新型复合材料用环氧树脂产业市场前瞻

新型复合材料用环氧树脂产业市场前瞻环氧树脂行业产业链环氧树脂是指分子中含有两个以上环氧基团的一类聚合物的总称。它是环氧氯丙烷与双酚A或多元醇的缩聚产物。环氧树脂优良的物理机械和电绝缘性能、与各种材料的粘接性能以及其使用工艺的灵活性是其他热固性塑料所不具备的，它能制成涂料、复合材料、浇铸料、胶粘剂、模压材料和注射成型材料。据统计，2021年全球环氧树脂产能为537万吨/年，产量为373万吨，分别同比增长3．3%和4．5%。从生产装置分布区域看，中国（含中国台湾省）是全球产能最大的国家，总产能289．4万吨/年，约占全球总量的53．8%。我国高端环氧树脂需求量大，且大量依赖进口，据统计，2020年我国环氧树脂进口量达到40．48万吨，同比增长40．2%，2021年进口量有所下降，进口量为31．58万吨，同比下降22%。截至2022年1-4月我国环氧树脂进口量为8．65万吨，同比下降30．67%，出口量为3．04万吨，同比增长19．39%。2020年尽管遭受新冠肺炎疫情影响，但下游风电行业持续发力，风电叶片大量使用环氧树脂，发电机也有部分使用环氧树脂，以及电子电器等行业需求旺盛，带动环氧树脂需求大幅增长。环氧树脂行业的快速发展符合中国制造业的崛起，电子工业、汽车产业作为我国的支柱产业，与之配套的环氧树脂需求量大，船舶、海洋工业、集装箱工业也越来越需要环氧树脂，2021年我国环氧树脂表观需求量为155．45万吨，同比下降5．42%。2021年中国环氧树脂总产能约249万吨/年，同比增长7．6%。目前中国环氧树脂生产企业约50多家，其中液体环氧树脂主要集中在江苏，产能占比达到全国的50%左右，固体环氧树脂主要集中在黄山地区。风电叶片用树脂行业概况（一）风电叶片用树脂基本情况风力发电机组在恶劣的环境中长期不停运转，不仅要承受强大的风载荷，还要经受气体冲刷、砂石粒子冲击以及强烈的紫外线照射等外界侵蚀。在风力发电初期，由于发电机功率小，所需叶片尺寸也小，其质量分布的均匀性对发电机和塔座的影响并不明显，叶片的类型主要有木制叶片、布蒙皮叶片、钢梁玻璃纤维蒙皮叶片、铝合金等弦长挤压成型叶片等。随着风力发电机功率不断提高，安装发电机的塔座和捕捉风能的叶片也越做越大，叶片质量也越来越大，对叶片的要求也越来越高：质量轻且分布均匀，外形尺寸精度控制准确；具有最佳的疲劳强度和机械性能，能经受暴风等极端恶劣条件和随即负荷的考验；叶片旋转时的振动频率特性曲线正常，传递给整个发电系统的负荷稳定性好；耐腐蚀、抗紫外线照射和抗雷击的性能好；发电成本较低，维护费用最低。因此，轻质高强、耐蚀性好、具有可设计性的复合材料成为大型风机叶片的首选材料。生产大型风电叶片用复合材料主要有材料和工艺两方面，材料方面，目前主要用于生产风电叶片的复合材料为玻璃纤维增强树脂基复合材料，玻璃纤维增强材料用于提供结构足够的刚度与强度，基体材料有环氧树脂、不饱和聚酯树脂和环氧乙烯基酯树脂等。在风电叶片用基体树脂材料方面，目前市场上主要的叶片制造商均采用环氧树脂作为叶片灌注成型的基体材料，有少数厂商采用乙烯基酯树脂或不饱和聚酯树脂。从功能角度来说，环氧树脂、乙烯基酯树脂或不饱和聚酯树脂均是作为风电叶片制造的基体材料，与玻璃纤维或碳纤维复合后成为复合材料，用于风电叶片的灌注成型。环氧树脂被广泛应用于叶片的生产制造主要是因为其具有良好的力学性能、耐化学腐蚀性和尺寸稳定性，更有利于叶片在严苛的环境下保证运作效率和使用寿命。