POE行业深度：供需格局、国产化进程、产业链及相关企业深度梳理

慧博智能投慧博智能投研 行业|深度|研究报告近年全球POE消费量稳步提升，从2017年的104万吨增至2021年的136万吨，年均复合增速达6.9%；同期，国内POE消费量从2017年的22.1万吨增至2021年的63.5万吨，年均复合增速达30%。由于具备低水气透过率、高强度等性能，叠加光伏装机量高增，光伏领域POE需求快速增长；同时，受益于汽车轻量化发展，车用改性塑料对POE需求稳步提升，据测算2022-2025年POE全球需求有望达151、169、191和215万吨，年均复合增速达12.1%。而从供给端看，我国POE行业严重依赖进口，国产化进程正在突破，随着海外新增产能不足，国内产业化装置落地预计2024年及之后，POE供需有望长期趋紧。沿着上述POE产业整体趋势，我们对POE进行全面分析。POE性能有哪些优势？我国市场现状如何？POE生产有哪些壁垒？具体的产业供需格局怎样？我国POE产业国产化进程如何？产业链上下游及相关企业情况怎样？以下我们就聚焦这些问题，依次为大家解析。一、POE概述 1二、行业现状 3三、生产壁垒 6四、产业供需格局 12五、POE国产化进程 18六、产业链及相关企业 21七、发展趋势展望 26八、参考研报 26POE是一种典型的高端聚烯烃弹性体，由乙烯或丙烯为主要聚合单元，以α-烯烃(以4~8个碳的α-烯烃为主，如1-丁烯、1-己烯、1-辛烯)为共聚单体进行聚合得到。由于POE分子链中共聚单体含量高、密度低，聚合物链由结晶性树脂相和无定型橡胶相组成，因而该材料既具有橡胶的高弹性，又具有热塑1/27 行业|深度|研究报告 性树脂的可塑性，易加工成型。同时，POE分子链由非极性的饱和单键组成，无极性基团，故具有优良的耐水蒸气性、耐老化性、耐腐蚀性及耐热性。POE特殊的形态结构赋予其特殊的性能，使其具有广泛的用途。POE可以直接共混改性PE和PP，也可以接枝后共混改性聚酯(PT)和聚酰胺(PA)，还可和乙烯-醋酸乙烯酯(EVA)共混进行发泡。此外，POE也可作为单一材料使用。2/27 行业|深度|研究报告 聚烯烃类弹性体(POE)是由乙烯与丙烯或其他α-烯烃共聚而成的一类聚烯烃材料，与聚烯烃塑料相比，其分子链内共聚单体的含量更高，密度更低，是未来聚烯烃高端化发展的重要产品类型之一，国内外都对这一研究领域抱有极大的关注。目前，聚烯烃类弹性体主要有乙丙共聚物和乙烯/α-烯烃共聚物两大类，其中乙丙共聚物弹性体包括二元乙丙橡胶(EPM)和三元乙丙橡胶(EPDM)两种，乙烯/α-烯烃共聚物弹性体则主要有乙烯/α-烯烃无规共聚物(POE)和乙烯/α-烯烃嵌段共聚物(OBC)两种。二、行业现状根据百川盈孚数据，截至2022年8月，我国聚乙烯的产能约2846万吨，占全球聚乙烯总产能的20%，聚丙烯粒料产能约3457万吨，聚丙烯粉料产能663万吨，合计约占全球聚丙烯总产能的38%。2022以来，国内共有32套聚乙烯装置处于投产或在建状态，涉及产能达1200万吨；此外，2022年国内共有23套计划投产的聚丙烯新装置，设计产能近900万吨。当前我国聚烯烃产品以中低端通用料为主，同质化严重，高端产品严重依赖进口。根据中研普华产业研究院统计：截至2020年，我国高端聚烯烃总产量为500万吨左右，消费量达到1140万吨，自给率仅为44%。其中茂金属聚乙烯(mPE)自给率为28%，辛烯共聚聚乙烯自给率9%，POE弹性体、EVOH甚至未实现工业化生产，高端产品的国产化替代任重道远。3/27 行业|深度|研究报告 全球POE总产能约107万吨，主要生产商包括陶氏化学、埃克森美孚、北欧化工、三井化学、LG化学、SK集团和沙特SABIC等，其中陶氏化学产能达46万吨，约占总产能的43%，行业供给高度集中。由于国外对POE生产催化剂进行了专利保护，且对于POE及其重要原料高碳α-烯烃(C8及以上线性α-烯烃)生产工艺技术进行严密封锁、限制转让，我国目前还未实现POE产品的工业化生产，国内的POE市场需求仍需要进口。根据隆众资讯统计：我国2010年POE消费量为0万吨，2019年达45万吨，预计未来年均消费增速10%以上。若据此推算，预计到2023年我国POE消费量将达到66万吨，2025年我国POE消费量将万吨。当前POE的下游消费领域较为集中，汽车行业消费占比较大。此外，聚合物改性、电线电缆也分别占比19%和9%。随着近几年我国新能源汽车的发展，POE在轻量化、高端化方面的应用受到重视，市场需求有望进一步提升。4/27 行业|深度|研究报告 随着国内光伏产业的快速发展，双面双玻组件市场接受度逐年提高。POE胶膜由于具备高阻水性和高抗PID性等优势，已成为双玻组件主流选择，而随着双玻组件渗透率的提升，国内对于POE的技术研究以及市场需求将迈入全新阶段。POE作为纯依赖进口的产品，进口价格高，随着我国光伏行业的迅速发展以及封装材料的不断升级优化，市场对于POE胶膜的需求大幅增加，POE价格仍有上涨空间。