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$百川股份(SZ002455)$$濮阳惠成(SZ300481)$ 顺酐酸酐能替代TMA吗?

近期部分球友发文,宣称顺酐酸酐衍生物能够替代TMA,并且说TMA不环保因此国外停产等等。具体真相如何,现转【钱潮价投】一篇科普研报,以正视听。

顺酐酸酐衍生物是什么?

1. 行业概况

顺酐酸酐衍生物主要用途为环氧树脂固化及合成聚酯树脂、醇酸树脂等,应用在从基本电子元件、半导体器件到集成电路等复杂器件的封装,电气设备绝缘材料、涂料、复合材料等诸多领域。

顺酐酸酐衍生物的原料主要有顺酐、丁二烯、混合碳四、混合碳五等基础化工产品。其中四氢苯酐、六氢苯酐的主要生产原料为顺酐、丁二烯或混合碳四;甲基四氢苯酐、甲基六氢苯酐、纳迪克酸酐的主要生产原料为顺酐、混合碳五。生产1吨甲基氢化苯酐理论上消耗顺酐0.6吨,甲基丁二烯0. 41吨。

公司顺酐酸酐衍生物原材料主要为顺酐、丁二烯、混合碳四、混合碳五等石油炼化产品,原材料价格主要受石油价格波动影响。

数据来源:公司公告

公司功能材料中间体产品品类较多,原材料主要为煤化工产品,原材料价格与煤炭价格走势具有一定的关联性。

公司主要产品下游应用行业较为广泛,其中,顺酐酸酐衍生物主要用途为环氧树脂固化及合成聚酯树脂、醇酸树脂等,应用在电子元器件封装材料、电气设备绝缘材料、涂料和复合材料等行业,功能材料中间体主要终端应用为OLED显示行业。下游行业对公司所处行业的发展具有较大的牵引和驱动作用,其需求变化直接决定了公司所处行业未来的发展状况。

(1)电子元器件封装材料

电子元器件封装过程中,封装材料起着安装、固定、密封、保护电子元器件及增强电热性能等方面的作用。封装材料的好坏直接影响到电子元器件自身性能的发挥和与之连接的电路板的设计和制造。

顺酐酸酐衍生物与环氧树脂形成的固化物是一种理想的封装材料,广泛应用于从电阻、电容、电感、二极管、三极管等基本电子元件到半导体器件、集成电路等复杂器件的封装。

随着5G、工业互联网、智能化升级和数字新型基础设施的快速推进,我国电子信息制造业将迎来重要发展机遇。从5G产业看,5G带来通信网络、系统和终端设备的升级需求,同时5G与医疗、汽车、电力等行业的融合应用场景,促进传统装备和设备的网络化和智能化升级,形成新发展空间。从工业物联网看,PLC(可编程逻辑控制器)、工控计算机、工业用智能模组等工业类电子和设备 都将出现新兴裂变和迭代升级,获得进一步发展机遇。从智能化升级看,智能终端作为人工智能、移动物联网、虚拟现实等新型计算的载体,不断提升对高分辨率快速响应显示面板、超高清摄像头模组、柔性显示、高刷新率传感器等电子元器件的需求,创造出新的市场空间和发展机遇。从数字新型基础设施看,人工智能计算中心、车联网基础设施、边缘计算节点等新型基础设施将进一步促进相关元器件和整机设备的市场增长。

(2)LED封装市场

LED行业的发展直接拉动了LED封装材料行业的需求。LED光源器件广泛应用于照明、背光、指示、显示等诸多领域,下游应用领域对LED光源器件提出了高度差异化的要求。上游生产的LED芯片无法直接应用于终端产品,必须封装成LED光源器件。在LED产业链中,封装发挥着承上启下的枢纽作用。LED封装技术与封装材料是影响LED光源器件稳定性、发光效率、显色指数的关键。

受益于LED照明节能环保的固有优势,LED相关产业的继续保持蓬勃发展,公司生产的顺酐酸酐衍生物是LED封装材料的优良固化剂,随着LED行业的稳步增长,产品市场前景广阔。