就工艺而言，传统叶片制造采用手糊工艺容易导致叶片含胶量不均匀、树脂对纤维的浸润性不良或固化不完全而出现裂纹、断裂和变形等问题，对于人工操作要求极高，产品质量亦不稳定，目前真空灌注成型工艺（VARTM）作为生产玻璃纤维复合材料的主要成型工艺被广泛运用。（二）风电叶片用树脂需求情况风电叶片用树脂的需求主要受风电行业的需求影响，具体由新增风电装机容量所决定。1、全球风电装机容量概况（1）全球年新增风电装机容量维持高水平，累计风电装机容量逐年增长随着世界各国对环境问题认识的不断深入，以及可再生能源综合利用技术的不断提升，近年来全球风力发电行业高速发展。根据全球风能理事会的统计数据，2021年全球新增风电装机容量为93．6GW，为历史第二高年份；全球风电累计装机容量达到837GW，同比增长12．4%。（2）全球新增风电装机容量主要集中在中美两国2021年，全球新增风电装机容量前五的国家分别为中国、美国、巴西、越南和英国，占全球风电当年新增装机容量的比例分别为51%、14%、4%、4%和3%。中美两国占全球风电新增装机容量比例合计已接近65%。2、我国风电装机容量概况（1）我国累计风电并网装机容量持续增长根据中国电力企业联合会统计，2020年中国新增风电并网装机容量71．67GW，较2019年增长178．65%；累计风电并网装机容量281．53GW，较2019年增长34．61%。2021年，我国风电行业进入到了平价发展的第一年，自2021年1月1日开始，新核准的陆上风电项目全面实现平价上网，国家不再补贴。虽在碳达峰、碳中和目标下风电行业发展乃大势所趋，但随着国家补贴逐步退坡，抢装潮之后的短期内，风电行业的新增装机量将会低于2020年。受此影响，2021年中国新增风电并网装机容量47．57GW，较2020年下降33．63%。2021年中国累计风电并网装机容量328．48GW，较2020年增长16．68%。（2）我国海上风电机组增长较快因海上风力资源丰富且风源稳定，将风电场从陆地向海上发展在全球已经成为一种新趋势。海上风电的优势主要是风速较陆上更大，风垂直切变更小，湍流强度小，有稳定的主导方向，年利用小时长。此外，海上风电不占用土地资源，且接近沿海用电负荷中心，就地消纳避免了远距离输电造成的资源浪费。近年来，我国海上风电机组年新增装机量迅速增加。根据GWEC发布的《GLOBALWINDREPORT2022》，2021年全球海上风电新增装机容量21．1GW，其中，中国在海上风电年新增装机容量方面居世界首位。根据国家能源局数据，2021年我国海上风电新增装机16．90GW，海上风电呈现高增长态势，2021年中国海上风电占中国风电新增装机的比重35．53%。未来，在我国大力开展产业结构和能源结构调整、加快实现高质量发展和绿色发展的背景下，我国海上风电将实现持续快速发展。（3）我国风电机组不断向更大容量发展近十年来，我国年新增风电机组不断向更大容量发展，2014年以前单位容量为1．5-2MW的风机为市场主要新增机型，直至2015年被单位容量为2．0-2．5MW风机反超。2018年，单位容量为1．5-2MW的风机占当年新增风机比例已降至4%，而容量为2．0-2．5MW的风机占比则提升至73%。此外，容量为3MW以上风机占比也由2011年的4．5%迅速增长到2018年的13%。（4）我国风电整机制造企业的市场集中度呈现提升趋势近年来，我国风电整机制造企业的市场份额集中趋势明显，排名前五的风电整机企业新增装机市场份额合计从2013年的54．1%增长到2019年的73．5%。