【摘要】：分别采用聚合物胶乳、淀粉接校共聚物或变性淀粉作为相容剂,对淀粉与聚乙烯共混物的力学性能和可生物降解性进行了研究。实验结果表明,加入这三种物质均能明显地提高共混物的力学性能,用该共混物吹塑的薄膜也具有良好的生物可降解性。

　　近期，《石油和化学工业“十四五”发展指南》发布，指南特别强调，石化行业在大力提升产业创新自主自强能力时，要尤其加快化工新材料产业发展。

　　重点突破高端聚烯烃、工程塑料、高性能氟硅材料、高性能膜材料、电子化学品、生物基及可降解材料以及己二腈、高碳α-烯烃共聚单体、茂金属催化剂等关键原料。重点优化提升聚碳酸酯（PC）、聚甲醛等工程塑料，特种树脂及可降解材料，碳纤维、对位芳纶等高性能纤维，全氟离子交换膜、高通量纳滤膜、锂电池用隔膜等膜材料产品性能。

　　以此为契机，通过梳理了几大化工龙头公司在新材料领域的布局，发现主要集中在高端聚烯烃、工程塑料PC和生物可降解材料三个领域，与指南高度契合。下面从高端聚烯烃、工程塑料PC、生物可降解材料这三大类化工新材料的产业链关联、市场格局、以及企业的布局来了解下。

　　三大类化工新材料的关联

　　三大类化工新材料均是以煤、石油、天然气一次能源为源头，经过裂解等反应获得中间产物，我们划分为C2、C3、C4及以上三大类，再自身聚合，或者相互反应之后再聚合最终制得高端聚烯烃、工程塑料PC、生物可降解材料三大类化工新材料。

　　高端聚烯烃：乙烯、丙烯在茂金属催化剂作用下聚合可以生成mPE、mPP，乙烯分别与1-丁烯、1-己烯、1-辛烯共聚形成各种乙烯α-烯烃共聚物，碳数越高难度越大，乙烯与醋酸乙烯共聚生成EVA，乙烯与C3产业链的丙烯酸共聚形成EAA。

　　工程塑料PC：来自C3产业链的丙烯氧化生成丙酮，来自C4及以上的苯经氧化等过程后生成苯酚，丙酮和苯酚反应生成双酚A，双酚A在光气或者其他催化条件下缩聚形成PC。 

　　生物可降解材料：丁二烯经氧化生成丁二酸，通过乙炔法或者丁二烯法可以制得1，4-丁二醇（BDO），两者聚合即为聚丁二酸丁二醇酯（PBS）；苯经加氢、氧化等路线后可以制得己二酸（AA）和对苯二甲酸（PTA），两者再与BDO聚合即制得聚对苯二甲酸-己二酸丁二醇酯（PBAT）。

　　高端聚烯烃壁垒高，需求大

　　高端聚烯烃是指具有高技术含量、高应用性能、高市场价值的聚烯烃产品。其主要包括两大类型：

　　一是大宗品的高端牌号，如茂金属牌号的聚乙烯、聚丙烯产品（mPE、mPP），高碳α-烯烃共

　　二是特种聚烯烃树脂，如乙烯-醋酸乙烯共聚物（EVA）、乙烯-丙烯酸共聚物（EAA）、聚丁烯 -1（PB-1）、超高分子量聚乙烯（UHMWPE）、乙烯-乙烯醇共聚树脂（EVOH）等。

　　高端聚烯烃应用领域十分广泛，其最主要的应用领域包括高端管材、汽车零配件、医疗设备、 假体性植入物等。

　　高端聚烯烃产能集中在海外

　　1991年，ExxonMobil公司首次采用茂金属催化剂生产出mLLDPE，标志着茂金属聚烯烃进入工业化阶段。

　　从全球市场看，高端聚烯烃生产主要集中在西欧、东南亚和北美地区，中东以大宗通用料为主，其中日本是东南亚高端聚烯烃主要生产国。相关企业包括ExxonMobil、Dow化学、BASF、 LyondellBasell、Total、三井化学、住友化学、旭化成等。