(3)电气设备绝缘材料

公司顺酐酸酐衍生物产品在电气行业中主要应用于电气设备绝缘材料的生产,其中主要应用于变压器、绝缘子与互感器等输配电重要设备各部件的生产。

近年来,随着中国经济的高速发展,电力需求量越来越大,对电气设备的安全性与可靠性也提出了更高的要求。变压器、互感器、开关、电力电容器和绝缘子等作为输配电环节重要电气设备,其绝缘方式向着轻量化、无油化、无瓷化方向发展。以环氧树脂浇注干式绝缘,替代原有油浸、陶瓷绝缘方式,已成为公认的发展方向。

顺酐酸酐衍生物与环氧树脂形成的绝缘件具有以下优点:一是具有良好的加工工艺性能,可以制成任意形状,绝缘层厚度可按产品的要求制成,可使产品体积缩小,质量减轻,而且整体性好,密实性好。二是能有效提高电气设备的机械强度和耐环境性能,如耐冲击震动、防火、耐候、防潮、耐化学药品腐蚀、耐热、抗寒等。三是可提高电气设备的绝缘可靠性和安全性并延长其使用寿命。因此,环氧绝缘件广泛应用于输配电各个环节,从小型的绝缘子、密封端子到大型的变压器及高压电器中的电流互感器等。

(4)印刷电路板油墨材料

国内外在生产高精密印刷电路板及多层印刷电路板油墨中大量使用液态感光抗蚀剂,液态感光抗蚀剂组份之一是感光性树脂,四氢苯酐改性环氧丙烯酸树脂就是一种比较常用的感光性树脂,性能良好。

根据中国印制电路行业协会统计,中国大陆印刷电路板(简称“PCB”)2019年产量为世界第一。根据Prismark数据,2019年中国大陆PCB产业总产值达335.07亿美元。全球PCB产业向亚洲特别是中国大陆转移的趋势保持不变,根据Prismark预测,2022年中国大陆PCB产值有望达356.9亿美元,2017-2022年中国大陆PCB产值复合增速预计为3.72%。5G、物联网、自动驾驶、人工智能等新兴应用将为电子产业带来快速发展的机遇,从而带动PCB市场的稳定增长。

(5)涂料

以顺酐酸酐衍生物为原料的聚酯树脂涂料具有优良的气干性、耐候性和耐热性;醇酸树脂涂料还具有较好的密着性、弹性、光泽度和耐水性。上述涂料广泛应用于汽车、金属卷材、家具、电器制品、精密机械等领域。其中,汽车涂料为公司产品在涂料市场的主要应用领域之一。

用六氢苯酐代替芳香族多元酸生产聚酯类涂料,能够显著提高涂料的鲜艳度、光泽,增强密着性和耐水性,降低粘度,尤其可大幅度提高涂料的耐候性。例如,使用六氢苯酐合成的水性聚酯树脂与水溶性氨基树脂配成水性烘漆应用,特别适合于卷材用涂料和汽车中涂漆,能满足冲压成形、抗石击性及耐候性的要求,另外由于涂层的硬度、丰满光亮度及耐沾污性好,也适于作轻工产品的装饰性面漆。六氢苯酐作为原料合成的椰子油醇酸树脂、红花油醇酸树脂和无油醇酸树脂,因其密着性特别优良,可用作高级烤漆。

另外,通过特殊工艺制成的粉末涂料具有不用溶剂、无污染、节省能源等特点,广泛应用在表面需要装饰性及耐候、防腐蚀功能的产品,包括家用电器、办公家具、金属建材等。

(6)复合材料

顺酐酸酐衍生物是生产不饱和聚酯树脂的主要原材料,不饱和聚酯树脂是我国三大类热固性树脂应用最广、产量最大的重要品种。它自身的工艺性好、低成本、易成型及与玻璃纤维等无机材料复合增强和设计匹配的优越性,使复合材料体现出轻质、高强、多功能等特性,被广泛应用于国民经济各个领域。随着国内能源改革和低碳经济的加快推进,新兴产业领域中轨道交通、高速铁路、城镇建设、绿色建筑、风电开发、化工防腐、除尘脱硫、海洋工程、船艇工程、电力电器等大量采用不饱和聚酯树脂基复合材料。

