聚苯乙烯树脂的研究与应用

聚苯乙烯树脂的研究与应用

聚苯乙烯（ps）是具有相同产量和消费的普通树脂，可作为聚氯乙烯、聚氯乙烯和丙烯的原料。聚苯乙烯主要有三个品种:通用型(GPPS)树脂、耐冲击型(HIPS)树脂和发泡(EPS)树脂。1技术法规和产品1.1结论:中方有增长态势,西方光学级:液晶电视的分光板一直采用有优异光学性能的丙烯酸树脂,但吸湿引起的变形问题日趋明显,因而改用低吸湿、低成本的PS。在光学应用领域要求有严格的色彩控制,进行高品位品牌的开发。高耐热型:由于采用传统PS制作的微波炉加热用容器,其耐热性不足而容易发生变形。日本聚苯乙烯公司的“G9001”是通过共聚技术开发的。软化点较传统的PS约高20℃的聚苯乙烯,能适合上述用途。在光学用途上,随着液晶电视的薄型化,光源和分光板间的距离变小,而分光板要求耐热性。新开发的“G9001”已开始用于该用途。建材用隔热材料等一直以来是用高耐热性的氨基甲酸乙酯树脂生产的,而具有优异发泡性、加工性和更高耐热性的PS的开发,成为持续研究的课题。透明高抗冲级:传统的HIPS材料由于橡胶成分和PS折光率的不同而不透明。日本聚苯乙烯公司开发的“SX系列”通过共聚合技术,调和橡胶成分和PS的折光率而实现了透明化。“SX系列”HIPS可用于家电构件的注塑、专用胶带、胶卷盒等电子包装材料的制作。传统饮料瓶商标使用的是聚氯乙烯树脂,基于环保角度考虑,现在使用聚苯乙烯树脂。这种商标采用加热收缩薄膜,但为突出其高级感,印在透明薄膜的背面。从废弃时易剥离的立场出发,要求商标容易剥离。目前,正在开发不仅具有透明性、热收缩性,并具有耐油墨性、易剥离性的透明HIPS系材料。耐药品级:PS是非结晶的,较结晶性聚丙烯树脂等耐药品性能低。特别是家用方面,洗面奶、护发材料等较易粘附在上面。因此,提高其耐药品性的要求强烈。在提高耐药品性的技术上,具有可制约HIPS的橡胶粒子直径分布的技术和与其他结晶性树脂的合金。日本聚苯乙烯公司开发的“UP系列”实现了耐药品性的提高,有望用于家用领域。环保要求:聚苯乙烯树脂产品也从各种角度研究环境对策技术,例如,以节省资源为目的的薄壁化产品、与非石油原料(例如聚乳酸等)的合金。PS与聚乳酸(PLA)的合金化技术,是一种通过互溶和结晶化技术形成稳定的微分散结构,继而开发出与HIPS具有同等性能的技术。1.2替代聚氧乙酸钠ps-pa在淘汰破坏臭氧层物质时,重点关注的是产品的臭氧消耗潜能值,出现了一批含氢氯氟烃作为替代品,国际社会现在不只是把目光局限在臭氧消耗潜能值了,温室效应影响指数成为了新的关注点。而这一关注点恰恰是含氢氯氟烃产品的弱点。研究表明,含氢氯氟烃产品的温室效应影响指数是二氧化碳的成百上千倍。含氢氯氟烃占聚氨酯泡沫行业发泡剂用量的70%～80%。因此,聚氨酯行业淘汰该产品的任务极为艰巨,对该产业是个严峻考验。欧美国家采用的替代品主要是氢氟烃、戊烷系列产品、水发泡等。但在这些替代品中,或价格过高,或适用范围窄,都不能成为理想的替代品。在挤出PS泡沫行业,经过论证和筛选,二氧化碳发泡技术和碳氢发泡技术成为两个重点替代方案。与含氢氯氟烃相比,二氧化碳的温室效应小很多,对臭氧层无破坏,作为发泡剂使用还可以被固定在泡沫产品中。又因其价格低廉,在各类替代方案中受关注程度非常高。但其弱点在于导热系数大,对产品的绝热性能造成影响。碳氢技术采用的烃类发泡剂不破坏臭氧层,温室效应略高于二氧化碳,但是在生产、运输和使用过程中存在易爆等安全问题。2010年北美地区全面禁止在挤出PS泡沫行业中使用含氢氯氟烃作为发泡剂。越来越多的公司开始研究含氢氯氟烃的替代技术。