经过多年的发展，我国风电整机企业中的前三名企业的装机容量占比已远远超过第四名和第五名，前三名风电整机企业的装机容量占比合计已达62．6%。（5）我国风电行业长期发展趋势向好，未来增长空间仍较大到2030年，中国单位国内生产总值二氧化碳排放将比2005年下降65%以上，非化石能源占一次能源消费比重将达到25%左右，森林蓄积量将比2005年增加60亿立方米，风电、太阳能发电总装机容量将达到12亿千瓦以上。2022年1月，国家发展改革委、国家能源局印发《十四五现代能源体系规划》，规划提出，①到2025年，非化石能源消费比重提高到20%左右，非化石能源发电量比重达到39%左右。②全面推进风电和太阳能发电大规模开发和高质量发展。据此，2030年我国风电、太阳能发电总装机容量较2019年二者合计414GW的规模仍有较大增长空间。风电作为新能源，作为实现碳达峰、碳中和目标的重要手段之一，风电行业发展趋势向好，未来增长空间仍较大。随着风电市场的兴起和技术的发展，与国外产品相比，国产树脂和胶粘剂在拉伸、抗冲击、剪切等关键性能上与国外产品相当，能有效降低风电叶片的成本，具有一定的竞争优势，将有效促进我国风电产业的发展。环氧树脂简介行业特点和发展趋势环氧树脂是指一种含有两个或两个以上环氧基团的高分子化合物，是环氧氯丙烷与双酚A或多元醇的缩聚产物。环氧树脂具有力学性能高，内聚力强、分子结构致密，粘接性能优异，固化收缩率小，绝缘性好，防腐性好，稳定性好，耐热性好等特点，被广泛应用于复合材料、涂料及胶粘剂以及电子电气等各个领域。环氧树脂行业产业链情况及发展态势（一）环氧树脂产业链状况1、环氧树脂上游原材料价格主要受国际原油价格、市场供求等因素影响生产特种配方改性环氧树脂的主要原材料为基础环氧树脂、固化剂、稀释剂和其他添加剂等化工原料。由于基础环氧树脂的主要原材料主要是通过石油炼化深加工后获得，所以间接受到原油价格的影响较大。此外，2016年以来我国实施的供给侧改革、环保标准的提高等在客观上导致部分化工原料生产厂家限产、停产，较大程度影响了基础环氧树脂的供应格局及市场售价。2、树脂基复合材料应用广泛复合材料是人们运用先进的材料制备技术将不同性质的材料组份优化组合而成的新材料，复合材料必须由两种或两种以上化学、物理性质不同的材料组份，以所设计的形式、比例、分布组合而成，各组份之间有明显的界面存在，复合材料具有结构可设计性，可进行复合结构设计，复合材料不仅保持各组份材料性能的优点，而且通过各组份性能的互补和关联可以获得单一组成材料所不能达到的综合性能。复合材料由增强材料和基体材料构成，其中基体材料又分为金属和非金属两大类，金属基体材料常用的有铝、镁、铜、钛及其合金，而非金属基体材料主要有合成树脂、橡胶、陶瓷、石墨、碳等。树脂基复合材料也称纤维增强塑料，是以树脂作为基础材料，用纤维增强得出的一种复合材料，其具备生产容易、能耗较低，且强度较高等特点，属于性能优异的新型节能环保材料，可替代传统金属材料进行加工生产，符合国家可持续发展战略，应用前景广阔，目前应用比较广泛的树脂基复合材料为玻璃纤维复合材料，俗称玻璃钢。随着复合材料工业技术的飞速发展，得益于具备质轻密强、成型易、稳定性强、耐腐蚀、质感美观等优良特性，树脂基被越来越多的复合材料制造企业青睐。当前，以树脂基复合材料为代表的新型复合材料已被广泛应用于石油化工、电子家电、交通汽车、航空航天、能源工业等多种行业。（1）环氧树脂风电行业应用风力发电是重要的清洁能源，其开发利用受到世界各国的重视。随着风电的技术进步和规模化发展，推动了风电开发成本迅速下降，风电的经济性在很多地区已与常规能源发电基本相当。