截至2022年8月10日，LG化学的LC175产品在华东市场售价为25600元/吨，较年初上涨22%；三井化学的DF810产品在华东市场的售价为27000元/吨，较年初上涨20%。5/27 行业|深度|研究报告 三、生产壁垒POE诞生近30年时间，国内至今未实现工业化生产，从产业和技术角度主要有三方面的瓶颈限制。其一，α-烯烃的供应，尤其是主流POE产品使用的1-辛烯的供应不足；其二，先进催化剂体系的研究滞后于国际先进水平；另外，缺少对POE生产必须的高温溶液聚合工艺的实践探索，也是我国POE尚未实现工业化生产的一大原因。C4~C8是α-烯烃是主流种类，与乙烯共聚是其主流应用。α-烯烃是指在分子链端部有双键的单烯烃，也称线性α-烯烃(Linearalphaolefin，LAO)。常温下C2~C4烯烃为气体；C5~C18为易挥发液体；C19以上为蜡状固体。有广泛工业用途的是碳数范围为C4~C18的直链α-烯烃。其中应用最广的是C4、C6和C8。2016年全球α-烯烃需求540万吨，至2021年增长至650万吨，年均增速3.7%。主要需求包括作为共聚单体与乙烯聚合合成LLDPE/HDPE/POE/POP等聚烯烃材料、直接聚合成聚1-丁烯、生产润滑油基础油、表面活性剂、油田化学品等。6/27 行业|深度|研究报告 1-丁烯、1-己烯和1-辛烯作为与乙烯共聚生产HDPE、LLDPE以及POE的共聚单体，以提高产品抗撕裂和拉伸强度，该领域的需求占α-烯烃总消费量的57%，这构成了α-烯烃需求的主体。从供应格局来1-丁烯大约占42%，是规模占主导优势的种类，1-己烯约占19%，1-辛烯约占13%。LLDPE主导了C4-C8α-烯烃的需求。具体到短链α-烯烃(C4~C8)全球2016年的需求量大约360万吨，到2021年增长至约440万吨，IHS预测至2025年增长至约530万吨。在全球短链α-烯烃需求LLDPELLDPE烯烃链长越长，其力学性能越好，越有利于制品减薄。LLDPE对共聚单体的选择由原料的可获得性、价格、技术水平等因素综合决定。目前用于LLDPE的共聚α-烯烃主要是1-丁烯和1-己烯。LLDPE生1-丁烯或1-己烯共聚比例约在3%-10%。在美国和西欧，LLDPE主要用1-己烯作为共聚单体，在亚洲和中东95%~99%的LLDPE采用1-丁烯作为共聚单体。HDPE生产中使用α-烯烃作为共聚单体需求较少，HDPE对共聚α-烯烃的消耗量约占HDPE产量的1-2%，且主要使用1-丁烯、1-己烯。据估算HDPE对α-烯烃的消费量约70万吨。POE对α-烯烃的需求大约在40万吨，主要种类是C8。POE/POP对α-烯烃需求约在40万吨。POE和POP生产过程中主要将1-辛烯作为共聚单体，一些厂家也将1-丁烯作为共聚单体。与LLDPE不同之7/27处在于，POE对α-烯烃的需求比例非常高，POE/POP消耗了大约全球1-辛烯的36%。近年来POE成为1-辛烯需求增长的主要来源。乙烯选择性齐聚是α-烯烃生产的主要工艺路线。应用最广泛的商业化的乙烯齐聚生产α-烯烃的技术分为非选择性齐聚和选择性齐聚。非选择性齐聚生产全分布α-烯烃(即C4~C20+各组分均大量存在)主要有3种技术：CPChem工艺、IneosEthyl工艺、ShellSHOP工艺。各家的技术路线及催化剂的选择决定α-烯烃混合产物的组分分布不尽相同，一般油品供应商会以综合方案消耗所产出产品。选择性齐聚产品一般C4-C8组分比重很高。选择性齐聚工艺中1-丁烯的工艺包括HoneywellUOP、Axens等；拥有1-己烯选择性齐聚技术路线包括Phillip、Axens、CBILummus、Sasol等，国内燕山石化、独山子石化等企业也建有1-己烯装置。拥有1-辛烯选择性齐聚工业化技术的目前只有Sasol和Dow。工业上，用于POE生产的1-己烯、1-辛烯等的生产主要是采用乙烯选择性齐聚的方法。国内1-丁烯供应相对充沛，1-辛烯工业化刚起步。在1-丁烯方面，国内合计有33家企业合计约88万吨/年产能，主要来源是乙烯装置及炼厂催化裂解装置副产C4馏分和乙烯二聚工艺。预计到2025年，国内有少量产能，乙烯三聚法生产的1–己烯在纯度、产率等方面比较可靠，国外的技术主要是由ChevronPhillips公司开发，国内是由中国石化于2007年实现全部用于PE生产。国内1-辛烯工业化生产长期处于空白，乙烯四聚工艺技术较先进，生产的1–辛烯产品含量在66%以上。国内多家企业正在对乙烯四聚工艺进行研究开发。2022年3月宁煤8000吨/年α-烯烃中试装置投产。总体来看，国内在1-丁烯的供应方面既不存在技术问题，也不存在产能问题；在1-己烯方面不存在技术问题，但供应能力较小；在1-辛烯的工业化方面基本上处于空白状态。而1-辛烯是POE的主流路线，中国POE长期未发展起来，与C8资源相对短缺、相关企业难以基于1-辛烯进行产品开发和产业布局有较强的关系。催化剂是烯烃配位聚合技术的核心。