　　以mPE为例，全球mPE产能约为1500万吨，其中产能50万吨/年及以上的企业共5家，主要集中在美国，CR5约为40%。

　　我国聚烯烃行业结构性矛盾显著

　　近年来，我国聚烯烃行业规模逐渐扩大，聚乙烯、聚丙烯产能及产量大幅增长，但是结构性矛盾也逐步显现，中国聚烯烃产品以中低端通用料为主，市场竞争激烈，而高端聚烯烃产品严重依赖进口。此外，聚乙烯共聚单体的差异也显示出不同地区聚乙烯产品的档次以及技术水平高低，而这个分水岭就是C6（己烯），碳数越多产品越高端，所需技术水平越高。同样，北美、西欧、日本 的高端聚乙烯共聚物占比更高，而我国占比还较低。

　　2019年，我国高端聚烯烃产量约为580万吨，消费量1280万吨，自给率仅有45%。分拆来看，己烯共聚聚乙烯自给率约50%，辛烯共聚聚乙烯自给率不足10%，mPE自给率不到30%，mPP、POE弹性体、环烯烃共聚物等多个品种基本没有实现工业化生产，完全依赖进口。因此高端化、差异 化将成为我国聚烯烃产业的升级方向，而拥有高端聚烯烃生产能力的企业更具竞争优势。

　　茂金属聚乙烯（mPE）

　　mPE是在茂金属催化体系下由乙烯和α-烯烃（如1-丁烯、1-乙烯、1-辛烯）聚合的共聚物，主要包括mLDPE、mHDPE和mLLDPE。mPE是最早实现工业化生产的茂金属聚烯烃，也是目前产量最大、应用进度最快、研发最活跃的茂金属聚合物。

　　mPE的发展有赖于茂金属催化剂的改进和大规模工业化生产。茂金属催化剂为单活性中心催化剂，其活性高，可以精确定制聚乙烯树脂的分子结构，包括相对分子质量分布、共聚单体含量以及共聚单体在分子链上的分布等。与传统的Ziegler-Natta催化剂和铬系催化剂相比，采用茂金属催化剂制备的聚乙烯树脂具有较窄的相对分子质量分布和较好的均一性。

　　mPE具备以下性能特点：分子结构规整性高，具有更高的结晶度，强度高、韧性好、刚性好；透明性好，清洁度高；嗅味低，起始热封温度低，热封强度高；耐应力开裂性优。

　　mPE品种及用途十分广泛，其中需求最大的mLLDPE产品主要用于生产各种薄膜制品，mMDPE和mHDPE则主要用于管材、注塑、滚塑领域。包装领域是mPE最大的消费领域，全球消费占比达到60%以上，国内消费占比达到70%。

　　全球mPE产能约为1500万吨/年，2019年产量超过1400万吨，市场规模超过2000亿元。ExxonMobil、Dow化学、BASF等为世界主要mPE生产商，均拥有自己的mPE牌号，并进行技术封锁。

　　国内茂金属催化剂及聚烯烃的研发工作始于上世纪90年代初，起步晚，技术仍在追赶海外。近年来随着国内聚烯烃产业结构化矛盾愈发显著，开展相关研究的单位逐渐增多。目前国内主要研发单位集中在中石油（石油化工研究院、独山子石化、兰州石化、大庆石化等）和中石化（包括石油化工科学研究院、北京化工研究院、上海化工研究院、齐鲁石化、扬子石化等）。

　　我国mPE供应严重不足，主要生产企业包括齐鲁石化、大庆石化、独山子石化、沈阳化工、扬 子石化等中石油、中石化下属炼化企业，2019年国内产量约为12万吨，主要应用在普通薄膜和包装领域，而消费量约为60万吨，自给率仅为20%，进口依存度达到80%。

　　茂金属聚丙烯（mPP）

　　无论从全球还是国内角度看，mPP的起步时间和发展规模都远滞后于mPE，而且由于价格问题以及传统Z-N催化剂的不断改进，mPP占聚丙烯产量不足10%。

　　2020年全球mPP需求量已经超过50万吨。茂金属聚丙烯（mPP）相比Ziegler-Natta催化剂体系聚丙烯产品分子链段更加规整，相对分子质量分布窄、产品外观更加优异，透明性好，目前应用主要集中在纺丝和无纺布、注塑制品以及薄膜三个领域。