许多国家把大规模开发风电作为应对气候变化、改善能源结构的重要选择。经历了多年发展，我国风电累计并网装机容量已从2009年的17．60GW上升到2021年的328．48GW，年均复合增速达27．62%。此外，我国风电在电源结构中占比持续提升，2021年我国风电累计并网装机容量达到328．48GW，同比增长16．68%，占全部发电装机容量的13．82%；风电发电量6，556亿千瓦时，同比增长40．54%，占全部发电量的7．83%。（2）环氧树脂电子电气元器件应用电子电气元器件是工业现代化的基础。为了保证电子电气元器件正常工作，通常都要进行封装保护。在半导体技术飞速发展的现阶段，封装已不仅仅关系到元器件的绝缘问题，而且对元器件的尺寸、热量散发以及成本都有很重要的影响，封装方式已成为影响电子电气元器件性能的一个重要的方面，因此，采用合适的封装材料至关重要。目前电子电气绝缘封装的主要原材料是环氧树脂。因为环氧树脂固化后具有优良的耐热性、电绝缘性能、密着性和介电性能，能够满足电子电气绝缘封装的基本要求；同时，环氧树脂配方中如选择不同的固化剂、促进剂或助剂，可以制成各种性能的封装材料，以满足元器件和集成电路的不同要求。（3）环氧树脂交通运输行业应用新能源汽车、大巴以及轨道交通等对材料的安全、阻燃、气味、环保等特性有较高要求，而环氧基复合材料因具有质量轻、强度高、耐腐蚀、耐疲劳、材料各项物性、可设计性强等特点，恰恰满足了这些要求；此外，环氧基复合材料与同体积的铝合金构件相比减重明显，由其制作的主承载车身结构件，不仅可大大提高汽车的安全性，还能有效降低能耗、提高经济性，同时还可改善美观性，目前已应用于生产包括整车外壳、内饰件、引擎盖、电池包等汽车零部件以及轨道交通的车头、仪表台、大梁、侧裙等部分。根据中国汽车工业协会统计数据，我国汽车销量从2008年的938万辆增长至2021年的2，627．50万辆，复合增长率达8．25%。根据中国汽车工程学会、德国汽车工业协会联合编著的《中德电动汽车合作发展报告》，近年来，我国新能源汽车发展迅速，自2015年起，已连续五年产销量居世界首位。新能源汽车主要由电动技术与复合材料两个方面组成，其中复合材料主要满足汽车轻量化要求，即在保证汽车强度和安全性能的前提下，尽可能降低整车质量，从而提高汽车动力性，减少能耗。碳纤维复合材料是用于交通运输的理想材料，其主要优势在于强度重量比和刚度重量比，比重不到钢的1/4，而其拉伸强度一般都在3，500Mpa以上，是钢的7-9倍，拉伸模量为23，000-43，000Mpa，也高于钢。碳纤维复合材料还拥有较高的抗腐蚀性，其使用寿命明显长于金属材料，无须昂贵的防腐蚀保护措施。此外，碳纤维复合材料具有非常卓越的能量吸收性能，在柱式撞击和侧面撞击试验中，碳纤维复合材料均表现出优越的安全性能。（4）环氧树脂体育休闲行业应用树脂基复合材料由于具有优异的强度重量比、耐高温和耐腐蚀等性能，被广泛应用于羽毛球拍、网球拍、高尔夫球杆、赛艇等体育用品。（5）环氧树脂高压气瓶高压管道行业应用复合材料缠绕产品是能够最大发挥复合材料强度的结构形式，具有强度高、重量轻、抗疲劳、耐腐蚀、寿命长等突出优点。其中用缠绕技术制造的压力容器在天然气储存及运输方面具有广泛的市场。（6）环氧树脂新型显示屏行业应用随着电子产品不断深入人们生活，显示屏成为大家每天接触最多的物品。从早期的等离子显示屏，到LCD显示屏，再到OLED显示屏，屏幕技术不断更新，显示效果越来越好，人们对显示屏性能的预期也越来越高。