早期的乙丙橡胶弹性体通过传统的Z-N催化剂制备，目前乙烯/α-烯烃共聚物弹性体的工业生产用催化剂种类，已拓展至单活性中心的茂金属催化剂和新型后茂金属催化8/27 行业|深度|研究报告 剂。在乙烯/α-烯烃共聚物弹性体工业化生产中，催化剂的耐热性、共聚活性、共单体插入能力、共聚物分子量大小及分布对催化剂的选择都具有重要影响。Z-N催化剂无法有效提高共聚单体的含量和控制分子量分布。上世纪50年代，Ziegler率先利用TiCl4-AlEt3催化体系合成HDPE，随后Natta将TiCl3-AlEt2Cl催化体系应用于等规立构聚丙烯的制备，从而开创了Ziegler-Natta催化剂。DuPont公司最早开发了适用于溶液聚合的Z-N催化剂。该催化体系可以与乙烯生产C3~C12的α-烯烃共聚物，但密度只能做到0.915g/cm3。90年代Nova、DSM等公司针对DuPont溶液型Z-N体系催化剂进行了改进，乙烯单程转化率提升到90%，产品密度降低到0.905g/cm3。整体而言，传统Z-N催化剂由于自身的多活性中心特点，每种活性中心都有不同的聚合动力学特征以及不同的立构选择性，得到的聚合物分子量分布和化学组成分布均较宽，共单体的插入能力有限。α-烯烃的聚合活性远低于乙烯，提高共聚含量和规整性极度依赖催化剂。乙烯与α-烯烃结构相似，其配位聚合机理也类似。但由于取代基的存在，α-烯烃的聚合比乙烯更复杂。特别是高碳数α-烯烃，取代基会导致单体位阻增加，与催化剂活性中心配位和插入时需要更大的空间，而且聚合活性通常较乙烯低。随着α-烯烃链长的增加，聚合活性下降。丙烯聚合活性是乙烯的1%~20%，1-丁烯聚合活性是丙烯的10%~33%。此外，由于α-烯烃的不对称性，存在空间选择性。α-烯烃插入方式不同会导致聚合物的性能差异。这些都是催化剂设计需要考虑的因素。9/27 行业|深度|研究报告 茂金属催化剂解决了“活性”和“可控”的难题。茂金属催化剂由主催化剂和助催化剂组成，主催化剂是过渡金属原子与含有茂环(环戊二烯)的官能团配位形成的有机金属络合物。茂金属催化剂的迅速发展得力于Kaminsky等人在1980年发明甲基铝氧烷(MAO)助催化剂，该助催化剂为烷基铝的水解产物，与主催化剂组合显现出超高的乙烯聚合活性。与Z-N催化剂相比，茂金属催化剂在聚烯烃材料开发上的优势主要有：高聚合活性、窄聚合物分子量分布、均匀得共聚物组成分布、优异的共聚合性能、可耐受的共单体种类广。茂金属催化剂根据配体结构，可分为非桥联双茂金属、桥联双茂金属、桥联半茂金属 (含CGC)、非桥联半茂金属。陶氏化学的桥联半茂金属CGC打开了POE的大门。上世纪80年代Dow和Exxon公司几乎同时注册了桥联半茂金属催化剂专利。这种茂金属结构中含有一个茂环或取代茂环，通过一个桥基官能团与另一个杂碳原子基团连接。桥联单茂金属催化剂热稳定性好，在高温下共聚性能优异，特别适合高温溶液法生产乙烯/α-烯烃无规共聚物弹性体POE。由于此类催化剂共聚性能好，产品具有长支链结构，大大提高了POE产品的熔体强度和加工流变性能。Dow公司Stevens等人又将此类催化剂称之为限定几何构型催化剂(ConstrainedGeometryCatalyst:CGC)。桥联半茂催化剂的配体结构设计比双茂金属更多样化，可实现对聚合产物结构的精确调控。目前为止这类催化剂仍然是POE生产所使用的主要种类。多家日韩企业也在桥联半茂金属催化剂取得进展。Exxon公司1988年即注册了茂金属催化剂专利，涵盖了非桥联双茂和桥联双茂金属催化剂，在茂金属配体中引入桥基官能团将上下两个茂环连接，并通过变换茂环上的取代基结构，实现较好的聚合活性控制、产物分子量大小和分布控制以及对α-烯烃的立体选择性控制，为高α-烯烃插入量聚烯烃弹性体的工业合成奠定了基础。在Dow和Exxon之后，其他公司也注册了可制备乙烯/α-烯烃无规共聚物弹性体的桥联半茂金属催化剂专利，但真正应用于工业生产的很少。韩国LG化学将桥联半茂金属催化剂中氮原子桥联基团改为苯基桥联，获得了很好的催化效果，其结构与Dow的CGC极其相似，并于2009年成功开发了乙烯/1-辛烯无规共聚POE。日本住友合成了一种芳氧杂原子桥联的半茂金属催化剂，其热稳定性好，能在200℃以上的高温下保持高的催化活性、好的共单体插入能力。三井采用负载型双茂金属催化剂通过淤浆法或气相法得到密度0.88~095g/cm3的乙烯/α-烯烃共聚物产品。相对于溶液法生产的POE产品，三井生产的POE产品共单体插入量较低，强度大，但弹性和韧性相对差，透明性差，总体性能不如溶液法生产的POE。高温溶液聚合是POE难以绕开的工艺路线选择。目前POE生产的主流工艺均采用了高温连续溶液法，究其原因主要有两个。第一，弹性体难以以粒状在流化床反应器或淤浆反应器中流动，实现非均相聚合；第二，POE低熔点，其结晶区的聚合产物容易被溶剂溶胀而结团、粘连，进而使聚合反应无法继续进行下去。