瓶用瓶级聚酯树脂调研报告.docx
- 文档编号:24126834
- 上传时间:2023-05-24
- 格式:DOCX
- 页数:54
- 大小:52.67KB
瓶用瓶级聚酯树脂调研报告.docx
《瓶用瓶级聚酯树脂调研报告.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《瓶用瓶级聚酯树脂调研报告.docx(54页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。
瓶用瓶级聚酯树脂调研报告
瓶用(瓶级)聚酯树脂
1.概述
聚酯(PET)工业的发展,在七十年代之前,主要以生产PET纤维为主。
九十年代后,随着科学技术的发展,先后由美国、英国等国家开发了PET非纤用途的产品,如PET瓶、PET薄膜及工程塑料等,尤以PET瓶用产品发展最快。
由于PET瓶性能良好、质量好、强度较高、耐冲击、透明度较高、气密性好,又因PET瓶无毒、无味、耐化学腐蚀、符合卫生要求等特点,且价格较为便宜,适合用于食品、饮料、化妆品包装容器。
特别是在20世纪末,已先后在美国、法国研制成功用PET瓶包装啤酒饮料,这一新技术的出现,将再一次推动PET瓶市场的发展。
我国PET工业起步较晚,自七十年代末、八十年代初,PET工业才逐渐形成规模化生产。
八十年代末,开始引进万吨级的PET瓶级切片的增粘技术。
但国内PET瓶材发展速度还是较快的,20世纪末PET瓶材的生产能力超过了40万吨,目前PET瓶材生产能力已超过60万吨。
预计在21世纪PET瓶材将会出现较大的发展。
2.聚酯瓶专用切片技术开发进展
传统聚酯切片制造的聚酯瓶存在阻隔性差的缺点,因而往往容易使饮料的保鲜期缩短。
此外,由于传统的聚酯瓶用切片耐热性不理想,制瓶后容易产生厚坯和浇口(铸口)结雾等问题。
为了解决上述问题,多年来,世界各地的许多聚酯瓶切片生产厂家开发了新技术,其中有通过降低聚酯结晶速率来克服瓶结雾的方法;有采用和苯二甲酸(IPA)取代部分PTA,以提高制瓶切片加工性能的方法;有采用1,4—环已烷二甲醇(CHDM)取代部分EG,提高瓶子光泽和透明度的方法。
为降低瓶用聚酯切片的结晶速率,克服聚酯瓶结雾,可通过降低分子量,改进催化体系,添加第三组分进行共聚等方法来实现。
瓶用聚酯切片的特性粘度(分子量)对分子结晶速度有较大的影响,通常随着特性粘度增高而使结晶速率常数
(k)加大,同样不同催化体系也具有不同的结晶速率。
添加少量IPA可降低共聚酯的结晶速率和结晶度,使无定形程度提高,并使取向特性和玻璃化温度(Tg)降低。
据报道,通过此法制造的食品包装瓶用聚酯是一种很有发展前途的产品,现已被美国药物管理局列入联邦食品法规中。
添加二甘醇(DEG)、新戊四醇(NPG)和CHDM均可起到降低结晶速率的作用,但如果DEG含量较高,将会影响瓶用聚酯切片的性能。
尽管NPG可有效地降低瓶用聚酯切片结晶速率,可是它与EG沸点接近(差10C),在合成工艺中分离回收困难,因而只有采用CHDM取代部分EG进行改性,以提高聚酯瓶的光泽和透明度。
在聚酯改性中,以CHDM全部取代EG成为均聚聚对苯二甲酸环己烷二甲醇(PCT),部分取代则成为CHDM改性共聚酯。
后者随着CHDM添加量的增加,结晶速率显著下降;而且随着玻璃化温度的提高,也将会使结晶速率降低。
经上述方法制得的瓶用聚酯型坯,即使加热较长时间也不易产生结雾,从而为聚酯瓶的光泽和高透明性创造了有利条件。
2.1PETG6763共聚酯
PETG6763共聚酯是伊士曼公司研发的一种添加CHDM的改性瓶用共聚酯。
其熔点为211C,特性粘度为0.7±).2,在聚酯瓶用切片特性粘度范围,由于该聚酯克服了传统聚酯树脂成型困难的难题,因而可广泛地应用于聚酯容器