（二）环氧树脂行业未来发展趋势随着碳减排成为全球大趋势，已有30多个国家相继明确碳中和目标，将有效助推新能源行业的发展。根据国家发改委、国家能源局发布《能源生产和消费革命战略（2016-2030）》，目标为到2030年，非化石能源发电量占全部发电量的比重力争达到50%，相较现阶段30%左右的占比情况，非化石能源发电量占比仍有增长空间。2021年3月13日，十三届全国人大四次会议通过《中华人民共和国国民经济和社会发展第十四个五年规划和2035年远景目标纲要》，规划指出，加快发展非化石能源，坚持集中式和分布式并举，大力提升风电、光伏发电规模，加快发展东中部分布式能源，有序发展海上风电。风电行业单机容量大型化的发展已成为必然趋势，大兆瓦、高可靠性、高经济效益的风电项目整体解决方案在市场上的认可度高，具备大兆瓦机型产品能力的整机厂商在未来将更具市场竞争力。风电技术进步是单机容量大型化的基础，单机容量大型化将有效提高风能资源利用效率、提升风电项目投资开发运营的整体经济性、提高土地/海域利用效率、降低度电成本、提高投资回报、利于大规模项目开发，而风电度电成本又是平价上网政策稳步推进的重要基础，平价上网政策也将加速促进风电降本和大兆瓦机型的开发。随着陆上风电平价化发展，市场对风电叶片的利用效率将有更高要求，风电叶片不断向大型化发展已成为必然趋势。在相同长度叶片下，使用玻璃纤维作为增强材料的叶片重量显著大于使用碳纤维作为增强材料的叶片重量，一定程度上影响风电机组的运行性能和转换效率。传统玻璃纤维制成的复合材料已逐渐暴露出一定缺点，例如弹性模量和层间剪切强度比较低，长期耐温性差容易老化，材料的质量密度比较大等。随着发电机组向大型化发展，风机的叶片长度不断增加，越来越重的叶片对发电机和塔座也提出了更苛刻的要求。相同叶片长度下，采用碳纤维复合材料制作的重量远远低于玻璃纤维复合材料制作的重量。叶片质量的减小和刚度的增加，可以有效改善叶片的空气动力学性能，降低叶片对机塔和轮轴的负载，风机的输出功率更平滑更均衡、运行效率更高，更有利于风机的风力收集。技术发展趋势上，风电叶片未来将会着重于产品容量逐渐提升，无论是陆上风电与海上风电均会向大型化发展。现阶段风机主流容量为2-4MW，未来小容量风机将逐步淡出市场，朝向大型化风机发展。近年来，风电机组朝着单机大容量方向持续发展。随着复合材料工业技术的飞速发展，得益于具备质轻密强、成型易、稳定性强、耐腐蚀、质感美观等优良特性，树脂基被越来越多的复合材料制造企业青睐。当前，以树脂基复合材料为代表的新型复合材料已被广泛应用于石油化工、电子家电、交通汽车、航空航天、能源工业等多种行业。目前新能源汽车发展路径主要为电动汽车和氢燃料电池汽车，而电动汽车技术已非常成熟，使用成本较燃油汽车更低，随之而来的是其市场占有率在逐步提升，随着我国对巴黎协定的执行，未来电动汽车前景看好。真正意义上零排放的氢燃料电池汽车研发也在不断深入，2020年日本丰田推出第二代氢能源汽车MIRAI，其在产品性价比上有了较大提升，同年，我国财政部、工信部、科技部、发改委和国家能源局等五部委也联合发布了《关于开展燃料电池汽车示范应用的通知》，自2020年开始的4年示范期内，采取以奖代补方式，对入围示范的城市群按照其目标完成情况给予奖励，奖励资金由地方和企业统筹用于燃料电池汽车关键核心技术产业化，人才引进及团队建设，以及新车型、新技术的示范应用等。随着国家大力支持发展氢燃料电池汽车技术，相信氢燃料电池汽车将逐步走进生活。未来新能源汽车在储氢气瓶和复合材料方面的需求将有较大提升。