另外,顺酐酸酐衍生物固化的环氧树脂具有良好的机械性能、防腐性能和固化收缩率小等优点使其在复合材料领域大量应用于高尔夫球杆、赛艇以及航天器结构件等产品基材。

我国复合材料行业面临一个新的大发展时期,如城市化进程中大规模的市政建设、新能源的利用和大规模开发、环境保护政策的出台、汽车工业的发展、大规模的铁路建设、空天工程的快速发展等。在巨大的市场需求牵引下,复合材料产业的发展将有很广阔的发展空间。在此背景下,公司顺酐酸酐衍生物产品在复合材料领域的使用量也将保持增长。

2. 行业需求

近年来,随着电子电气材料、涂料及复合材料等下游应用领域的快速发展,全球市场尤其是国内市场对顺酐酸酐衍生物的需求一直呈增长趋势。受益于我国电子信息产业的快速发展、我国智能电网、超/特高压输电线路投资力度的不断加大、全国风电能源推广、新型复合材料的广泛应用,我国对顺酐酸酐衍生物的需求持续增长。据华经产业研究院,2020年全球顺酐酸酐衍生物需求量为46万吨,国内占全球市场的比例达60.8%

约一半的顺酐酸酐衍生物需求为甲基四氢苯酐。据张爱星《国内外甲基氢化苯酐市场及发展趋势》,2011年全球甲基四氢苯酐消费量约10.5万吨,我国约5.91万吨;2015年全球甲基四氢苯酐消费量约14万吨,我国约8.76万吨。2011年我国甲基四氢苯酐产量5.6万吨,2015年产量8.26万吨。

2011年全球甲基六氢苯酐消费量约2.4万吨,我国约0.96万吨;2015年全球消费量约4万吨,我国约2.17万吨。2011年我国产量0.62万吨,2015年产量1.7万吨。

2.1 行业新增需求-风电叶片

风电作为一种清洁能源,已成为火电、水电之后中国的第三大电力能源。据全球风能理事会(GWEC),2020年受中国风电抢装潮的影响,全球新增装机取得历史性突破,新增装机量高达95.3GW;2021年虽然受到全球疫情影响,但新增装机量仍达到93.6GW;预计未来五年全球风电市场新增装机量将保持年均6.6%的增速。据伍德麦肯兹预测,未来10年内全球风电新增装机量复合增长率为4.3%,中国风电新增装机量将占全球45%

叶片是风力发电机的关键部件之一,涉及气动、复合材料结构、工艺等领域。叶片的长度和风机的功率呈正比,叶片越长,受风面积也就越大,风机功率越大。随着风电行业进入平价时代,度电成本降低的最有效手段就是不断扩大风电机组的单机容量,由此也带来风电叶片长度的不断增加。当前最新研发的更长更轻的陆上主流叶片长度都在90m以上,海上主流叶片长度都在100m以上。

为实现功率更大、长度更长、重量更轻和成本更低,纤维增强复合材料成为风电叶片唯一可选材料。作为决定叶片结构和成本的增强纤维、夹芯材料、基体树脂和结构胶,其应用和发展趋势对叶片行业未来的发展至关重要。

2022年7月19日,全球风电整机巨头维斯塔斯碳梁专利到期,这意味着其他风电叶片制造商可以不受限制地推出应用碳梁的风电叶片产品,拉挤碳梁有望快速发展。以玻纤为纤维材料配以拉挤工艺制造出的玻纤拉挤梁也将快速替代传统玻纤灌注梁。

叶片用纤维复合材料大梁的制作方面可以分为预浸料工艺、灌注工艺、拉挤工艺三种。预浸料工艺是纤维先制成单向预浸料,然后在模具中铺层,用真空袋加压,并除去层与层之间的空气,最后升温固化,得到大梁。灌注工艺是纤维先编织成单向布,然后在模具中铺层,用真空袋加压,并除去层与层之间的空气,同时把树脂导入,最后升温固化,得到大梁。拉挤工艺是先将纤维制成拉挤板材,然后在叶片制作时,在设定位置内,把拉挤板材黏贴在蒙皮上制成大梁。

拉挤成型工艺制造的风电叶片纤维复合材料力学性能大幅提升。随着叶片的加长,对增强材料的强度和刚度等性能提出了新的要求。拉挤工艺可实现叶片减重,杜绝大梁褶皱,提升良率与生产效率。据《复合材料学报》,2021年开始,主梁用拉挤工艺替代进程加速,基本上2022年主流叶片的叶型设计都已经变为使用拉挤工艺的大梁。拉挤工艺替代灌注工艺的渗透率有望持续提升,预计2022下半年将提升至80%以上,老的叶型订单全部交付完毕后,新叶型2023年起可能会完成全面替代。