我国一些石化企业曾尝试在现有的乙丙橡胶装置上进行POE生产，但乙丙橡胶多采用钒系催化10/27 行业|深度|研究报告 剂，聚合温度只有约70℃，该催化剂不具备与1-己烯、1-辛烯烃等α-烯烃良好的共聚能力，改用共聚能力良好的催化剂，并在高温下进行聚合，装置压力会远远超过现有乙丙聚合反应器所能承受的能力，此类尝试以失败告终。因此POE聚合需要在聚合物熔点以上的温度进行均相溶液聚合。POE现有多种溶液聚合工艺。目前，知名的乙烯/α-烯烃溶液聚合生产工艺有加拿大NovaChemicals的Sclairtech中压溶液聚合工艺、美国ExxonMobil的绝热连续溶液聚合工艺、DowChemical的连续环管溶液聚合工艺。此外北欧化工、BASF、利安德巴塞尔、DSM、三井化学、住友化学、东曹集团、LG化学、SK化工等公司都有烯烃高温溶液聚合的催化剂专利。其中用于POE生产最主流的是陶氏的InsiteTM工艺和Exxon的ExxpolTM工艺。Exxon最早将茂金属催化剂成功用于溶液聚合。Exxon公司最早开发了绝热连续溶液聚合工艺。该工艺核心为连续搅拌釜反应器(CSTR)。该工艺采用LCST液相分离法，充分利用反应釜内聚合放出的热量和溶剂带走的热量，并且不需要额外的热量进行固液分离，节约了能耗，因而被称为绝热连续溶液聚合技术。该工艺采用高活性单活性中心催化剂，以C4~C10混合烷烃作溶剂，以C3~C10α-烯烃作为共单体，以氢气作为分子量调节剂，既可以生产聚乙烯塑性体，也可以生产聚乙烯弹性体，还可以生产丙烯、苯乙烯类共聚物。通过该工艺生产的产品密度介于0.85~0.93g/cm3之间。聚合物熔指在0.01~100g/10min之间，分子量分布指数小于3.0。该工艺在共单体的回收管道上安装多个共单体储罐，可以分别存储不同的共单体，因而允许生产过程中产品在EPR、EPDM与POE之间快速方便地切换。Dow环管溶液聚合工艺。陶氏利用其CGC催化剂技术，在传统烯烃淤浆环管聚合工艺基础上开发出了乙烯溶液环管聚合工艺。该工艺温度控制在聚合物熔点以上，通常管内聚合温度>100℃，压力控制在3.1~4.1MPa。该溶液环管工艺采用茂金属催化剂，以烷烃、异构烷烃、环烷烃、芳香烃作为溶剂，特别适合使用IsoparE作溶剂，使用于生产乙烯、丙烯、苯乙烯类共聚物、包括HDPE、LLDPE、POE、EPR、EPDM、乙烯/苯乙烯共聚物、苯乙烯类嵌段共聚物等。特别适合放热量高的乙烯聚合反应。乙烯单程转换率90%以上，相比于连续搅拌釜式反应器(CSTR)工艺，该溶液环管工艺最大的优点是传热效率高。由于传热效率高，反应温度的控制不再影响到聚合物浓度。高传热效率可使聚合浓度做到26%。制备聚乙烯弹性体分子量可以在1~100万之间任意调控，最佳值在6~50万，分子量分布介于1.5~15，最佳值2.0~6.0，密度可在0.855~0.895g/cm3之间任意调控。11/27 行业|深度|研究报告 四、产业供需格局 目前已有包括陶氏化学、Exxon、三井、SABIC-SK、LG化学等公司实现了POE的工业化生产。从历史上看有三个产能建设高峰，第一个是1990年代初，陶氏和Exxon率先开发出相关产品，陶氏在德州以及Exxon在路易斯安娜等地的首套POE装置投产，初期主要生产塑性体和弹性体产品。第二个产能建设高峰主要集中在2000-2005年左右，陶氏和Exxon为满足市场需求先后扩产或新建工厂，此外，三井新加坡装置也在这一时期投产，这一时期POE产能迅速扩张。伴随着全球汽车工业中EPDM产品被性能更优异的POE全面替代展开。第三个产能建设高峰发生在2015年前后，主要集中在韩国的装置顺利投产。2021年全世界范围内广义的POE产能(包括丙烯基弹性体等)约在200万吨，更侧重于乙烯基弹性体的狭义POE产能约158万吨。且一般而言POE生产装置往往与茂金属LLDPE等溶液聚乙烯产品装置共线，相当一部分装置并非全部产能专产POE弹性体。从供应结构来看，陶氏：2021年陶氏在全球产能占比达48%，一直以来居于主导地位。韩系：2015年以来韩国产能扩张较快，LG、SABIC/SK等企业产能份额快速提升，并有进一步扩产计划。Exxon虽有乙烯基弹性体产品，但近年来逐渐转向生产丙烯基弹性体产品。三井新加坡装置：三井位于新加坡装置自2005年投产以来，在新产品开发方面工作较多，其Tafma系类产品涵盖了EPDM和POE、POP在内的多系列产品，但产能新增方面相对较为保守。从区域来看，亚洲尤其是东亚地区已经成为全世界最大的POE相关产品生产中心，2021年东亚地区在全球POE产能中占比已达54%。这些国家产能在很大程度上均面向中国释放。12/27 行业|深度|研究报告 从全球需求总量来看，截至2021年全球POE类产品需求总量约在136万吨。2018-2021平均增速约在7%。从需求结构来看，近5年发生着显著的变化。2018年全球需求中汽车超过50%。但2018年以后，汽车领域需求逐年下降，至2021年下降至38%左右。从需求国家来看，传统上日本和北美各占POE总需求的1/3左右，这二者是主要的消费区域，其次为欧洲。