高性能含氟功能膜上游关键材料及衍生材料行业发展概况
- 2025-07-22 12:00:00
萤石是氟化工产业链的起点。萤石又称为氟石,化学成分为氟化钙(CaF2),是自然界中氟元素的主要来源,也是氟化工产业链必备的上游基础原材料。根据美国地质调查局(USGS)发布的《矿物商品摘要》,2023 年,世界萤石矿总储量约为 2.8 亿吨,其中中国萤石储量位列世界第二,约占全球萤石总储量的23.68%,在全球萤石行业中占据重要地位。
氟化工产品分为无机氟化物和有机氟化物两大类。无机氟化物是指氟化工产品中含有氟元素的非碳氢化合物,主要包括各类氟化盐、含氟特气等产品。有机氟化物是指氟化工产品中含有氟元素的碳氢化合物。特种含氟新材料作为新材料产业的一个重要分支,特种含氟新材料所具有的优异的耐高温、耐强化学腐蚀、耐久性、耐侯性、耐溶剂性、耐各种酸碱的不活泼性、低可燃性、低磨擦性、低吸湿性、超强耐氧化性、附着力强等特性,使得其在汽车、化工、石油、能源、环保、通信等产业领域具有日益重要的新用途。
在氟化工产业链中,从萤石到氢氟酸再到氟单体以及后续的氟聚合物等,产品的附加价值逐步提升。氟化工产业链正逐步向高性能、高附加值的产品延伸,各类含氟聚合物和含氟精细化学品等特种含氟新材料的发展势头强劲,特种含氟新材料不仅用于高端装备制造业、新能源、电子信息等战略新兴产业,而且在改造提升传统产业方面发挥着重要作用,未来渗透率还将进一步提升。
我国氟化工产业起始于二十世纪五十年代,经过多年发展,目前我国氟化工产业已形成无机氟化物、氟碳化学品、含氟聚合物及含氟精细化学品等多类产品体系和门类。氟化工是我国经济高质量发展的基石,已成为国家战略新兴产业的重要组成部分,同时也为发展其他战略新兴产业和提升传统产业提供材料保障,对促进我国制造业结构调整和产品升级起着十分重要的作用。
进入二十一世纪,我国的氟化工行业高速发展,取得了令人瞩目的成就,氟化工已成为国家战略性新兴产业的重要组成部分,同时也是发展新能源等其它战略性新兴产业和提升传统产业所需的关键材料,对促进我国制造业结构调整和产品升级起着十分重要的作用。
根据《2024-2029 年氟化工产业现状及未来发展趋势分析报告》,近年来氟化工行业市场规模持续扩大。中国作为全球氟化工的主要生产和消费国,其市场规模已超过 1000 亿元,并在持续增长。据数据显示,2023 年中国氟化工主要产品产量达到约 402.8 万吨,较上年增长 1.10%。预计到 2024 年,中国氟化工主要产品产量将达到 410.5 万吨。
(1)高性能树脂及材料主要细分市场发展及概况
1)全氟离子交换树脂基础原料(HFPO)
HFPO 是生产全氟离子交换树脂的基础原料。
① HFPO 概述
六氟环氧丙烷(HFPO),是六氟丙烯的氧化产物,是一种有机氟材料的重要中间体,最早在 1959 年由美国杜邦公司采用过氧化氢法首次合成,经过几十年的发展,HFPO 产业发展迅猛,用于制备六氟丙酮、六氟异丙醇、含氟乙烯基醚(如 PPVE、PSVE、PEVE、PMVE)、含氟表面活性剂、含氟醚油类、全氟磺酸树脂等多种含氟精细化学品或聚合物,广泛用于化工、电子、医药、农业、汽车、新能源等重要领域。
全球的 HFPO 生产企业主要集中在北美、亚太地区,在海外市场中,HFPO的生产企业主要有科慕、日本 Unimatec 以及加拿大多伦多化学研究所等。在中国市场中,HFPO 生产企业主要有未来材料、三明市海斯福化工有限责任公司、邵武永和金塘新材料有限公司、上海华谊三爱富新材料有限公司等。
近年来,在行业良好发展前景的吸引下,中国企业积极扩大生产,HFPO 产能呈现快速扩张态势。据 ACMI 统计,2023 年,中国 HFPO 设计产能达到了 16,110吨/年,较 2020 年的 4,540 吨/年大幅增长,CAGR 达 52.53%。产量方面,中国 HFPO产量呈持续增长态势。2023 年,中国 HFPO 产量约为 8,560 吨/年,而 2020 年中国HFPO 产量 4,240 吨/年,CAGR 达 26.39%。
