泡沫材料,又称泡沫剂,或泡沫材料,是指泡沫塑料、泡沫橡胶、泡沫树脂、泡沫食品等能在物质不气化的情况下产生气泡并成为多空物质的发泡材料。由于用途广泛,市场规模每年保持20%的快速增长。在相关新材料领域,发泡材料的市场增长率是新材料应用领域快速增长的行业,也引起了行业的极大关注。
图1发泡材料按材料分类
图2发泡材料根据性质进行分类
说到发泡材料,首先想到的是聚氨酯发泡材料,因为聚氨酯发泡材料是我国发泡材料应用范围和规模*大的产品。
聚氨酯发泡材料主要分为软材料PU泡棉、硬质PU泡沫,喷泡沫。PU 泡沫用于各种应用,如缓冲、服装填充和过滤,以及硬质 PU 泡沫主要用于商业和住宅建筑的保温板、层压绝缘材料和(喷涂)泡沫屋顶。
聚氨酯泡沫(PU泡沫)的主要成分是聚氨酯,原料主要为多异氰酸酯和多元醇,通过加入适当的助剂,使得反应产物中生成大量泡沫,从而得到聚氨酯泡沫产品。聚氨酯泡沫塑料一般只用于高档精密仪器、贵重设备、高档工艺品等缓冲包装或衬垫缓冲材料,也可制成精致、保护性好的包装容器;物品也可通过现场泡沫进行缓冲包装。
图3聚氨酯泡沫材料的主要应用
聚氨酯发泡材料可以分为:多异氰酸酯类、聚醚多元醇类、聚酯多元醇类、聚合物多元醇类、聚脲多元醇类,其中种类不同,下游应用也不尽相同。
多异氰酸酯:甲苯二异氰酸酯(TDI)、多亚甲基多苯异氰酸酯(PAPI)、二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)以及液化MDI (L-MDI)可生产高回弹软泡、全皮泡、半硬泡、高回弹泡。
聚醚多元醇:用于生产聚氨酯软泡沫的聚醚多元醇一般为长链、低官能聚醚,高活性聚醚主要用于高回弹软泡沫,也可用于半硬泡沫等泡沫产品。
聚酯多元醇:低粘度脂肪族聚酯多元醇,如羟值为56mg KOH/g聚己二酸二甘醇酯二醇可用于制造聚酯聚氨酯软泡。
聚合物多元醇:含有刚性苯乙烯、丙烯腈均聚物、共聚物和接枝聚合物,起到类似有机填料的作用,提高承载能力。可用于生产高硬度软块泡、高回弹泡、热模软泡、半硬泡、自结皮泡、反应注射模塑(RIM)制品等。
聚脲多元醇:也是一种特殊的聚合物改性多元醇,可用于高回弹软泡、半硬泡、软泡,目前市场上产品较少。
根据行业规模,聚氨酯泡沫材料市场规模*大,约467万吨,主要是软泡沫聚氨酯泡沫材料,约占56%。随着我国电子电气领域的蓬勃发展,特别是冰箱和建筑应用的改善,聚氨酯泡沫材料的市场规模也在继续增长。
除聚氨酯发票材料外,常见的发泡材料还包括:EPS类发泡材料,EVA类发泡材料,PE及PP类发泡材料等。
EPS泡沫材料:是一种轻聚合物聚合物。它是一种硬闭孔结构的泡沫塑料,采用聚苯乙烯树脂加入发泡剂,加热软化,产生气体。
EVA类发泡材料:以EVA低密度聚乙bai烯为原料,并加du入其它助zhi成型后发泡dao或由注塑发泡制成zhuan泡沫材料。它具有优异的化学性能,广泛应用于制造鞋材、箱包衬里、玩具材料、运动用品材料、建筑材料、电子配件、汽车内饰等各种新兴应用。
PE及PP类发泡材料:PE或PP材料发泡一般采用其优异的缓冲特性、隔热性能、韧性等,具有优异的耐化学腐蚀性和加工性,成本低。广泛应用于机械缓冲材料、仪器、玻璃器皿、食品缓冲垫等。
全球泡沫材料市场规模约约为939亿美元,其中每年以4%-5%的速度增长。预计到2026年,全球泡沫材料的市场规模预计将增长到1 ** 亿美元。发泡材料快速发展的关键在于发展中国家对发泡材料需求的增加,主要是中国、巴西、印度等国家对基础设施、新住房项目和非住宅建筑改造的投资增加。未来,中国的发泡材料将继续呈现快速增长的趋势。
01 在汽车工业中发泡材料的应用
在泡沫市场的发展和增长中,汽车工业的发展驱动着对泡沫材料需求的增长,是泡沫材料新兴市场增长的主要方向。在双碳趋势下,节能改造是解决双碳问题的重要方向,汽车轻量化是汽车工业的主流发展趋势,以材料替代为主的轻量化解决方案引起了行业的关注。
在汽车轻量化发展的新趋势下,以材料替代为主的轻量化解决方案备受业界关注。泡沫材料具有重量轻、隔热、隔音、减震、价格低等优点。广泛应用于仪表板、天花板内饰、车门内饰板等汽车内饰件中。近年来,随着泡沫技术的进步,微泡沫材料在汽车轻量化领域大放异彩,受到汽车制造商的青睐。