但2017年以后中国需求量逐年大幅攀升，2021年在全球需求占比已超过45%。上述变化一方面是由于在2020-2021年期间全球汽车产量受疫情以及芯片等问题影响产量出现明显下滑，另一方面，近2年以来在光伏胶膜以及线缆、鞋材等非汽车领域出现了快速增长，产品渗透率也在提升，且中国这些领域均占有主导地位，2021年中国在光伏组建全球产量占比超80%，鞋材占比超过50%，汽车产量全球占比32%，这一趋势在未来一段时间或将持 由于国内没有POE的生产能力，中国消费POE全部来自于海外进口。主要基于2017-2022上半年除LLDPE之外的乙烯/α-烯烃共聚物进口数据进行分析。中国POE的供应有如下特点和趋势：2017-2022年POE需求先增量，后涨价。2017年至2022年间国内POE的需求变化可分为两个阶段。2017-2020年POE进口量快速提升，2021-2022年间POE进口量增速放缓，但价格迅速拉涨。2017年进口量约22.4万吨，2017~2020年间进口量逐年快速提升至2020年的58.9万吨，CAGR高达27.3%。但2020年以后进口量增速相对放缓，2021年进口量64万吨，2022年上半年进口量33万吨。但同期2021-2022年上半年期间进口价格快速上涨，从2021年1月的约14000元/吨，上涨至202213/27 行业|深度|研究报告 年6月的约24600元/吨。两个阶段的变化均反映了国内需求的迅猛增长，2021年-2022年上半年阶段的价格迅速上涨则反映出海外供应产能的短缺，对中国市场的供应不足。韩国货源占比显著提升，新加坡货源占比下滑。从历年进口数据可以发现，韩国货源所占比重从2017年的约20.8%，逐渐提升到2021年的36.7%。主要得益于2015年前后韩国两套装置投产释放产能。2019年韩国超过泰国成为最大的进口来源国。而位于新加坡的产能对中国供应的比重从2017年的约21%陶氏份额持续保持领先，韩国企业份额提升。分公司来看也能观察到类似现象，韩国企业所占份额提升明显。但美国企业(主要是Dow)则基本上保持了其在中国的市场份额水平。 2021年全球POE消费量约136万吨，其中汽车需求消费占比约38%，光伏需求消费占比约24%，2019-2021增速约6.6%。从历史数据来看，2007年全球消费量40万吨，2015年增加至75万吨，这一时期主要得益于汽车产量的快速增加。2021年中国POE消费量约64万吨，其中光伏领域反超汽车市场，成为最大单一市场。2021年光伏占国内POE需求比列为40%，汽车市场退居第二，占比为26%。而在2021年之前，汽车一直是POE国内最大的需求市场，以2017年为例，全年22万吨需求中，汽车领域需求占比达65%。在鞋材、线缆等领域的需求增长相对平稳。14/27 行业|深度|研究报告 POE在汽车中主要用于PP增韧。PP是性价比极高、综合性能优良的高分子材料，是在汽车中使用最多的塑料。根据卓创资讯和前瞻经济学人等机构数据，2021年平均单车用量58-78kg，汽车中包括前后保险杠、门板、仪表台、座椅等大量零部件均使用PP作为基材。但PP材料也存在收缩率大、低温脆性等缺点，导致其耐冲击性能差，制品易变形。在汽车工业中部分零部件通过将PP与弹性体共混改性后应用。汽车上早期主要使用EPDM作为对PP共混改性的弹性体，POE发明以后，由于其性能与EPDM相比具有耐老化、高冲击弹性、高硬度、高强度和高耐磨性等优势，POE逐渐全面替代EPDM在汽车中的应用。在汽车领域应用的POE一般要求流动性、冲击改善性好，密度要求在0.860g/cm3左15/27 行业|深度|研究报告 右，熔指要求在1.0~30g/(10min)。根据零部件部位不同，POE添加份数一般在8%~20%之间，单车POE用量平均在5-7kg左右。POE在汽车行业需求有待修复。从2020和2021年需求情况来看，受到芯片供应和疫情影响，全球和国内的汽车产量均有所下滑。叠加2021年以来POE价格因供应不足持续上涨，导致POE在汽车领域的消费量有所下滑。但预期随着汽车行业产量的恢复以及POE新产能投放后价格回落，POE在汽车行业的需求会逐渐修复。 POE胶膜与EVA胶膜相比性能优势明显。POE胶膜应用虽然于晚于EVA胶膜，但其性能在多体积电阻率、水汽透过率、耐老化性能、电势诱导衰减(PID)性能均优于EVA。根据CPIA的预测，未来几年，透明EVA及白色EVA胶膜市场占比将下滑，而POE和EPE胶膜市场份额将明显提高。POE是非常有前景的光伏胶膜材料。总体来看，未来几年POE粒子在胶膜粒子中的应用占比有扩大趋势。其原因有二，一是电池转化效率要求进一步提升，N型电池的理论转化率上线比P型电池更高，N型电池PID效应在受光面更敏感；二来电池功率不断增大，使得组件发热量增大、温度升高，对封装材料的耐热和耐老化性能提出了更严苛的要求。上述产业变革趋势都有利于POE需求的增长。