠(yuǎn)遠(yuǎn)滿足不了汽車工業(yè)發(fā)展對ACM的需求。我國大部分密封制品廠所用ACM主要依賴進(jìn)口，年進(jìn)口量在4000噸以上，進(jìn)口價(jià)格在6萬～7萬元，而目前ACM的生產(chǎn)成本不超過3萬元，利潤空間比較大。

丙烯腈-苯乙烯-丙烯酸酯共聚物（ASA或AAS）

ASA和ABS的結(jié)構(gòu)相似，而由于ASA中采用不含不飽和雙鍵的丙烯酸酯橡膠替代了ABS中含有不飽和雙鍵的聚丁二烯橡膠，因此，可抵抗紫外線照射引起的降解、老化、褪色，也可抵抗大氣中的氧化進(jìn)而加工過程中的高溫引起的分解或變色有了堅(jiān)強(qiáng)保障，由此極大的提升了材料的抗老化與耐侯性能。ASA樹脂主要應(yīng)用領(lǐng)域包括合成樹脂瓦、電子電氣外殼材料、汽車外飾材料、室外建筑材料等。國內(nèi)ASA樹脂生產(chǎn)商主要為外資企業(yè)，少數(shù)企業(yè)能夠生產(chǎn)ASA樹脂，但生產(chǎn)能力均比較小，產(chǎn)品質(zhì)量也不穩(wěn)定，大量需求依賴進(jìn)口。

乙烯-丙烯酸系共聚物

乙烯-丙烯酸系共聚物具有良好的低溫性能和柔軟性，優(yōu)良的耐彎曲開裂及耐環(huán)境應(yīng)力開裂性，具有較大彈性等。乙烯-丙烯酸系共聚物可在一些應(yīng)用領(lǐng)域替代乙烯-醋酸乙烯共聚物（EVA）。目前，國內(nèi)EVA的年消費(fèi)量約為150萬噸，進(jìn)口量約100萬噸。與EVA相比，EAA具有更高的熱穩(wěn)定性，并屬于非腐蝕性產(chǎn)品，能適應(yīng)的加工條件范圍更寬。乙烯-丙烯酸系共聚物主要的應(yīng)用領(lǐng)域包括高壓電纜屏蔽、軟管、包裝材料、膠黏劑、低溫用密封圈、家用器具零部件，還可與烯烴類聚合物或工程塑料共混，提高其低溫柔軟性，耐環(huán)境應(yīng)力開裂性和耐沖擊性。目前應(yīng)用比較廣泛的乙烯-丙烯酸系共聚物主要是乙烯-丙烯酸乙酯（EEA）。EEA是一種結(jié)晶度比PE低的柔軟的熱塑性塑料。一般含丙烯酸乙酯（EA）5-20%。EA含量增加，共聚物的密度和柔軟隨之增加。EEA具有良好的低溫性能和柔軟性，加工中熱穩(wěn)性好，可與填料很好的相容，耐彎曲開裂及耐環(huán)境應(yīng)力開裂性優(yōu)良，具有較大彈性。EEA與有機(jī)過氧化物進(jìn)行交聯(lián)可提高耐熱性、耐蠕變性、耐溶劑性。

氯乙烯-丙烯酸酯共聚物

氯乙烯-丙烯酸酯共聚物是一種綜合性能優(yōu)良的共聚樹脂。與普通的PVC樹脂相比，氯乙烯-丙烯酸酯共聚物具有沖擊性能好、易加工等優(yōu)良特性。根據(jù)氯乙烯與丙烯酸酯的共聚方式和共聚物結(jié)構(gòu)不同，目前國內(nèi)工業(yè)化生產(chǎn)的氯乙烯-丙烯酸系共聚物主要包括氯乙烯-丙烯酸酯無規(guī)共聚物和氯乙烯-丙烯酸酯接枝共聚物兩種。氯乙烯－丙烯酸酯無規(guī)共聚物多采用懸浮聚合法生產(chǎn)，隨著丙烯酸酯在共聚物中含量的增加，共聚物顆粒的孔隙率、增塑劑吸收量、玻璃化轉(zhuǎn)變溫度降低，沖擊強(qiáng)度提高。氯乙烯－丙烯酸酯接枝共聚物多為先制備核殼結(jié)構(gòu)的丙烯酸酯膠乳（ACR），將該乳液直接加入到氯乙烯懸浮聚合體系中進(jìn)行原位聚合，可制備抗沖 PVC 樹脂。此外，也可在PVC加工過程中加入ACR抗沖改性劑，制成共聚物材料。比較有代表性的產(chǎn)品為丙烯酸共聚聚氯乙烯（AGR），主要用作給水水管管材，有“塑料鋼管”的美譽(yù)，耐沖擊、抗壓、抗震性能優(yōu)越。目前國內(nèi)給水管材仍以鋼材為主，少量使用PE管和PVC管，而AGR管用作城鎮(zhèn)供水管網(wǎng)和建筑物內(nèi)給水管道，相對于金屬材料更加衛(wèi)生，而相對于PE管和PVC管則更加穩(wěn)定可靠，其使用壽命長、耐低溫、抗沖擊，在居民消費(fèi)和生活品質(zhì)升級過程中將具有較好的發(fā)展前景。（中國化工信息周刊）

作者簡介

馬捷（1986-），石油和化學(xué)工業(yè)規(guī)劃院化工處工程師。2011年畢業(yè)于清華大學(xué)化學(xué)工程系。參與和負(fù)責(zé)過多項(xiàng)國家級、省部級石油和化工領(lǐng)域規(guī)劃和專題研究工作。近三年參與了國家發(fā)改委、工信部的《石化和化學(xué)工業(yè)發(fā)展規(guī)劃（2016-2030年）》、《2018-2020年化工新材料關(guān)鍵技術(shù)產(chǎn)業(yè)化實(shí)施方案》的編制工作。參與了多項(xiàng)國家有關(guān)化工產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重大決策參考項(xiàng)目——產(chǎn)業(yè)政策制定、戰(zhàn)略研究、發(fā)展規(guī)劃等的編制；參與了多項(xiàng)政府和企業(yè)委托的大中型規(guī)劃、咨詢項(xiàng)目。主要從事專用化學(xué)品及化工新材料領(lǐng)域產(chǎn)業(yè)規(guī)劃、市場研究、技術(shù)方案、項(xiàng)目建議書、預(yù)可研、可研等技術(shù)咨詢工作。