　　目前，我国mPP商业化生产尚处于空白，高端应用领域所需产品全部依靠进口。2019年国内mPP消费量约8万吨，主要用于高透明聚丙烯制品特别是微波炉用具及医疗用品、纺粘无纺布和食品包装膜等领域的高端产品生产。预计在下游制品行业产品结构升级的推动下，国内mPP需求将保持高速增长，2025年有望达到15万吨以上。

　　目前，中石油、中石化依然是我国mPP研发投入的主要企业，虽然世界主流的先进聚丙烯生产工艺均有引进，但所采用的催化剂体系均为传统的Ziegler-Natta催化剂，国内的mPP生产尚处于起步阶段。只有少数石化公司进行了mPP的工业化生产，如中石油的哈尔滨石化和中石化的燕山石化、扬子石化进行了工业化mPP型号的开发，未来的目标是mPP催化剂以及新牌号的开发和工业化生产。

　　乙烯-醋酸乙烯共聚物（EVA）

　　EVA是一种特种聚烯烃树脂，由乙烯和醋酸乙烯在一定的温度和高压下进行本体聚合生成，是继HDPE、LDPE、LLDPE之后第四大乙烯系列共聚物。

　　EVA由于引入了VA单体，与聚乙烯相比，提高了柔韧性、抗冲击性、光学性能，主要用于制造发泡材料（鞋材）、光伏胶膜、电缆料等，2019年消费占比分别为33%，31%，17%，三者合计占比超过80%。

　　受技术来源及工艺难度、资源、市场等因素影响，我国EVA树脂产业在过去较长时期内发展较为缓慢，但近年来开始加速。国内EVA产能也逐步增长，自2012年的50万吨/年，2016年台塑宁波7.2万吨/年EVA装置投产，2017年江苏斯尔邦石化30万吨/年EVA装置投产，我国EVA年产能达到97.2万吨。2020年新冠疫情突如其来，在建或规划产能建设进度遭遇外商技术人员和大型设备不能按期到场等困难，出现实际投产进度延后的状况，2020年国内EVA树脂产能依然为97.2

　　图：2020年国内EVA产能

　　近几年，我国EVA树脂行业产量整体呈现快速增长态势，从2010年的24.5万吨增长到了2020年的75万吨。同时行业需求量快速增长，年，年均复合增速约9.4%。2020年我国EVA树脂行业需求量约为188万吨，市场规模突破200亿元。预计年，受下游发泡鞋材、光伏、电缆等领域拉动，EVA国内需求有望保持10%左右的年需求增速。近年来我国EVA进口依存度居高不下。2020年，我国EVA净进口量达到112.5万吨，进口依存度依然维持60%。

　　2020年12月31日，陕西中煤榆能化30万吨/年EVA已经开车成功，后续在建产能依然较多，预计2023年国内EVA产能将超过200万吨/年，供需紧张的局面将逐步缓解，进口依存度也将随之下降。尽管如此，国内高VA含量的EVA产品生产的技术攻关还需要加强。

　　乙烯-丙烯酸共聚物（EAA）

　　EAA由乙烯和冰晶级丙烯酸高温高压自由基聚合而成，可以归为特种聚烯烃树脂。EAA具有极佳的热封性、抗撕裂性、隔绝空气和水汽，在食品药品等软包装领域应用广泛，对金属、玻璃等有卓越的粘合能力，也可应用于电线电缆、钢铁涂料。

　　（1）包装：挤出涂覆生产饮料纸盒、电缆屏蔽层等，具有抗撕裂、抗穿刺、防腐等保护作用；

　　（2）粉末涂层：EAA粉末可以喷涂于管材、钢材、无纺布等材料表面，作为防腐材料；

　　（3）热熔胶：高MI（熔融指数）的EAA可以生产热熔胶，用于难粘接材料；

　　（4）水性溶剂：高AA（丙烯酸）含量高MI的EAA在适当的反应条件下能溶解于热的碱性溶液，可以配制水性粘合剂，用于服装衣料等；

　　（5）降解环保材料：EAA与淀粉基材料共混可以生产降解塑料。

　　据统计，目前全球EAA产能约30万吨/年，被几大生产商所垄断，集中度很高。其中Dupont（7.2

　　欧洲和北美地区是EAA主要的生产和消费地，市场占比分别达到39%和33%。亚太市场占比约为23%，但是亚太只有日本Polychem公司有一个工厂，使用杜邦的技术，由杜邦和三菱建造。假设全球EAA需求量约为25万吨/年，EAA平均价格2万元/吨，估算全球EAA市场规模约为50亿元。