北美地区的挤出PS泡沫生产商欧文斯科宁公司替代技术产品已经面世。欧文斯科宁公司是北美地区挤出PS的主要生产商。该公司目前一些产品已经改用氢氟烃混合物作发泡剂,并已于2009年6月开始在美国供应。1.3环保节能型core发泡技术美国陶氏化学旗下的Styron公司2011年3月9日宣称,研发成功的CO2RE发泡技术,可以降低塑料包装生产企业的原材料消耗。这项技术采用物理发泡剂,生产带有发泡芯层的聚苯乙烯板材。公司内部测试表明,该项技术可以减少发泡产品的密度接近20%,而且,还有进一步降低的可能。此项CO2RE发泡技术已获得专利许可,而且还可以低成本在现有生产线上应用。虽然该技术最初是基于Styron公司的A-Tech聚苯乙烯树脂设计的,但也能用于其它聚苯乙烯树脂,且该专利许可协议也允许用户选择不同树脂来源。澳大利亚从事包装和食品服务的Rema工业服务公司引入了此项技术,2010年10月,该公司第一条CO2RE生产线也已投产。据Rema公司预计,他们的塑料盘生产线采用CO2RE技术后可节约20%～25%的原材料,塑料杯生产线的原材料消耗将降低约10%,相当于每年节约原材料约500吨。Styron声称,这项技术具有为其客户降低直接原材料成本的潜在可能,而且,在废物处理税收方面,还可进一步获得好处。1.4纳米纤维素在模塑中的使用美国农业研究服务中心(ARS)分析认为,基于玉米淀粉的泡沫总有一天会替代PS泡沫。美国ARS西部地区研究中心正在推进二种工艺过程,一是使生产的产品类似于发泡聚苯乙烯,另一是发展纤维增强泡沫。在前者的过程中,玉米淀粉粉末与增塑剂和约20%的水相混,并通过挤出机产出固体纤维素,这一材料经干燥和造粒,然后使颗粒预膨化,放入模具并加热至120℃可形成模塑形状,如杯子或包装材料。在第二种过程中,来自木浆的纤维素纤维在约100℃下分散在含水的淀粉浆液中,混合物被冷却,入更多的淀粉以及增塑剂,将这一材料进行挤压并造粒。在这种情况下,颗粒在第二挤压机中在约170℃下被熔融,来自挤压机的物料因突然的压降而成为发泡泡沫纤维素。在商业化过程中,这种材料可被挤压成板,这种材料经加热和加压可生产薄板或其他容器。该技术的优点是,它可使用廉价的从谷物、土豆或小麦得到的淀粉,缺点是,这种材料“看起来像聚苯乙烯”,但它能吸收水分,为此,研究人员正在寻求一种合适的防水涂料作为持续开发的组成部分。2世界市场分析2.1聚苯乙烯ps美国析迈石化咨询公司(CMAI)2010年5月中旬表示,当前全球PS市场供应过剩达到400万吨/年。全球两大PS生产商巴斯夫和陶氏化学公司正在退出该市场。CMAI表示,全球PS市场的黄金时期出现在1994年,当时产能利用率达到90%,如今要恢复这一产能利用率水平,需要关闭400万吨/年的产能。CMAI对世界聚苯乙烯和发泡聚苯乙烯市场进行分析认为,除了西欧、北美和日本的市场呈下降态势外,亚洲对整个PS的需求也无增长,在前4年内,东北亚地区的需求持续下降。近年来因需求停滞不前而使PS生产商进入产业重组期。中国仍保持是世界最大的EPS市场,占世界EPS需求的32%。耐用消费品部门对PS的需求疲软,这一态势并将继续,尤其在建筑行业。析迈公司(CMAI)2011年4月中旬指出,聚苯乙烯在与苯乙烯原料的关系上发生了重大变化。聚苯乙烯在2000年时占世界苯乙烯需求量的比重为49%,而在2010年仅为39%。到2015年,其市场份额预计将进一步降至37%。2011年5月26日在日本福冈召开的2011年亚洲石化工业会议(APIC)传播的信息表明:PS仍然是供大于求,特别是在亚洲。