根据中国光伏行业协会数据显示，截至2021年中国光伏组件产量已经达182GW，目前POE及共挤EPE胶膜的市场渗透率已经在27%-30%之间，截至2021年国内光伏胶膜POE需求在25-30万吨。根据相关对2022-2025年光伏组件产量逐年增长至325GW的增速预期，按POE(含EPE)的渗透率逐年提升至35%和45%两种情形进行了测算。结果显示，在保守情形下，国内POE胶膜需求将从2021年的26万吨左右增长至2025年的57万吨左右，在乐观情形下，POE胶膜需求量将达到73万吨左右。与2021年相比，POE在光伏市场需求增量分别为31万吨和47万吨。这意味着光伏领域2025年POE需求量分别是2021年需求的2.2倍和2.8倍。16/27 行业|深度|研究报告 除了汽车和光伏领域外，POE在包括鞋材发泡、防水卷材、热熔胶、线缆等领域也有着广泛应用。POE在鞋材中：发泡改性EVA增加穿着舒适感。POE发泡应用主要是对EVA进行改性，EVA共混POE发泡制作运动鞋中底。中底是运动鞋的核心部分，其作用是提供稳定性、缓冲和回弹，吸收运动中产生的冲击力以提供保护，并带来比较温和的脚感。EVA具有良好的柔软性、橡胶一样的弹性，是运动鞋中底广泛使用的材料。但EVA鞋底行走一定里程后脚感会变硬，因为EVA被反复踩踏后，泡沫中的空气被挤出，无法变回原来状态。POE本身可替代EVA单独发泡作为运动鞋中底，但EVA具有价格优势，POE更多作为EVA的改性材料。EVA共混POE发泡后的产品质量更轻，压缩回弹更好，触感良好，泡孔均匀细腻，撕裂强度高。SABIC、Dow和LG的多款POE牌号均可用于上述领域，用于各类运动鞋、凉鞋、拖鞋等。Dow还将OBC用于发泡鞋材，在安德玛等知名运动鞋品牌中应用。POE在防水卷材：改善EVA和HDPE的抗撕裂能力。EVA防水卷材主要通过物理共混改性制备，将EVA与一种或几种具有良好相容性的聚合物共混，加入抗氧剂、紫外光吸收剂等助剂制备而成。EVA防水卷材具有良好的机械性能、耐化学腐蚀、耐老化性能，且透明度高、柔韧性好、施工简便，广泛应用于高速公路、铁路隧道、民用建筑等土建工程的防漏防渗。将POE添加入聚合体系，可使卷材具备良好的回弹性和柔韧性等。POE分子量分布窄，在分子结构中可形成交联点并构成三维网络状结构，使得卷材在受到撕裂作用时，起到缓冲和分散应力的作用，增强材料抵抗裂纹或裂口破坏的作用。POE加入到HDPE的防水卷材中，也可以起到类似的提升卷材抗撕裂强度的作用。17/27 行业|深度|研究报告 POE用于包装和热熔胶。POE还作为PP/PE等包装材料的添加组分，广泛用于食品包装、工业包装等领域。POE良好的低温热封性能、热粘着强度和回弹性能，可加宽热封窗口温度又能提升膜的抗撕裂性能。POE的使用比例在5%~20%不等。POE还可代替EVA生产高档的热熔胶，产品无异味，低密度。POE用于线缆。POE具有优异的电绝缘性、耐臭氧、耐火、耐候、防老化等特性，交联效率高可代替EVA、EEA或EPDM用于非PVC电缆护套料绝缘。POE硬度和强度的变化率低可代替EVA或者与EVA并用来生产无卤阻燃电缆料。对尼龙和聚酯增韧改性。POE接枝后的应用，主要是对PA和聚酯类聚合物进行增韧改性。PA等线性聚合物的主链均由强极性的基团构成，具有良好的可加工性、力学性能、耐磨性、耐化学药品性、热稳定性等性能，但是该类聚合物缺口敏感性强、抗冲击性能差，需要对其进行增韧，以满足各种应用需求。POE与PA共混，是改善该类聚合物冲击性能的有效手段。 基于对汽车、光伏以及其他领域增长预期，我们对中国未来几年POE需求增长情况进行了模拟预测。预计POE和EPE在光伏行业的行业渗透率到2025年逐年提升至35%(保守)和45%(乐观)。同时其他各应用需求参考往年增速，保持在5%-10%之间。预计在光伏需求保守增长的情形下，2025年国内POE需求总量将增长至约98万吨/年，在光伏需求乐观增长的情形下，2025年国内POE需求将增长至115万吨。以上增长主要来自于光伏领域的贡献。2022年，全球POE(含POP)总产能超过180万吨/年，主要掌握在海外化工龙头企业手中，其中包括陶氏化学、埃克森美孚、北欧化工、三井化学、LG化学、SK集团和沙特基础工业公司。18/27 行业|深度|研究报告 近年国内也加快POE产业化进程，其中万华化学1000吨/年POE中试已完成，乙烯二期项目将新建40万吨/年POE产能；卫星化学1000吨/年α-烯烃中试线处建设阶段，未来还将建设10万吨/年α烯POE月30日，公司公告拟POE其中包括40万吨/年POE。同时，中石化所属天津石化、茂名石化，惠生工程、京博石化、鼎际得、诚志股份等也有相关产能建设 α-烯烃方面，目前国内1-丁烯生产技术主要为混合C4分离，其余部分采用丁烯异构化和乙烯二聚法生产。伴随着煤制烯烃和石油炼化一体化的发展，混合C4副产量不断增多，采用分离法生产1-丁烯的项目也在逐年增加。