小间距LED通过缩小灯珠间距实现更细腻的显示效果，且具备无缝和寿命长等优点，近年来从室内显示向室外进军，形成对LCD和DLP拼接屏的替代趋势。技术进步和成本下降推动小间距LED性价比持续提升，叠加供给侧改革的持续推动，国内小间距LED市场从2015年开始快速增长，并从专显市场向商用、民用市场不断渗透；海外市场对小间距的需求则从2018年开始提速，进一步拓宽小间距LED潜在市场空间。Mini/MicroLED在小间距LED的基础上进一步缩小芯片间距和芯片尺寸，是小间距LED进一步精细化的结果，被认为是未来显示技术的主流趋势和发展方向。受技术和成本限制，目前MicroLED量产存在困难，因此技术门槛相对较低的MiniLED成为突破口。当前MiniLED应用以作为背光方案为主，搭配量子点膜片或者量子点墨水，具备的较好的色转换和有效的色域增强，作为背光的同时，更可实现多分区控制，减少漏光及降低能耗，目前逐渐广泛应用于超高清大尺寸电视、高端显示器和电竞笔记本等终端产品。2019年以来，以苹果、三星、华星光电为代表的国际大企业陆续发布Mini/MicroLED产品，对市场产生引领示范效应，有望充分拉动行业需求。电子封装用环氧树脂电子封装用环氧树脂系列产品在电子器件封装、蓄电池封装、LED封装等方面具有重要的用途，在电子元器件的生产、组装部件灌封等方面发挥着重要作用，电子封装环氧树脂的使用有利于提高电子元器件的抗冲击震动、防尘防潮、电绝缘导热的能力。我国环氧电子封装胶低端市场的生产企业为中小型企业，整体产能过剩、利润率低；少数拥有自主知识产权的国内企业，具有一定的技术积累，可以生产较高技术含量和较高利润率的产品，逐步占据了中高端市场；而高端市场主要是国际化工巨头占据，他们拥有强大的研发能力和品牌优势，通过在国内建立合资企业或生产基地，占据着高端市场。预计未来，随着环保及安全检查的要求，大量环保不达标或不能达到安全标准的企业会持续退出市场。在安全、环保的政策推动下，我国电子封装用环氧树脂行业竞争将会逐步向集中格局转变，小而多的中小型企业将很难在利润率低的低档产品市场中生存，规模化将是未来发展的趋势。环氧树脂市场竞争格局我国虽然已经成为世界大的基础环氧树脂生产与消费国，但我国基础环氧树脂生产厂商发展较先进国家晚了几十年，因此目前中国大陆基础环氧树脂生产厂商的产能与全球行业龙头相比仍然有差距。与发达国家相比，我国环氧树脂行业分散偏多，行业集中度相对较低，行业内尚没有具有绝对规模优势的生产厂商，而发达国家各国的环氧树脂生产厂家一般为几家或十几家，行业集中度较高。另外，随着环氧树脂应用技术的发展，对环氧树脂的性能、物理指标等提出了更高的要求，环氧树脂的生产技术、产品质量及技术服务也在不断地提高。但国内环氧树脂生产企业大多研发能力较低，投入产品开发的资金很少，导致环氧树脂品种单一，绝大部分为常规环氧树脂，其他功能性环氧树脂很少，总体质量距国际水平有一定差距。目前，普通通用型环氧树脂占国内环氧树脂总产量的绝大部分，高端应用型环氧树脂的比例较小，这造成国内市场上一方面普通通用型环氧树脂供大于求，竞争激烈，产能利用率不高；另一方面电子元件封装专用、覆铜板专用、功能性粉末涂料、电工浇铸和汽车底漆等对适用性、稳定性要求较高的高端应用型环氧树脂供不应求，大量依赖进口，国内企业需要面对来自国际环氧树脂企业的强烈冲击。环氧树脂的发展，生产将趋向集中、规范、环保，产品将趋向系列化、功能化、多样化发展，要能迅速、及时地满足客户应用场景特定的需求，能根据客户新的应用领域、新的