　　我国目前没有生产EAA的企业，产品全部依赖进口，进口量约为2-3万吨/年，其中涂覆级产品市场需求量约1.5万吨/年。

　　工程塑料PC产能扩张，供需两旺

　　PC是指分子链中含有碳酸酯基（—COO—）的高分子化合物，是一种性能优异的耐用型热塑性工程塑料。从用量看，PC是我国五大通用工程塑料中用量最大、增长最快的品种，几乎已经占到全部工程塑料总用量的半壁江山。

　　PC的上游是双酚A，其产业链一般为苯/丙烯-苯酚/丙酮-双酚A-PC。PC具有良好的力学性能、光学性能、热性能和阻燃性能等，下游应用领域广泛，主要需求来自于电子电器行业，占比约为29%，其次用于板材/片材/薄膜，占比约为19%。未来PC的应用领域将继续向高功能化和专用化方向发展，预计在板材、交通工具塑化轻质的应用进一步提升。

　　全球PC产能在向亚洲转移中稳步增长

　　自2017年起，全球PC的总产能已经超过了500万吨/年，生产装置主要集中在西欧、北美和东北 亚地区。近几年来由于亚洲特别是中国需求的驱动，PC的投资和生产重心向中国、印度、泰国等国家转移。预计2021年全球产能将突破600万吨/年，开工率近年来维持在80%左右。全球PC市场需求旺盛，2018年总需求量约为450万吨，根据行业估算，2023年有望达到550万吨。我们预计2021年全球总需求约为500万吨，假设PC平均价格2万元/吨，市场规模约为1000亿元。

　　国内产能约占全球的 1/3，且仍在快速扩张中

　　2020年我国PC的产能为185万吨/年，全球占比约为31%。同时在建和拟建的PC项目众多，如浙江石化的52万吨/年，中沙石化（天津）的26万吨/年，海南华盛的52万吨/年，平煤神马集团的40万吨/年。未来三年内，国内产能将突破300万吨/年。

　　近年来国内PC产量及消费量整体呈现稳步上涨的趋势，2020年由于疫情影响，产量下滑至82万吨，表观消费量下滑至220万吨，但是对外依存度一直维持在60%左右。

　　后续随着新增产能的陆续投产，预计国内PC产量将大幅增长，进口量快速下降，对外依存度随之下滑。若下游无新增大型应用市场出现，预计3-5年内国内将达到供需平衡，并最终变为净出口国。

　　目前主流的双酚A型聚碳酸酯的工业化生产工艺有两种，界面缩聚法和熔融缩聚法。

　　界面缩聚法采用光气与双酚A在碱性氢氧化物和惰性有机溶剂存在下通过界面缩聚反应合成PC。帝人、三菱瓦斯、鲁西化工和万华化学等企业采用该工艺路线。光气法对工艺技术、环保等要求比较高，但是所生产的产品质量也比较高，在未来国内产能快速增长的背景下，我们认为其竞争优势来源于产品高端化。

　　熔融缩聚法采用碳酸二苯酯（DPC）与双酚A在催化剂作用下先经酯交换反应，再经缩聚反应合成PC，副产苯酚。科思创、中石化三菱化学、浙铁大风等均采用该工艺路线。熔融缩聚法根据制备DPC的路线不同，又可以分为光气路线和非光气路线。

　　由于光气剧毒且运输危险，光气路线受到限制越来越多，目前国内新生产商包括浙江石化、利华益等公司越来越多使用碳酸二甲酯（DMC）作为原材料的非光气熔融酯交换工艺路线。由于技术路线所限，产品多为通用型，同样在未来国内产能快速增长，而且66%是熔融缩聚法工艺的背景下，我们认为其竞争优势来源于低成本。