在欧洲,PS市场随着能力的合理化而有所改善。全球PS市场目前约为1050万吨/年。目前能力约为1400万吨/年,但在四年下降后现又重拾升势。2.2中方ps与其他对比世界非可发性聚苯乙烯的生产能力主要集中在东北亚,其次为北美、西欧、东南亚和南美等地。陶氏化学以16.3亿美元的价格向私募公司BainCapital出售了旗下年销售收入达到50亿美元的Styron苯乙烯类产品业务。陶氏在张家港的12万吨/年PS装置无限期关闭;三井化学和住友化学解散其合资企业日本聚苯乙烯公司(JPS),并退出PS业务;三菱化学也从其与旭化成、出光兴产的合资公司———聚苯乙烯日本公司(PSJapanCorp)退出;巴斯夫关闭路德维希港8万吨/年PS装置等。而诺瓦化学公司与英力士公司扩展了其欧洲合资企业诺瓦亿诺公司,已进入美国,将其北美的苯乙烯和PS资产组合在一起。该合资企业重新命名为英力士诺瓦公司,从其北美的业务联合预计可实现节约5000万美元。陶氏化学公司与雪佛龙菲利浦斯化学公司在美国组建合资企业经营苯乙烯产品。美国PS能力主要由英力士诺瓦合资公司掌控,该公司已于2007年底闲置了在加拿大魁北克省蒙特利尔的5.4万吨/年PS资产,并于2008年1月闲置了在美国俄亥俄州Belpre的10万吨/年结晶状PS装置。德国巴斯夫公司在德国路德维希港的8万吨/年PS装置已关闭,使其在欧洲的PS生产能力减至54万吨/年。巴斯夫公司也将其在韩国蔚山的32万吨/年苯乙烯单体装置出让给了韩国SK能源公司。亨斯迈公司于2009年9月宣布,于年底关闭其在澳大利亚WestFootscray的苯乙烯装置,并于2010年初关闭位于该生产基地的PS和EPS装置。该苯乙烯产品业务2008年亏损近2400万美元。澳大利亚苯乙烯产品生产基地是亨斯迈公司业务中仅存的通用聚合物生产装置。欧洲有一些过剩产能,低效益的装置会面临关闭。不过,奥地利Sunpor公司将于2013年使EPS能力增加两倍至17万吨/年,从而使EPS总产能上升至约24万吨/年。总部在瑞士的英力士NOVA公司也计划使法国Ribecourt的产能转产EPS,在今后2～3年内使产能从现在4万吨/年扩增至10万吨/年。三井化学公司与住友化学公司于2009年4月13日宣布,因PS需求疲软,决定解散其合资企业日本聚苯乙烯公司,并退出PS业务。日本聚苯乙烯公司组建于1997年,三井化学公司与住友化学公司在该公司中各持股50%。日本聚苯乙烯公司于9月起永久性关闭其位于日本千叶和大阪的两套生产装置。日本其他的PS生产商有:DIC公司,能力为13.1万吨/年;旭化成、出光兴产和三菱化学公司的合资企业日本PS公司,能力为44.5万吨/年;电气化学、日钢化学和大赛璐化学工业公司的合资企业东京苯乙烯公司,能力为27.8万吨/年。3巴斯夫和新装置陶氏化学公司发布可持续发展报告称,经第三方进行的生命周期评估验证,在住宅、商业建筑和工业管道上使用陶氏隔热保温材料后,温室气体排放大幅减少,所减少的排放量达到陶氏自身排放总量的7倍。由此得出结论,使用陶氏的隔热保温材料大幅降低了全球温室气体的排放量,平均约为陶氏自身年排放总量的7倍。陶氏化学作为挤塑聚苯乙烯隔热保温材料的发明者与领导者,旗下的舒泰龙隔热保温板以其独特的蓝色为市场所熟知。舒泰龙隔热保温板目前已在全球2100万栋建筑中应用,每年节约能耗价值约100亿美元。巴斯夫公司在德国路德维希港的Neopor品牌EPS新装置于2009年3月17日宣布投产,该装置采用挤压工艺代替传统的悬浮生产方法。该装置能力为生产9万吨/年Neopor品牌发泡聚苯乙烯(EPS)。