更大型号的叶片多采用环氧树脂,而国内叶片公司基本上都是批量使用环氧树脂。环氧树脂必须与固化剂反应生成三维交联网状结构才会显现出各种优良的性能,成为具有真正使用价值的环氧材料。固化过程将固化剂分子引入到环氧树脂中,使交联网络间的分子量、形态和交联密度都发生改变,从而使环氧固化物的力学性能、耐热性和化学稳定性等性能发生显著变化。目前,环氧树脂固化主要使用加成聚合型固化剂,其中又以多元胺型和酸酐型固化剂使用最多。

酸酐型固化剂具有绿色环保、对皮肤刺激性小,适用期长等优点;所形成的环氧树脂固化物的性能优良,特别是介电性能比胺类固化物优异。除常规固化外,环氧树脂固化时,还可将两种或两种以上酸酐型固化剂按照一定比例进行复配使用,以实现环氧树脂固化物的特殊用途,环氧树脂固化物会随着固化剂配方的改变而表现出不同的优越性能。具有优良绝缘性能、耐候性和耐热性的环氧树脂固化物,在电子元器件封装和电气设备绝缘领域应用广泛;具有良好机械性能的环氧树脂固化物,在复合材料领域大量应用于高尔夫球杆、赛艇、输油管道、气瓶以及航天器结构件等产品。

据梁平辉等《耐高温环氧拉挤树脂及其复合材料研究》,在环氧拉挤树脂体系中采用较多的基本是普通液态双酚环氧树脂、液态酸酐固化剂加促进剂体系,其中液态酸酐又多采用价格较低的甲基四氢苯酐,如耐紫外线与耐热要求高,则采用甲基六氢苯酐或甲基纳迪克酸酐。

据北极星风力发电网,1MW叶片主梁碳纤维用量约3吨。据光威2022年5月的环评,150万m/a碳梁拉挤生产线所需碳纤维800吨、环氧树脂190吨、固化剂195吨,固化剂主要是75%~85%的甲基四氢苯酐。

考虑到固化剂中其他混用材料,由以上数据计算可得,1GW的叶片主梁所需甲基四氢苯酐用量约400~500吨。据国际风力发电网,以风电项目公开招标量数据来看,我国2023年新增装机量有望达到80GW,拉挤工艺渗透率100%的假设下,对应甲基四氢苯酐的需求量将达到3.2万吨以上。据水电水利规划设计总院相关报告显示,预计2022年风电新增并网56GW以上,而据国家能源局数据,2022H1仅完成12.94GW,因此2022H2预计完成43GW风电装机量。安信证券预计采用拉挤工艺的大叶片将从2022H2开始逐步切换,当前酸酐固化剂需求有望迎来快速增长。

2.2 行业新增需求-干式变压器

变压器按绝缘及冷却方式可分为干式变压器和油浸式变压器,干式变压器是指铁心和线圈不浸在绝缘液体中的变压器,主要依靠空气对流进行冷却;油浸式变压器是将铁芯和绕组浸在绝缘油中的变压器。相对于油浸式变压器采用油冷方式、可燃、可爆的特点,干式变压器匝间、层间、段间绝缘以及绝缘筒等都用绝缘纸或成型件组成,其中无可燃性树脂,在使用过程中不助燃,能阻燃,不会爆炸及释放有毒气体、不会对环境、其他设备和人体造成危害,且对湿度、灰尘、污染不敏感,维护难度较低。

我国变压器产品按电压等级一般可分为特高压(750KV及以上)变压器、超高压(500KV)变压器、220-110KV变压器、35KV及以下变压器。由于当电压等级提升至110kv后,干式变压器面临局部放电量较难控制的技术难点,因此我国目前应用的干式变压器主要集中于35kV以下。目前,我国干式变压器主要应用于住宅、建筑室内配电,光伏、风电变电,火电厂、水电厂、核电厂、低压厂用电系统,城市轨道交通领域以及工矿企业等领域。据《干式变压器在舰船上的应用探讨》(杜智慧等,2022),干式变压器在欧美等发达国家中占比配电变压器的40%-50%,在我国约在配电变压器中占比50%,且仍有进一步增大趋势。目前,变压器绕组浇注用的固化剂基本上都是异构化甲基四氢(六氢)苯酐,这种固化剂粘度低、挥发分低浇注工艺性优良,固化后的固化体电气化性能和机械性能良好。