(瓶)。
PBTG6763共聚酯主要特点是:
熔点较低,使成型温度下降60C;熔体粘度高,有利于挤出吹塑成型,适合通用的挤出吹瓶设备加工;提高了树脂加工过程中对热和水的稳定性,放宽对树脂干燥要求,可以在通常的干燥设备上完成树脂干燥;吹塑而成的聚酯瓶无内应力,可在65-70C长期使用;由于在取向过程中不产生结晶作用,因而,由其制成的聚酯瓶阻隔性则不如可取向结晶的聚酯瓶好。
2.2PET9921聚酯
PET9921是伊士曼公司推出的第二代瓶用聚酯。
据报道,由于切片中,添加了适量的CHDM,从而有效地降低了结晶速率和熔点,扩大了加工范围,在保持基本工艺、取向特性和聚酯均聚物性能的情况下,能够使厚型瓶坯的结晶可能性变小。
它的特性粘度为0.80,其拉伸性能相当于特性粘度0.76的聚酯均聚物。
通常可根据加工制品对树脂性能的需要,来确定CHDM的添加量。
当然如果CHDM含量增加,共聚酯的结晶趋势将会进一步降低,并会改变其分子的取向特性。
PET9921瓶用聚酯通常还可以与其他阻隔性聚合物共用,以改进其阻隔性能,采用该树脂制成的聚酯瓶主要用于包装长期保存的饮料和食品。
由于有较好的热成型性能,因而可采用PVC热成型设备进行加工。
此外,还可以采用添加某种改性聚酯进行共混的方法来改善结晶性和透明性。
2.3聚萘二甲酸乙二醇酯
为提高聚酯瓶切片的阻隔性、耐热性,目前国外一些大公司还分别开发了采用热定型工艺,增大聚酯瓶切片的结晶度,促使聚酯的玻璃化温度随结晶度的增加而提高,从而起到进一步提高聚酯瓶切片耐热的温度,如SIDEL(法国)、KRUPP(德国)、SIPA(意大利)等公司目前大都已采用开发的多种热定型工艺,从而使聚酯瓶的热灌装温度提高到95C。
此外,一些公司还通过在聚酯熔体中加入一定比例的耐热有机材料的方法,如与聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)或无机纳米材料进行共混,从而有效地提高了聚酯瓶切片的耐热性能。
聚萘二甲酸乙二醇酯是一种新型聚酯树脂。
该材料制成的聚酯瓶,与普通聚酯材料制成的瓶不同,其透明度高,气味吸收率小,耐化学药品性强,耐水解,气体透过率低,阻隔性能好约是传统聚酯瓶的5倍,抗冲击强度比传统聚酯瓶高出50%,对二氧化碳的阻隔性也优于传统的聚酯瓶。
因而特别适用于啤酒的灌装。
但该类聚酯瓶的价格昂贵,因而单独使用成本较高,于是市场上出现了许多PET与PEN共混的聚酯瓶产品。
目前欧美国家已有许多的啤酒制造商开始大量地采用PET/PEN共混聚酯制成的复合聚酯瓶来灌装啤酒。
据报道,近年来PET/PEN复合啤酒瓶已经在美国洛杉机、迈阿密等7座城市销售,预计每年约有高达3亿只的销量,其市场发展潜力很大,预计今后这种复合聚酯瓶将会在啤酒饮料的包装领域中扮演重要的角色。
2.4纳米复合聚酯
在传统聚酯中,通过添加无机类纳米材料所制成的纳米复合聚酯,其各项性能均明显优于普通瓶用聚酯。
纳米复合聚酯具有强度高、阻隔性好、耐热、耐磨、比重轻等优异性能,故它将有望成为今后制造高品位聚酯瓶包装容器的重要生产材料。
纳米复合聚酯材料的技术含量极高,特别适合用于啤酒瓶。
目前欧美、日本等发达国家都在积极研发这种新型聚酯材料,并取得了重大的技术突破。
我国在纳米复合聚酯研发方面已处于世界前列,国内一些公司都在积极开展该类产品的开发。
燕山石化公司是国内率先开展纳米聚酯研发的生产厂家。
该公司于1996年就与中科院化学所合作开发出纳米复合聚酯材料,并于2000年完成了中试放大实验,2001年已在200L中试装置上开始小批量生产纳米复合聚酯。
目前,该公司正在加紧进行用于啤酒热灌装的纳米复合聚酯瓶的研制和工业化生产的前期准备工作。