19/27 行业|深度|研究报告 目前国内1-己烯生产技术主要为乙烯三聚法，国内最早是由中国石化于2007年实现工业化，已成为国托油品制备α-烯烃中试分离项目已打通全流程，实现一次试车成功，填补了我国费托合成α-烯烃提纯技术的空白，标志着作为具有自主知识产权的费托油品制备α-烯烃关键技术取得了阶段性成果。 1–辛烯国内目前尚无可工业生产的企业，相关企业正对乙烯四聚工艺进行研究开发，大庆石化、卫星化学的相关项目正推进中。其中，卫星化学1000吨/年α-烯烃项目正建设中，其中包括700吨1-辛烯；荣盛石化公告的浙石化高端新材料项目中，包含35万吨/年α-烯烃建设计划；万华化学也有多项1-辛烯生产相关专利布局；同时，东方盛虹于2022年11月公告的盛景高端新材料项目中，拟建20万吨/年α-烯烃。2021年8月大庆石化3000吨级1-辛烯合成工业试验装置中交，实验成功后有望实现1-己烯5000吨/0吨+1-己烯2500吨/年的灵活切换。20/27 行业|深度|研究报告 2021年5月，中国石油和化学工业联合会发布的《化工新材料产业“十四五”发展指南》内容指出，将高端聚烯烃塑料2025年的自给率力争提升到近70%。目前万华化学POE已经攻克POE合成过程中的主要复杂技术工艺，已完成试生产1000吨/年中试项目，等待未来20万吨/年POE产能投产。此外，京博石化、茂名石化、斯尔邦石化、中石化、天津石化、惠生新材料、中国化学、卫星石化等均有投建POE装置的计划，部分企业小试或中试装置已经有重要进展，将助力国内POE行业步入国产替代。六、产业链及相关企业POE位于产业链中游，其上游主要核心原材料包括α-烯烃和茂金属催化剂。POE下游应用领域广泛，其直接改性PP材料后，可应用于汽车零配件、家电外壳和口罩领域；直接改性PE材料后，可应用于防水卷材和管材领域；与PA、PT共混，可应用于建筑、机械、电子、汽车和日用品领域；EVA共混POE发泡，可应用于运动鞋中底；作为单一材料使用，可应用于光伏封装胶膜领域。术壁垒正在逐步突破 21/27乙烯齐聚法为生产α-烯烃的主流工艺，国外企业掌握绝大多数技术路线。α-烯烃生产工艺主要包括乙烯齐聚法、石蜡裂解法、费托合成法等，乙烯齐聚法选择性高、产物杂质含量少，为α-烯烃目前最主要我国乙烯齐聚法工艺生产α-烯烃已有技术突破。根据《中国α-烯烃市场与技术现状》数据，α-烯烃生产工艺技术主要集中于雪佛龙、INEOS、壳牌、日本出光石化等几家公司且技术不对外转让。我国中石油、中石化等企业对α-烯烃生产工艺进行突破，大庆石化、燕山石化等已有1-己烯等成熟生产工艺。我们认为，以中国石化、中国石油及万华化学为代表企业对α-烯烃生产技术工艺进行持续攻关，其技术壁垒正在逐渐突破。 与传统的齐格勒-纳塔催化剂相比，茂金属催化剂具备较高优势。茂金属催化剂活性中心较为单一，聚合物单体在受限情况下反应，得到聚合物分子量分布相对较窄，催化剂可控性高，可根据下游需要调整催化剂从而调整反应产物。海外主流生产商形成专有的催化剂体系与生产工艺进行适配。海外主流厂商已经实现POE的工业化生产，基于自身工艺优势不断优化催化剂体系，形成专有工艺，陶氏化学采用CGC催化剂、埃克森美孚使用独有的Exxpol催化剂等。2009年陶氏化学CGC催化剂专利到期，陶氏化学、三井化学等对于非茂金属催化剂进行研发，拓展催化剂种类。22/27 行业|深度|研究报告 国内企业通过自研催化剂或与高效企业合作研发等进行技术突破。万华化学于2020年申请的《一种烯烃聚合催化剂、烯烃聚合催化剂组合物及制备聚烯烃的方法》，于2022年7月授予公开。京博石化、卫星化学与中国石化对α-烯烃或POE催化剂体系进行研发。根据《江苏斯尔邦石化有限公司800吨/年POE中试装置环境影响报告书》，目前东方盛虹通过外购催化剂基础原材料纯茂锆催化剂、助催化剂，并利用与国内科研院所合作自研的催化剂进行POE的生产试验。催化剂开发难度较大，国产催化剂体系亟待突破。茂金属催化剂在催化烯烃聚合上活性更高，并且能够通过改变自身的配位基组成及结构，进而调控产物的分子量分布、立构规整性、支化度等性质，为聚烯烃的高效生产提供了更便利的条件。国际主流POE厂家皆使用茂金属催化剂生产POE，茂金属催化剂技术难度较高，其生产需要使用易燃易爆等危化品助剂。随陶氏化学等催化剂专利到期，国产催化剂突破障碍减少，国内石化企业、催化剂企业有望实现茂金属催化剂的逐步攻关。、下游应用领域广泛，市场需求将持续增长POE下游应用广泛，主要包括汽车行业、光伏、聚合物改性、电线电缆等领域。据华经产业研究院数据，2021年我国POE于光伏领域应用占比为40%、汽车行业应用占比为26%，光伏应用已经成为POE最主要应用，POE在光伏领域中主要用于封装胶膜。汽车轻量化趋势推进，将带动POE需求缔造新增量。我国汽车产业仍处于快速发展中，POE应用至汽车零部件的制造，如：汽车保险杠、内饰、门板等，可以提升汽车零部件的性能，降低重量的同时可大幅度节约成本。有关资料显示，目前，国外汽车保险杠大部分已经采用POE弹性体进行共混改性，而国内仅有30%左右的保险杠材料采用POE弹性体。