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TPU,中文名为热可塑性聚氨酯。热可塑性TPU 弹性体,由于弹性好、物性佳、各种机械强度均优,因此,广用于射出、押出、压延及溶解成溶液型树脂等加工方式,为塑胶加工业者经常使用的塑胶材料,其制成产品涵盖了工业应用和民生必需品的范围。因其优越的性能和环保概念日益受到人们的欢迎。TPU不仅拥有卓越的高张力、高拉力、强韧和耐老化的特性,而且是种成熟的环保材料。TPU已被广泛应用于:鞋材、成衣、水上及水下之运动器材、医疗器材、健身器材、汽车椅座材料、雨伞、皮箱、皮包等。01
2016 年全球 TPU 产量为 86.1 万吨,2020 年增长至 109.2 万吨。数据来源:立鼎产业研究中心
基于良好的性能优势和环保优势,TPU 能有效代替 PVC、橡胶、EVA 和硅胶等传统材料。2020 年 TPU 全球产量 109.2 万吨,橡胶全球产量 1,278.2 万吨,PVC 全球产量 5,425.9 万吨,与上述可替代相似材料产能产量相比,TPU 产量仍较小,未来替代增长空间十分广阔。同时,从产业区域布局来看,2020 年全球 TPU 需求量主要集中在亚太地区:亚太地区、北美和欧洲共同占据了全球 TPU 需求的 94.80%,其中亚太地区 TPU需求占比高达 60.30%。数据来源:立鼎产业研究中心
得益于优异的产品性能,TPU 在日用消费品、工业生产、医疗健康、国防军工等多个国民经济领域的市场需求大幅增加。近年来,我国 TPU 新增产能陆续释放,国内 TPU 需求保持快速稳定增长,根据天天化工网的统计数据,2017-2021 年国内 TPU 产量年均复合增长率高达 13.87%,2021 年我国 TPU 产业规模继续呈扩大态势,产量达到 64.5 万吨。同时,我国正逐渐超越欧美成为全球最大的 TPU 消费国:2017 年我国 TPU行业消费量为 40.5 万吨,2021 年达 60.2 万吨,年均复合增长率为 10.4%,远高于欧美市场 3-4%及全球市场 6%的年均复合增长率,且预计到 2026 年消费量将突破 90 万吨。03
影响 TPU 供需情况的因素主要有:一是国内外宏观经济形势影响下游终端消费领域的需求,进而影响 TPU 市场需求的变化;二是上游原材料价格波动,在整个产业链价格传导下,影响终端产品成本,致使 TPU 产品的替代性需求变动;三是核心技术和工艺的重要突破,形成新型产品,改变原有供需格局。当前,从市场供求情况来看,中低端产品和中高端产品的市场特点差异较大。中低端产品的下游应用较为广阔且客户分散,总体呈现出市场容量大、竞争激烈的特点,因此,具有较强品牌效应、原材料成本优势和牢固客户基础的企业在市场占有率、产品定价能力方面具有明显的优势。高端产品领域下游需求旺盛,但目前仅有少数本土企业参与生产,以公司为代表的 TPU 创新型企业正不断致力于实现中高端 TPU 产品的突破。随着我国在TPU 中高端技术上的突破,TPU 材料出口量也在逐年增加,从 2017 年出口量 18.4万吨增长至 2021 年的 28.2 万吨,年均复合增长率 11.26%。TPU 行业属于技术密集型产业,TPU 及作为其原料的多元醇产品的开发生产涉及多个技术领域的基础理论、研究方法及测试技术,需要进行高分子科学、材料科学、化工工艺、化工设备等多学科的综合研究。近年来,我国 TPU 行业技术水平在自主创新能力方面有了明显提高,双螺杆反应挤出等部分技术水平已接近国际先进水平,但行业的整体技术水平仍有较大的提升空间。