2.5NG3工艺技术
NG3工艺技术是美国杜邦公司近期开发成功的新一代专门用于聚酯瓶片生产工艺技术。
目前,生产商们正积极开展工艺技术的开发和创新,如将聚酯短纤生产线改造成可以生产聚酯瓶片的柔性生产装置;有的公司还通过技术创新,改进生产工艺,进一步提高了装置的生产效率。
NG3与传统的高粘度聚酯瓶片生产工艺不同,可直接实现由低粘度聚醇中间体至高粘度聚酯瓶片的在线生产。
由NG3工艺生产的高粘度聚酯瓶片具有独特的晶体结构和所需的机械强度,由于该晶体结构对制造高粘度聚酯最终产品非常重要,能够使低粘度聚酯中间体在直接固相缩聚之前,有效地减少结晶度和晶体结构所需的设备和时间,从而有效地缩短了生产工艺流程,降低了投资成本,并大幅度地提升企业的盈利能力。
传统工艺的最大缺点是需要采用真空缩聚、乙二醇回收、切片制造工序、切片输送、高粘度聚合控制等系统;NG3工艺为两釜流程,只需经过酯化反应(其反应时间约为90min)和聚合反应(其反应时间约为20min),即可制得特性粘度为0.82的聚酯瓶片。
由于NG3工艺大幅提升了生产效率,与常规工艺相比,NG3工艺投资成本约比传统工艺低25%,生产成本比传统工艺的最低水平还低40%。
由于NG3工艺缩短了工艺流程,建设投资成本降低;由于节省了许多生产设备,因而使设备费用及电能消耗减少,使生产成本大幅降低;产量提高。
此外,NG3工艺可根据市场需要进行产品更新。
采用NG3工艺生产的聚酯瓶片具有以下一些特点:
乙醇含量仅为其他方法的1/3;分子量分布较窄,故其加工性能好;由于为线性分子排列,因而注模成瓶后强度高;制成的聚酯瓶透明度与光泽度均优于常规工艺生产的聚酯瓶;与常规工艺生产的聚酯相比,环状三聚体和齐聚物含量降低了50%,因而,适用于热灌装聚酯瓶、碳酸饮料瓶和纯净水瓶等包装容器的生产。
对500ml纯净水瓶来讲,采用NG3工艺生产的聚酯能使瓶子的注模成形周期缩短0.5—1min,尤其是在生产2L碳酸饮料瓶时优势十分明显,使产能相应增加3%-6%。
此外,采用NG3工艺生产的聚酯完全符合美国FDA和欧盟药品和食品卫生标准,并且产品质量超过了可口可乐公司和百事可乐公司颁布的卫生标准要求。
3.PET瓶材市场分析与预测
3.1国际市场
由于采用聚酯瓶片制成的聚酯瓶具有强度大、不易破损、质量轻、便于手持和运输、透明度高、外观和表面美观光洁、阻气性好、卫生安全性能优良、无毒性、耐酸碱化学药品的腐蚀、易于回收再利用等优点,因而自面世以来,一直深受广大消费者的喜爱。
在过去10年中,全球聚酯瓶片产能和消费量的年均增长率达到了20%以上。
2001年全球聚酯瓶片产能已接近1000万t/a,其中食品饮料包装用的聚酯瓶片消费量最大,约占整个聚酯瓶片消费量的80%,约为800万t,其余20%的消费量则主要用于医药及日化用品等非食品包装本料。
在食品饮料包装用的聚酯瓶片中,软饮料的聚酯瓶片消费量最大,约占其整个消费量60%。
近年来,碳酸饮料、矿泉水、茶饮料与食用油等食品饮料的市场需求出现了持续强劲的增长态势,从而带动了全球聚酯瓶和聚酯瓶片市场需求量的扩大,同时也进一步推动了全球聚酯业的快速发展。
3.1.1北美地区
北美是全球聚酯瓶片主要的生产和消费地区,在全球聚酯瓶片产能和产量中占有相当大的份额。
目前北美地区聚酯瓶片产能和产量均已达到了300万t/a,
分别占全球聚酯瓶片产能和产量的30%以上,预计2002年北美地区聚酯瓶片产能和产量都将达到320万t/a,分别占全球聚酯瓶片产能和产量的33%和35%,并将继续成为全球最重要的聚酯瓶片生产和消费地区。
在1996-2000年期间,北美地区聚酯瓶片的需求量不断增长,其年均增长率一直保持在15%以上,其中墨西哥聚酯瓶片的市场需求发展速度最快,年均增长率接近20%;美国聚酯瓶片的需求市场已比较成熟,年均增长率达到了10%以上。