　　生物可降解材料成长空间巨大

　　我们的生活中处处都有塑料的影子，塑料应用越来越普遍的同时，也成为环境的负担，以塑料袋为代表的白色垃圾正成为全球亟待解决的巨大灾难。

　　据科学家估计，目前海洋中估计有1.5亿吨塑料，而且仍然在以1000万吨/年的速度增长，在未来不到10年的时间，科学家预测海洋中将会有2.5亿吨塑料，这会对海洋生物造成致命的打击。同时，塑料合成过程中为了达到使用要求，需要添加很多助剂,这些助剂绝大部分都是有毒的， 会使土壤板结，破坏土壤结构，引起土壤生物性污染，破坏土壤生态环境。

　　传统塑料，如PVC，PE，PP等均为高分子聚合物，其常温常压下物理化学性质稳定，自然条件下降解通常需要几十年甚至上百年的时间。生物降解塑料是这样一种高分子材料，它们具有优良的使用性能，废弃后可以被环境微生物完全分解，最终无机化而成为自然界中碳循环的组成部分。生物降解塑料可以从根本上解决白色污染问题，日益受到各方关注。

　　可降解塑料应用的领域主要集中在包装和农业领域，两者占可降解塑料下游应用的73%。从消费区域来看，西欧和北美合计占比达到74%，中国占比约为12%，具此我们预计中国需求量约为6万吨，对应市场规模12亿元。

　　目前生物可降解塑料种类已超20种，根据原材料来源和合成方法分为石油基和生物基，石油基包括PBS（聚丁二酸丁二醇酯）、PBAT（聚对苯二甲酸-己二酸丁二醇酯）和PVA（聚乙烯醇）等， 生物基包括PLA（聚乳酸）、淀粉基塑料和PHA（聚羟基脂肪酸酯）等。其中石油基的PBAT和生物基的PLA是典型的完全降解塑料，塑料的抗冲、拉伸和弹性性能几乎没有短板，并且国内技术成熟度较高，是目前最具前景的可降解塑料品种。

　　聚对苯二甲酸-己二酸丁二醇酯（PBAT）

　　PBAT、PBS、PBSA（聚丁二酸-己二酸丁二醇酯）统称为二元酸二元醇共聚酯，简称PBS类，其中PBS和PBSA虽然开发较早，但是由于我国丁二酸供应不足，自身性能受限，叠加价格高，市场用量不及PBAT，目前全球PBS类生物降解材料的生产都以PBAT为主。

　　PBAT具有良好的热性能和力学性能，主要用于制备薄膜制品，具有透明性好、韧性高、抗冲击等特点，在包装领域和农业领域应用广泛。PBAT在自然环境中通过微生物的代谢，最终可以被转化成二氧化碳和水，是目前研究活跃和市场应用最好的降解材料之一。PBAT是以对苯二甲酸（PTA）、己二酸（AA）、1，4-丁二醇（BDO）为原料，通过直接酯化或酯交换法聚合而成的三元共聚酯。

　　直接酯化法主要是以PTA，AA以及BDO为原料，在催化剂条件下直接酯化、缩聚反应制得PBAT；

　　酯交换法主要是以聚己二酸丁二醇酯（PBA），PTA，BDO为原料，在催化剂作用下先进行酯化反应或者酯交换反应生成对苯二甲酸丁二醇酯预聚体（BD），再与PBA进行酯交换熔融缩聚制得。

　　全球来看，意大利 Novamont 公司是世界上最早进行生物降解塑料产业化的企业，Novamont的 PBAT 商品名是Origo-Bi，目前拥有 PBAT 产能10万吨/年。巴斯夫（BASF）的 PBAT 商品名为ecoflex，产能为7.4万吨/年。国内，新疆蓝山屯河与清华大学合作开发多种生物降解材料，产品通过欧盟、美国等多个认证，其中 PBAT 纵产能达到12.8万吨，是目前全球最大的 PBAT 生物降解材料生产企业。

　　国内PBS/PBAT现有产能约为23.6万吨，占据全球约50%，居于领先地位，而且正在启动大规模的产能扩张。据不完全统计，已有600多万吨的项目产能规划，仅新疆望京龙即有260万吨PBAT产能规划。年，预计将有湖北宜化、恒力榆林、金发科技、金丹科技、道恩股份等十余个项目超70万吨PBAT产能释放。未来市场竞争加剧，我们认为一体化程度将是PBAT的核心优势。

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