经过技术引进与自主开发,TPU 行业的部分优秀企业在聚合工艺控制和性能调控等技术上已经积累了较为丰富的实验数据及生产实践经验:其中聚酯型产品在力学性能、成型性、透明性等应用性能及环保指标方面达到国外同类产品水平;聚醚型产品在耐水性、耐菌性、耐候性等应用性能及环保指标方面也已达到国外同类产品水平。早在2012年国际橡塑展上,巴斯夫就展示了其生物基的TPU——Elastollan® N,其生物质含量达到40%以上(按ASTM D6866标准),具有卓越的耐水解性和良好的机械性能,硬度范围广,是体育、休闲、鞋材等行业理想的可持续解决方案。
科思创的部分生物基TPU系列目前以Desmopan® EC的名称销售,由生物基琥珀酸以及生物基丙二醇(Bio-PDO)制成。Desmopan® TPU产品具有相当高的耐磨性,在广泛的温度范围内具有柔韧性,并且所有硬度的产品都具有高弹性,还具有出色的耐油、耐油脂和耐溶剂性能,以及耐候性和耐高能辐射,其生物基成分含量可高达60%。与以化石为基础的TPU相比,其碳足迹减少了20%以上。
路博润的Bio TPU™ by Lubrizol为革命性的生物基TPU系列,采用可再生材料(含量30%~70%)制成,与传统的石油基热塑性聚氨酯具有相同的性能和优势,硬度范围82 Shore A至55 Shore D不等,具有一流耐磨性、优秀的耐化学性、低温韧性、耐紫外线和耐水解性、透明度、出色的机械属性、通过注塑和挤塑进行加工等突出优势,应用于家具、汽车、纺织品、书籍装祯和鞋品的反应型聚氨酯热熔胶(HMPUR)配方;皮鞋硬衬的纺织涂层(前饰片和后帮);鞋品、汽车、工业、消费类电子产品和运动/休闲等细分市场的软管、同步带和模制零件。
Apilon 52 Bio Light是盛禧奥在扩大其可持续材料组合方面的又一发展,因为它是该公司第一种用生物基成分制成的轻质热塑性聚氨酯,具有突出特点——轻(密度低至0.4克/立方厘米)、软(硬度为35~50shA)、天鹅绒般的自然触感和可持续性,可应用于鞋中底,与EVA等交联材料相比,这种材料缩短了高达60%的生产周期,从而降低了生产成本和能源消耗。
万华化学的WANTHANE® TPU ECO是生物基TPU,并在2021年CHINAPLAS橡塑展上展示了一款生物基TPU鞋底的休闲鞋。目前,该系列TPU产品主要涵盖注塑和吹塑薄膜两大类,生物基含量最高可达75%(ASTM 6866)。与传统的TPU相比,在不牺牲任何综合性能的前提下,它具有环境友好、原料可再生、低碳环保等特性。
此前,万华化学生物基TPU产品WHT-ECO13595曾获颁UL绿色环境声明验证证书。这是业内首个获得UL认证的生物基TPU产品。美瑞新材的TPU G系列是生物基TPU,生物基含量为25%~70%(ASTM 6866),具有绿色环保、成型周期短、弹性优异等特性,应用领域为鞋材、电子产品、汽车、运动休闲、包胶改性、薄膜等。
大东树脂的TPU树脂G系列是生物基TPU,含有25%以上的植物合成原料,与石化基TPU相似,具有优异韧性、机械强度、耐磨耗性、耐溶剂性,可应用于包装材料、鞋材、汽车、成衣等领域。
高鼎推出的生物基TPU产品系列,具有与传统石油基TPU相同的特性,优异的耐磨性、机械强度、耐化学性等,满足高性能与耐用性的产品需求,可适用于押出、射出成型等用途,终端用途广泛,全系列产品的生物基含量约25%~48%,可应用于纺织贴合(薄膜与片材/止水条)、鞋材应用、运动休闲用品、医疗领域、汽车工业、工业用品。
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