受下游行业良好发展态势带动,中国HFPO 产品市场需求量不断增长,推动行业内生产企业提高产能,满足不断增长的市场需求,但由于新增产能不断释放,近年来 HFPO 的产能利用率呈现逐年走低的趋势。
HFPO 主要作为生产某些重要有机氟产品和材料的中间体,可用于制备六氟丙酮、六氟异丙醇、含氟乙烯基醚(如 PPVE、PSVE、PEVE、PMVE 等)、含氟表面活性剂、含氟醚油类、全氟磺酸树脂等多种含氟精细化学品或聚合物。作为含氟材料领域的核心中间体,HFPO 凭借其独特的化学结构和优异的性能,广泛应用于高端制造、化工、电子、医药、农业、汽车、新能源等重要领域。
②HFPO 市场发展情况
高端氟聚合物如 PFA、全氟磺酸树脂、全氟醚橡胶、含氟聚酰亚胺等正步入发展快车道,这些材料因其优异的性能,在半导体、医药等高端领域具有广泛的应用前景。该等高端氟聚合物的加速生产,使得对 PPVE、PSVE、PMVE 等特种含氟单体的需求量日益增加,而特种含氟单体是 HFPO 的下游产品或通过HFPO 进一步反应得到,因此高端氟聚合物的发展将间接带动对 HFPO 的需求。
此外,HFPO 作为原料的全氟聚醚、六氟丙酮在多个领域有重要应用,市场需求逐年增长,亦将进一步带动 HFPO 需求。近年来,在下游消费市场的刺激下,中国 HFPO 市场需求规模不断增长。2023 年,中国 HFPO 市场需求量约为 8,352吨,预计未来将进一步增长。
近年来,氟化工行业吸引了众多新入局者。这些新企业往往从原料端开始布局一体化的项目,旨在通过上下游产业链的整合来降低成本、提高竞争力。且中国企业更多把 HFPO 作为中间体以延伸下游产品,HFPO 多为以配套自用。随着氟化工企业一体化项目的推进,企业更倾向于自产自用 HFPO,以确保原料的稳定供应和成本控制,这种趋势将进一步推动 HFPO 的产能增长。相比于海外生产企业,我国 HFPO 企业在生产能力和产品质量方面已经能很好地满足国内需求,且国产 HFPO 交付周期更短、更具性价比。
在市场需求刺激下,HFPO 相关投资增加,HFPO 产能产量有较大的成长空间,国内供应充足;同时,我国 HFPO 企业也在积极改进生产工艺,HFPO 产品质量逐渐提高,产品品牌效应初步形成,在国际市场竞争力日渐增强,为国产 HFPO 出口奠定了坚实基础。未来,在良好的市场前景驱动下,将会有越来越多企业布局 HFPO 领域,中国 HFPO 产品供给能力将不断增强,产品质量进一步提高,国际市场竞争力逐渐增强,有望更多开拓海外市场。
2)全氟离子交换树脂
全氟离子交换树脂包括全氟磺酸树脂、全氟羧酸树脂等,其中,山东东岳的全氟磺酸树脂占据国内主要市场份额,全氟羧酸树脂为国内独家生产。
① 全氟磺酸树脂概述
全氟磺酸树脂是已知的最强固体超强酸之一,由四氟乙烯(TFE)与含有磺酰基团的全氟烷基乙烯基醚(PSVE)经共聚反应制得。四氟乙烯为高聚物提供了稳定的氟碳骨架,全氟烷基乙烯基醚则引入关键的磺酸基团,确保全氟磺酸树脂优异的电化学性能。
全氟磺酸树脂具有耐热性能好、化学稳定性和机械强度高等特点。全氟磺酸树脂用作酸催化剂时,与液体超强酸相比,具有催化活性好、选择性优、易于分离、可反复使用、环保易回收等特点。全氟磺酸树脂目前主要用于加工质子交换膜与离子交换膜,广泛应用于化工催化、制药、食品加工及水处理等领域。
② 全氟磺酸树脂市场发展情况
目前全球全氟磺酸树脂主要厂商包括美国科慕、日本旭硝子、日本旭化成。未来材料是国内首家实现大规模商业化生产全氟磺酸树脂的企业,巨化股份等企业正在研发之中。根据 GGII 测算,预计 2030 年全球全氟磺酸离子交换树脂需求量达将达到4,096 吨。
3)乙烯-四氟乙烯共聚物(ETFE)
① ETFE 概述
ETFE 应用场景非常广泛,可作电线电缆、薄膜、容器、管道内衬和防腐材料,被广泛运用于新能源、汽车、高端装备、半导体等领域。
② ETFE 市场发展情况