美国
2000年美国聚酯瓶片产能超过200万t/a,2001年则超过230万t/a。
美国目前已是全球最大的聚酯瓶片生产和消费国家之一,其产能与市场实际需求量近年来基本保持同步增长,1999年为178万t,2000年为190万t,2001年达到201万to
美国瓶级聚酯供需状况及预测详见表1o
表1美国瓶级聚酯供需状况及预测(单位:
万吨,%)
年份
产能
忌旦
产量
开工率
净贸易量
消费量
自给率
1996
168.7
144.4
96
21.2
123.2
117.21
1997
188.7
164.6
92
22.0
142.6
115.43
1998
188.7
163.7
87
5.2
158.6
103.22
1999
221.4
182.5
89
4.5
178.0
102.53
2000
241.3
195.4
84
4.5
190.8
102.41
2001
241.3
206.3
86
4.5
201.8
102.23
2002
241.3
218.7
91
2.3
216.4
101.06
2003
261.7
241.0
96
2.3
238.7
100.96
2004
282.1
252.9
93
2.3
250.6
100.92
2005
282.1
266.9
95
0
266.9
100.00
美国最大的聚酯瓶片生产商伊士曼化学公司不仅积极扩大本上的生产规模,
而且还在国外积极地投资兴建新的聚酯瓶片工厂。
该公司近期已在加拿大的多伦多和墨西哥的科索里凯克投资建成了年生产规模分别为9万t/a和12万t/a的聚
酯瓶片生产装置,现都已投产运行。
KoSa是Kosh工业公司与Grupoxfra公司合资组建的大型聚酯生产企业,该公司在1999年建成了20万t/a聚酯瓶片生产装置之后,最近又开始计划在加拿大安大略省新建1套生产规模为6.6万t/a的聚酯瓶片生产装置。
南亚塑料公司目前正在美国莱克城新建1套生产规模为20
万t/a的聚酯瓶片生产装置,估计该套装置将在近期建成投产,届时该公司聚酯瓶片的生产能力将翻一番,达到43万t/a。
壳牌化学公司(ShellChemical)自1998年初在墨西哥的阿尔塔米拉建成了1套9万t/a的聚酯瓶片生产装置后不久,就又开始进行了该生产装置的增容改造,日前该公司的聚酯瓶片生产能力已达到12万t/a。
威尔曼公司(Wellman)自1999年建成了总生产能力为22万t/a的2套聚酯瓶片生产装置以来,最近又计划新建1套大的聚酯瓶片生产
装置,以扩大其生产规模。
此外,TIE公司已计划加人聚酯瓶片生产行列,准备新建1套生产能力为5万t/a的聚酯瓶片生产装置。
2001年以来,随着食品、饮料包装市场的快速发展,美国聚酯瓶片市场的需求量持续增长,尤其是随着啤酒包装用的聚酯瓶市场的进一步开发,给美国聚
酯瓶片生产厂商带夹了更多的商机。
近年来美国一些大的啤酒制造商也加快了聚酯啤酒瓶商业化应用的进程,如
美国CoorsBrewing公司近期开始在国内市场销售该公司采用聚酯瓶片的啤酒瓶。
然而由于目的啤酒聚酯瓶的生产成本较高,且在应用当中仍存在某些不足,因此,一些生产厂商目前正在开发具有良好性能价格比的聚酯瓶片材料,并进一
步提高聚酯啤酒瓶的技术指标和市场份额。
2001年北美地区聚酯瓶的开工率达到90%-92%,其中墨西哥的开工率达到95%。
美国市场尽管已十分成熟,但其开工率仍达到85%以上。
3.1.2西欧地区
西欧地区聚酯瓶片的生产能力2001年达到了180万吨,次于北美地区和亚洲地区。
西欧地区瓶级聚酯的供需情况及预测详见表2。
表2西欧瓶级聚酯供需状况及预测(单位:
万吨,%)
年份
产能
忌旦
产量