电网投资和光伏、风电等可再生能源快速增长,干式变压器及酸酐固化剂需求有望快速提升。顺酐酸酐衍生物作为固化剂在干式变压器中应用广泛,据《干式变压器绕组环氧树脂浇注及固化工艺探讨》(刘卫刚,2015)数据,干式变压器所用环氧浇注料中,环氧树脂与固化剂约为1:1配比,并假设顺酐酸酐衍生物在固化剂中占比50%。据《树脂浇注绝缘干式变压器设计方案的计算》,每1000kVA干式变压器需要树脂83kg。(千伏安(kVA)是指电力设备(如变压器、电机等)容量的一种单位。在交流电路中,电压(千伏)*电流(安)=容量(千伏安)。变压器的容量大小就是用千伏安来表示的 。)

在电网方面,《南方电网“十四五”电网发展规划》提出“十四五”期间电网建设将约投资6700亿元人民币,较“十三五”增加51%;国网董事长辛保安在2021能源电力转型国际论坛中也表示,未来五年国网计划投入3500亿美元推进电网转型升级。“十四五”期间我国电网投资迎来加速期。据国家能源局数据,2021年我国电网工程建设投资完成4951亿元,据第一财经数据,2022年我国预计完成电网投资额6250亿元,同比增长26.24%。又据中商情报网数据,2021年我国干式变压器产量约为3.02亿kVA,按26.24%增速计算,2022年将增长0.79亿kVA,对应2022酸酐固化剂需求增量约为3288.3吨。

在光伏方面,据亚太能源数据,光伏并网逆变器的功率因数为0.8,即1GW光伏除以0.8对应变压器容量1,250,000kVA。成套变电站(又名箱式变电站)是光伏领域主要发电方式之一,据富士电机产业数据,干式变压器在成套变电站中占比达到80%-90%,按照干式变压器在光伏领域占比为80%计算,即1GW光伏装机量对应1,000,000kVA干式变压器容量。则1GW光伏装机量对应41.5吨酸酐固化剂需求。据中国产业经济信息网数据,2022年中国新增光伏发电装机规模预计将达到100GW左右,相较2021年约增长45.1GW,对应酸酐需求量增加1872.5吨。

在风电方面,据国家能源局数据,2021年我国风电新增装机量为47GW,据全球起重机械网数据,预计2022年我国风电的装机规划在55-60GW,我们使用60GW进行计算。据金盘科技招股说明书数据,风电新增装机量中干式变压器占比约为50%,每100万kVA干式变压器配套风电新增装机容量平均为0.85GW。因此2022年风电领域新增干式变压器需求相较2021年增长764.7万kVA,对应酸酐需求量为317.4吨。

另外,根据开源证券发布的周报《风电叶片拉挤工艺大势所趋,酸酐固化剂迎新机》(2022.07.31)中的测算,并假设2021、2022拉挤工艺叶片渗透率分别为15%、70%,则2022年风电叶片对酸酐固化剂需求增长约1.57万吨左右。那么结合以上所述,我国酸酐固化剂2022年需求增量或在2.12万吨左右,酸酐固化剂或将供不应求。

3. 产业政策

2021年1月,中国石油和化学工业联合会发布的《石油和化学工业“十四五”发展指南》中提出,至“十四五”末,我国化工新材料的自给率要达到75%,占化工行业整体比重超过10%,先进金属、无机非金属材料、高性能纤维及其复合材料、生物医用、高性能树脂、电子高纯材料为“十四五”中国高端新材料发展重点。化工新材料受益于半导体、电子电器、新能源等领域转型升级,市场需求将步入快速增长期,为相关装备制造产业带来广阔发展空间。