ETFE 的生产具有较高的技术和安全壁垒。在 ETFE 的合成方面,聚合物制备对纯度的要求极高,为确保纯度符合要求,对制备过程中的组分比例、聚合温度、反应压力、引入的第三单体种类和含量等诸多因素需要有严格的控制。
在安全性方面,ETFE 的原料四氟乙烯(TFE)十分不稳定,在体系压力骤降或与空气接触时容易发生爆炸。通常情况下,该气体需在加入阻聚剂的钢瓶中低温贮存及运输。由于安全原因,国内大多数相关生产企业需自行生产 TFE。
由于技术壁垒高,长期以来全球 ETFE 市场由国外厂商垄断,而国内则依赖进口,其中美、日两国厂商在 ETFE 市场供应中占据主导地位,主要生产商包括日本旭硝子、日本大金、美国杜邦等。其中日本旭硝子是全球最大的 ETFE 生产商,全球市场占有率达 50%以上。
据氟材料研究所及 GGII 统计,全球 2024 年ETFE 总产能约为 2.84 万吨/年,ETFE 年消费总量约为 1.85 万吨。我国 ETFE 行业起步较晚,近年来,得益于国内企业自主研发实力提升,ETFE国产化进程逐渐加快。未来材料作为国内率先实现 ETFE 量产的企业,ETFE 相关产品技术已达到国际先进水平,打破了国外垄断。截至目前,未来材料已建成ETFE 产能 7,000 吨/年,排名全球第二,国内第一。
4)可熔性聚四氟乙烯(PFA)
PFA 具有优异的耐温、耐腐蚀性能,可广泛应用于传统工业中,此外因 PFA可熔融加工及高透明度特性,更便于制备半导体装备中所需的复杂管件、阀门等重要部件,且洁净等级可达到极高标准,近年来 PFA 在半导体领域的应用需求不断扩展。
工业中,PFA 常被作为防腐涂层、防老化涂层、特种过滤纤维、反应釜内衬、管材内衬、光缆外皮等,广泛应用于建筑、化工、机械、电气、医疗等众多领域。半导体领域中,PFA 主要用于处理超大规模集成电路硅片用的容器、提篮、管路、阀门等。
当前 PFA 高端市场主要由国外产品垄断,销售价格昂贵,性能优异,成长性和进口替代空间大。PFA 海外生产商主要有美国科慕、日本大金、3M 等,海外企业 PFA 市场占有率超过 70%,形成寡头竞争格局。据 GGII 数据,2024 年全球 PFA 市场规模约 8.9 亿美元,预计 2028 年将达到 14.5 亿美元,2024 年-2028年 CAGR 达 12.98%。
中国生产 PFA 的企业较少,且普遍规模较小,生产工艺不成熟,研发以及量产能力有限,产品多应用在中低端领域。目前仅有未来材料、永和股份、巨化股份、三爱富等企业批量生产 PFA,且产能较低。但中国 PFA 产能扩张处于爆发的前夜,据 ACMI 不完全统计,我国有 PFA 拟在建项目十余个,规划产能超过 5 万吨/年。随着国内氟化工企业 PFA 的布局完善,有望打破国外垄断局面,实现进口替代加速。
(2)高性能含氟功能膜衍生材料
高性能含氟功能膜衍生材料所含细分产品种类众多,东岳公司生产的特种含氟新材料主要为含氟表面活性剂,该产品行业情况如下:
1)含氟表面活性剂
全球含氟表面活性剂的生产主要集中在少数几家国际化工巨头,如美国科慕、3M、日本大金和阿科玛(Arkema)等。目前,国内含氟表面活性剂生产厂家主要有未来材料、海斯福等企业。含氟表面活性剂市场规模较为广阔,需求持续增长。据 ACMI 调研推测,中国含氟聚合物用含氟表面活性剂需求量在 820 吨左右。
当前,我国正处在氟化工产业转型升级,由高速发展进入高质量发展的关键阶段。在“双碳”目标的推动下,新能源汽车、太阳能光伏、风电、储能等清洁能源的发展势在必行,能源结构的深化改革带动上游原材料需求旺盛,也为氟聚合物的发展提供了新动力。
同时,电子信息、环保产业、医疗器械等新兴产业的快速发展,国内外需求增长加速,未来氟聚合物将不断向高端化、高附加值、新应用品种方向发展,产业将持续增长,从而带动含氟表面活性剂的需求。
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