开工率
净贸易量
消费量
自给率
1996
104.2
68.0:
73.1
-15
83.0
81.93
1997
138.5
85.0
70
-15
100.0
85.00
1998
161.0
96.0「
64.1
-20
116.0
82.76
1999
161.0
112.7
70
-12
124.7
90.38
2000
161.0
130.9「
81.3
-10
140.9
92.90
2001
181.0
152.4
89.1
-8.4
160.8
94.78
2002
201.0
166.2
87
-9.2
175.4
94.75
2003
211.0
193.3
93.8
-3.0
196.3
98.47
2004
241.0
205.3
90.9
-11.2
216.5
94.83
2005
251.0
215.11
87.4
-10
225.1
95.56
3.1.3亚洲国家和地区
亚洲地区聚酯瓶片生产起步较晚,但发展速度很快。
1998年该地区聚酯瓶
片产能达到200万t/a,约占全球聚酯瓶片产能的28%;1999年达到220万t/a,约占全球产能的30%;2000年达到240万t/a,约占全球产能的31%;2001年超过300万t/a,约占全球产能的32%。
近年来由于亚洲地区聚酯瓶片产能出现了较大幅度的增长,因此预计近期亚洲地区产能将超过北美地区,并成为全球最
大的聚酯瓶片生产和消费地区之一。
日本
以日本为例,1998年日本聚酯瓶片产量约为27.6万t,1999年达到28.8万t,2000年达到30.8万t,2001年达到31.8万t,预计2002年将达到33万t。
由此可见,日本目前已是亚洲地区聚酯瓶片主要生产和消费国。
据统计,近年来日本食品包装用的聚酯瓶片需求量和产能均得到了进一步增长。
如果包括非
食品包装用的聚酯瓶片在内,1999年日本聚酯瓶片产能达到30万t/a,2000年达到31万t/a,2001年超过35万t/a。
2002年预计将超过38万t/a。
日本瓶级聚酯切片供需状况及预测详见表3。
表3日本瓶级聚酯供需状况及预测(单位:
万吨,%)
年份
产能
忌旦
产量
开工率
净贸易量
消费量
自给率
1996
38.9
19.8「
51
0.8
18.8
105.32
1997
38.9
22.5
58
0.1
22.3
100.90
1998
38.9
27.6—
71
-1.3
28.4
97.18
1999
38.9
28.8
74
-2.8
31.6
91.14
2000
38.9
30.8
79
-3.0
33.8
91.12
2001
38.9
31.8:
82
-3.0
34.8
91.38
2002
38.9
32.9
85
-3.0
35.9
91.64
2003
38.9
34.0「
87
-3.0
37.0
91.89
2004
38.9
34.9
90
-3.2
38.1
91.60
2005
38.9
36.0
93
-3.3
39.3
91.60
然而,就在聚酯瓶片生产和销售两旺的情况下,作为排名日本聚酯瓶片生产企业第3位的钟纺公司却宣布退出常规的聚酯瓶片生产,从而拉开了日本聚酯瓶
片产业结构调整的帷幕。
1999年7月,钟纺公司分别与日本两大PTA生产厂商,同时也是日本排行第2和第3位的聚酯瓶片制造厂商三井化学公司以及三菱化学公司达成转让协议,不久以后就将拥有的2套固相缩聚装置(分别设在日本防府工厂和北陆工厂)分别转让给了三井化学公司和三菱化学合资企业—日本Uni聚酯公司经营,转让后各公司所占资金比例为三菱化学44.8%,东洋纺43.8%,水岛芳烃10.3%,三菱人造丝l.1%。
上述企业此次进行产业结构调整,进一步提高日本国内聚酯瓶片生产企业整体的经济效益和抗市场风险的能力。