未来随着汽车轻量化的趋势不断推进，以及全球经济逐渐从疫情中走出，全球汽车工业的产能预计会出现较明显的增长，带动中国POE需求进一步增加。23/27 行业|深度|研究报告 POE胶膜将伴随光伏装机增长持续增加。光伏封装胶膜通常置于光伏组件的玻璃与太阳能电池或背板与太阳能电池之间，用于封装并保护太阳能电池，是光伏组件的关键材料之一。光伏封装胶膜按照基体材料可分为EVA胶膜、POE胶膜及EPE胶膜。POE在光伏领域有体积电阻率低、水汽透过率低、耐老化性能好，电势诱导衰减小等优点。在能源安全问题凸显以及技术进步推动下，光伏已经成为最有竞争力的可再生能源，未来几年光伏装机有望持续高增长。随着光伏行业的迅速发展以及封装材料的不断升级优化，市场对于POE胶膜材料的需求大幅增加，该领域将成为POE行业的需求增长点，且具备广阔的国产替代空间。企业 万华化学为我国综合性化工巨头，积极布局多元化新材料业务。公司主要以MDI为出发点，凭借优异的研发能力逐步拓展业务范围，现已拥有聚氨酯、石化、精细化学品及新材料多业务板块。公司以一体化为发展理念，降低生产成本。公司积极布局新材料及新兴业务板块，维持高强度资本开支积极扩张，新项目投产有望带动公司业绩持续增长。公司把握双碳转型战略机遇，布局多元化新材料业务，在已有的膜材料、香精香料、日用化学品、可降解材料等新材料布局基础上，不断加码锂电材料、风电用环氧树脂、光伏用POE材料。公司研发实力强劲，专利布局占据先机。从专利布局来看，公司近年来加大对高端聚烯烃的研发投入，涉及α-烯烃生产工艺、茂金属催化剂合成、POE生产工艺等全领域。公司在专利数量以及覆盖面上处于国内同行业的领先位置。POE中试项目进展处于行业前列。万华化学中试项目于2021年9月完成，在研发-中试-工业放大的流程中，其可以进一步积累工艺摸索经验，其项目中试产品可进一步在下游光伏胶膜、汽车改性塑料等领域进行验证，从而根据反馈进一步提升工艺水平。根据万华电子招标投标交易网，万华化学乙烯二期项目在2022年9月开始乙烯裂解装置及相关配套工程施工总承包项目的招标工作，对于乙烯项目辅助工程、芳烃抽提等项目等稳步推进。其中乙烯裂解为后续POE合成提供乙烯原材料、α-烯烃生产及POE装置合成项目做准备，为项目中最关键的子项目。 卫星化学是国内领先的轻烃产业龙头企业。公司是国内最大、全球前五大丙烯酸制造商，是国内第一家以丙烷为原料形成C3产业一体化格局的民营上市企业。公司集研发、生产、销售、物流于一体，涵盖从丙烯、聚丙烯、丙烯酸、高纯度丙烯酸，到丙烯酸酯、高分子乳液、高吸水性树脂等多个大类产品，集中发展低碳数产品。公司具备完整的乙烯产业链，积极推进在POE项目建设。公司乙烷制备乙烯相较于其他路线具有低成本的优势，C3产业链产业化一体化，稳扎稳打做好低碳数产品基本盘。公司依托产业链优势，加速布局新能源赛道，公司公告拟在连云港投建年产10万吨α-烯烃与配套POE项目，布局高端聚烯烃产业链。公司已经实现1000吨α-烯烃中试装置，10万吨POE项目加快实施。根据公司《连云港石化有限公司1000吨/年α烯烃工业试验装置项目》，此项目已经于2022年底建成，公司于2023年1月13日在深交所互动易平台上披露α-烯烃装置已经建成即将试生产，此项目已经于2023年1月30日取得环评批复。根据公司此项目环评报告，公司将通过已授权的自主研发的高活性高选择性专用催化剂生产1-辛24/27 行业|深度|研究报告 东方盛虹是全球炼化行业巨头。一家生产ePTFE膜、气凝胶等新材料供应商和解决方案提供商。公司是一家拥有自主研发及创新能力的新材料供应商和解决方案提供商，通过对ePTFE膜的改性及与基础吸音棉、高性能干燥剂、SiO2气凝胶等材料复合，不断为客户定制化地开发具有特殊声、电、磁、热、防水透气、气体管理、耐候耐化学等特性的组件产品。公司并购斯尔邦切入新材料领域。斯尔邦主要以甲醇为核心原料，生产丙烯腈、MMA、EVA、EO等高附加值烯烃衍生物，目前拥有30万吨EVA产能，且EVA后续有70万吨产能扩产规划。公司于2022年11月29日公告，拟斥资97.3亿元30万吨POE产能。POE项目建成后，公司将成为国内具备光伏封装胶膜材料EVA与POE两大关键材料的领先企业。公司POE中试项目已经完成。2022年9月28日，东方盛虹发布公告称，公司全资子公司江苏斯尔邦石化有限公司投资建设的800吨/年POE(聚烯烃弹性体)中试装置成功实现了POE催化剂及全套生产技术完全自主化，项目一次性开车成功，顺利打通全流程，产出合格产品，连续稳定运行。 荣盛石化为国内石化-化纤龙头企业。公司主要从事石化、化纤相关产品的生产和销售，布局从炼化、芳烃、烯烃到下游的PTA、MEG、PET、涤纶丝的完整产业链，公司在产品规模、产品质量、技术、设备及工艺方面拥有领先优势，是国内石化、化纤的龙头企业之一。公司拥有最大单体炼厂——浙石化。民营炼化企业逐步登上炼油产业链的历史舞台，国内炼油市场呈现三足鼎立局面，2019年地方炼化企业占据30%的炼油市场份额，中石化和中石