2021年3月,国务院发布的《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》与《中国制造2025》中,将新材料产业列为大力推动的重点领域并将新材料作为构筑产业体系的新支柱。国务院发布的《国家重大科技基础设施建设中长期规划(2012-2030年)》要求以材料表征与调控、工程材料实验等为研究重点,布局和完善相关领域重大科技基础设施,推动材料科学技术向功能化、复合化、智能化、微型化及与环境相协调方向发展,材料科学列为重点领域

4. 竞争格局

国外顺酐酸酐衍生物生产起步较早,核心技术主要为意大利波林(PolyntSPA)和新日本理化株式会社等公司掌握。顺酐酸酐衍生物产品中,四氢苯酐、六氢苯酐、甲基四氢苯酐等产品在20世纪60年代被成功开发并开始产业化应用;甲基六氢苯酐、纳迪克酸酐和甲基纳迪克酸酐的产业化应用则相对较晚。

国内顺酐酸酐衍生物生产相对较晚,国内20世纪80年代开始生产四氢苯酐和甲基四氢苯酐,21世纪初开始生产六氢苯酐、甲基六氢苯酐及纳迪克酸酐。国内四氢苯酐、甲基四氢苯酐等顺酐酸酐衍生物生产工艺较为成熟,近年来随着市场竞争加剧,一些研发力量较强的企业开始大力研究高附加值产品,如六氢苯酐、纳迪克酸酐、甲基六氢苯酐、甲基纳迪克酸酐等。

国际化工巨头凭借其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降低生产成本,在高端产品市场中拥有较大份额、技术研发上占有明显的竞争优势,处在行业金字塔的顶部。

濮阳惠成近年来已形成相对完整的产品链条,掌握相关产品核心生产工艺,生产规模较大,产品质量稳定性较高,中端市场拥有较大份额,并通过自有研发优势逐步向高端市场渗透,处在行业金字塔的第二层;国内其他主要企业产品链条不完整,掌握部分产品核心生产工艺,中低端市场拥有部分份额,处于行业金字塔的第三层;行业中的多数企业生产规模较小,产品线较为单一,产品质量稳定性较差,该类企业处在行业金字塔的底部。

数据来源:公司公告

濮阳惠成于2003年开始量产四氢苯酐、2006年开始量产六氢苯酐、甲基四氢苯酐和甲基六氢苯酐。目前公司拥有多项顺酐酸酐衍生物核心技术,部分产品填补国内工业化生产的空白,降低国内市场对进口产品的依赖,取得了良好的经济效益。

全部讨论

05-11 10:21

濮阳惠成公众号2015年的产品介绍,六氢苯酐和TMA虽然都可用于涂料,但是用途并不相同,不存在替代之说。

05-10 08:57

TMA(偏苯三酸酐)是一种主要用于增强下游耐热性的化学原料,三大下游高耐热PVC线缆、粉末涂料、绝缘材料分别占我国TMA需求的52%、40%、7%。一方面,TMA目前暂无替代品。另一方面,经我们测算TMA在两大主要下游中,无论在直接、间接环节,均具有成本敏感性:
PVC线缆:TMA是PVC增塑剂TOTM的核心原料,而TOTM主要应用于95℃、105℃高耐热PVC线缆,低耐热等级的PVC线缆料不需要使用。
粉末涂料:用于生产环氧/聚酯混合型粉末涂料的聚酯树脂需要添加TMA以提升其耐热性,而聚酯/HAA型等其它类型粉末涂料添加必要性较小。占聚酯树脂价值成本为6%~8%,随着价格上涨,比重增加较明显。
绝缘材料:由TMA制成的聚酰亚胺、聚酰胺酰亚胺漆、聚酯酰亚胺漆具有优异的耐热性和电绝缘性,即使在高温下也具有较好的耐磨性能,主要用作F、H 级高档电机的绝缘材料,如漆包线漆、浸渍漆、硅钢片漆以及薄膜等,用于较为高档的防爆电机、超重电机、牵引电机等,可在高温条件下长期使用。TMA作为高温固化剂能在短时间内使物体固化,并使固化后的物体具有优良的性能。

05-10 09:18

不错

05-10 08:56

从需求端看,TMA下游主要为高性能增塑剂、聚酯树脂和固化剂,目前高性能增塑剂的需求比例已达50%以上,产品具备耐高温、耐黄变等特性,不易被普通产品替代,主要用于出口。