台湾地区近年来,台湾地区聚酯瓶片业有了很大的发展,生产能.快速增长,现已达到了120万t/a。
受经济利益的驱动,台湾许多化纤厂家正在新建、扩建或拟建聚酯瓶片生产装置新项目,其中台湾南亚公司、远东纺织公司等较为引人注目。
台湾南亚公司已计划扩大其美国及台湾两地的聚酯瓶片生产规模,分别新增聚酯瓶片产能20万t/a和10万t/a,该项目建成投产后,预计该公司两地的聚醋瓶片总生产能力将从目前的24万t/a扩大到54万t/a。
台湾远东纺织公司近期也拟定扩大在海峡两岸的聚酯瓶片装置的生产能力,扩大后的总产能将达到40万t/a。
新光合纤公司目前也已计划通过改造以进一步扩大聚酯瓶片装置的生产能力,此外该公司还计划近期将台湾及泰国两地的聚酯瓶片生产能力增加到50万t/a。
随着新建项目的进一步增多,预计2002年台湾聚酯瓶片的生产能力将翻一番,达到160万t/a以上。
亚洲其他一些国家,如印度、印尼、泰国等国,目前都在新建或扩建聚酯瓶片生产装置,以增加本国聚酯瓶片的生产能力。
预计这些生产装置建成投产后,亚洲地区聚酯瓶片的生产能力将会得到较大幅度的提高,与此同时,该地区也必将出现聚酯瓶片生产开工率降低,以及产品市场竞争激烈的局面。
目前全球聚酯瓶片生产能力、产量以及市场需求量均出现了持续强劲的增长,由于全球众多的生产厂家对聚酯瓶片的发展前景十分看好,受其经济利益的驱使,已纷纷扩大生产规模,或加入了聚酯瓶片的生产行列。
3.2国内市场
2.2.1国内市场生产现状
国内包装用PET瓶材,八十年代末才形成工业化生产,当时产量只有千吨。
进入九十年代后,PET瓶材生产发展已初具规模,单线生产能力已达到了2-3万吨/年。
1998年我国PET瓶材的生产能力已接近30万吨,产量在18万吨左右。
至20世纪末,我国PET瓶材的生产能力已超过40万吨,实际产量在27万吨左右。
2002年我国PET瓶材的生产企业及其产能详见表4。
“九五”期间,我国已建成三个大化纤基地(辽化、天化、洛阳),计划2000年投产试车,共生产60万吨PET(辽化已于97年投产,99年已将20万吨PET改造,增产10万吨PET,拟用以生产PET瓶级切片;洛阳石化20万吨纤维用PET装置已于2000年底投产,目前正准备依托其PET装置发展瓶级切片及聚酯瓶坯的生产;燕化原有4万吨PET装置,亦拟改造生产包装用PET切片),所以我国PET瓶材生产能力将会有较大提高。
虽然目前我国PET瓶材产能已超过60万吨,但符合美国食品及药物管理局(FDA)质量标准的企业,目前只有两家:
江苏仪征化纤股份有限公司和上海远东纺织工业有限公司。
国内有些制瓶厂家仍以从国外进口PET瓶材为主。
2002年初,仪征化纤股份有限公司10万吨SSP(瓶级切片)项目正式建成投产,仪征化纤原年产聚酯瓶级切片7万吨,其产品已拿到美国可口可乐、百事可乐认证的证书,并且通过了欧洲ECC和美国FDA的认证,初步形成了具有自主知识产权的产品配方,不仅为国内几大著名饮料公司所青睐,而且从2001年起出口国际市场。
为了进一步提高产品在国内外市场的竞争力,仪化将10万
吨瓶级切片项目引入公司“十五”期间第一个重要技术改造项目。
这个项目的建成投产,使仪化形成年产17万吨聚酯瓶级切片的能力,成为目前国内瓶级切片最大的生产商。
表4国内PET瓶材主要生产装置能力表(2002年)
序号
企业名称
装置能力万吨/年
备注
1
广东汕头海洋聚酯有限公司
7.0
PTA法
2
广东珠海裕华聚酯厂
4.5
PTA法
3
广东开平聚酯厂
3.0
PTA法
4
广
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 瓶用瓶级 聚酯树脂 调研 报告