巴斯夫公司称,NeoporEPS的保温能力比StyroporEPS要好出20%,其目标是满足改进建筑保温不断增长的需求,以抑制不断增多的CO2排放。巴斯夫公司称,新的挤压工艺的优点是可生产更均匀尺寸的颗粒,适于制作保温隔热板的要求,例如有良好的抗挤压性。英力士诺瓦公司与罗马尼亚SEEA聚合物公司组建合资企业,在罗马尼亚建设EPS装置。该EPS装置能力为10万吨/年,已于2009年下半年投运。位于黑海Medgidia的装置具有可靠而低成本的原料来源,产品供应给年增长率超过10%的当地市场。新装置位于世界上EPS增长最快的地区之一的中心,该装置生产宽范围的产品,并成为欧洲成本最低其他方面的包装。见龙集团现拥有EPS能力为80万吨/年,在4年内产能将提高到112万吨/年,这一数字将相当于世界市场的1/4。总部在中国台湾的见龙集团在中国大陆,包括天津和宁波均拥有几套生产装置。4中国的生产和消费市场动态4.1企业规模小、产品好截至2010年国内有PS生产企业的生产地。据称,发泡聚苯乙烯(EPS)与固体结晶态PS产品相比,在欧洲的需求相对较高,这是因为保温行业需求的驱动。世界最大的发泡聚苯乙烯生产商中国台湾Loyal(见龙)集团在波兰建设EPS新装置。该公司投资2000万欧元建设该项目,初期能力为10万吨/年,于2010年底投产。该装置由合作伙伴三菱公司供应苯乙烯单体。该装置产量的70%用于建筑部门,也将供应给家用设施、电视机和近100家,大部分产能不足3万吨/年,较具规模的PS生产企业共有18家。我国PS生产企业多集中在华南地区,2010年我国PS产能约为580万吨/年。汕头海洋、湛江新中美、广州石化和中油三水等公司因生产成本低廉,加之其位于PS下游制品工厂集中地,产业集群发展初具规模。其中汕头海洋规模较大,产品质量较好,且具有完善的销售网络,在国内PS市场中占据一定优势。但目前除镇江奇美、雪佛龙、扬子巴斯夫、陶氏张家港4家企业生产技术较先进,产品品质较高,其他大部分PS企业技术设备较为落后,产品质量及性能相对较低,严重影响了我国PS产品的市场竞争能力,电子电器等行业的部分高端需求主要依赖进口。2010年我国主要PS生产企业及其产能统计见表1。4.2ps产量分析2003～2008年我国PS产量年均增长29.5%,表观消费量增长率为14.3%,进口量逐年下降,自给率逐年上升,见表2,国内PS市场竞争日趋激烈。2008年我国PS产量为475.2万吨,开工率为84%;2010年我国PS产量为522万吨,开工率为93%。未来几年,中国仍将是世界最大的PS进口国。4.3ps产品的应用我国PS主要应用于电子电器、包装、建筑及日用品这三大领域,2010年PS消费构成为包装容器占29.8%、建材占21.1%、电子电器占19.1%、玩具占15.8%、日用品占8.3%、其他占5.9%。其中,非可发PS与可发PS的应用比例约为4∶1,但发泡级产品的比例正在逐步增大,在非可发PS中HIPS约占55%。目前,世界范围内包装容器和电子电器是PS的主要应用领域。其中,PS在包装容器中的应用在欧美等国家较为盛行;而电子电器方面的应用主要集中在亚洲的日本、韩国等;在建材领域的应用近年得到了较大幅度的增长,主要反映在中国;再次,玩具和日用品的消费也占到约25%的份额。近年,受替代品的冲击,传统终端领域对PS的需求出现下降之势。共聚级PP在传统GPPS和HIPS的消费领域用量日益走高,而再生料挤压了PS低端消费领域空间,高端消费领域也正在受到品质优良的PC、ABS等产品的逐步挤压。4.4次性ps发