常见的汽车泡沫材料主要是PU泡沫、EPP泡沫、PE泡沫、EPDM泡沫、CR泡沫等类型。据不完全统计,一辆车使用的泡沫材料有数百公斤。
图 汽车工业主要发泡材料的应用
在汽车工业中,泡沫材料广泛应用于安全座椅减震材料、保险杠内防撞缓冲材料、遮阳板、天花板衬里、侧门防撞吸力块、垫材料、扶手工具箱、隔音板、装饰条等内部装饰。
(1)EPP调查汽车工业的应用情况
EPP(聚丙烯)泡沫材料是以聚丙烯树脂为基体,发泡而成的泡沫材料。除具有耐热性高、吸收能力高、回弹性好、热成型性好外,还具有回收再生的优点。广泛应用于汽车内外部件,如保险杠、底护板、遮阳板等。EPP它是一种性能优异的高结晶复合材料,以其独特优异的性能成为增长*快、*环保的抗压缓冲隔热材料。EPP可用于建筑、包装、汽车、体育用品、玩具、工具箱、食品包装盒、家电、日用品等。并且EPP被列为绿色泡沫材料,是中国制造2025重点领域的技术材料。
图 EPP汽车工业的应用
在前后保险杠内防撞缓冲材料中,EPP主要替代品占汽车保险杠缓冲材料的98%PU软气泡,但保险杠需要良好的能量吸收性和抗冲击性,同时芯材重量轻,EPP在达到同样吸能效果的情况下重量比PU轻40%-50%,汽车轻量化一直是行业的发展方向,所以PU对EPP替代性不大。
EPP产品强度高,韧性好,无毒环保,中空发泡结构保温效果好,是制作外卖箱的理想材料。EPP通过调整发泡率,可以满足产品的强度和装配要求,如EPP弹簧把手可外置安装在箱内,便于外送搬运。另外,EPP广泛应用于汽车领域,如吸能块、遮阳板、方向盘、安全座椅等。EPP由于其弹性、耐热性、耐油性、无毒性、可回收性和防震性,可以有效提高汽车行业的燃油效率,EPP泡沫是汽车制造业的重要材料。
根据平头哥的初步调查,中国汽车工业的应用EPP的规模在2.2万吨左右,年增长率在15%左右,预计未来汽车工业EPP消费规模将达到6-7万吨。
(2)EPS调查汽车工业的应用情况
EPS泡沫聚苯乙烯,又称聚苯乙烯泡沫,是一种轻聚合物聚合物,广泛应用于汽车行业的汽车座椅。
根据调查发现,在汽车座椅领域中,80%为EPS其他发泡材料,如发泡材料的20%,EPP、EPE等。
根据相关统计数据,EPS汽车工业的应用规模约为259.95亿元595亿元. ** 在汽车行业中,%是对的EPS座椅销量为1783.6万套。
(3)调查聚氨酯泡沫材料在汽车工业中的应用
聚氨酯泡沫材料(软泡、硬泡)通常用于汽车装饰材料,占80%以上,有很多替代品,比如EPP、EPS、发泡EVA、 XPE等,其中PU与其它材料相比,材料具有非常明显的轻量化和成本优势,具有良好的隔热、隔音、吸能减振等性能。
图 用于汽车内饰PU材料情况
PU(聚氨酯)泡沫材料分为四类:软聚氨酯泡沫、硬聚氨酯泡沫、半硬聚氨酯泡沫和自结皮聚氨酯泡沫。
软聚氨酯泡沫:软聚氨酯泡沫具有韧性好、压缩**变形小、回弹快等特点。一般用于汽车隔音垫、天花板衬里、地毯衬里、坐垫、靠背、头枕等。近年来,多头挤压模具或MDI作为汽车坐垫材料,冷模塑工艺形成的双硬度或多硬度泡沫更好地提高了坐垫的舒适性,备受青睐。
半硬质聚氨酯泡沫:压缩负荷高,减振性能突出,非常适合制造汽车仪表板、扶手、门柱等部件。其中,半硬质聚氨酯泡沫 表皮的仪表板取代了传统的硬质仪表板PP仪表板安全舒适性更好,更受欢迎。
硬聚氨酯泡沫:隔热性能优异,强度高,阻燃性好,尺寸稳定,耐化学性好,用作发动机罩、豪华客车和冷藏车的保温材料。
自结皮聚氨酯泡沫:也被称为整体成型泡沫。表面材料不使用其他塑料,依靠泡沫成分,一次性形成表面材料和泡沫芯材料,具有良好的物理机械性能。广泛应用于方向盘、扶手、头枕、门把手等。
聚氨酯泡沫材料具有较大的发泡倍数范围和可调密度,其力学性能(抗拉强度和50%压缩强度)随着密度的增加而变化很大。因此,它可以适用于汽车不同部件和功能的使用条件。同时,聚氨酯泡沫材料100%的可回收利用特性也使其满足了当前反复加强的环保法规。基于这些优点,聚氨酯泡沫材料在汽车零部件中的应用越来越广泛。
据相关统计,汽车行业聚氨酯泡沫材料的用量约占总用量的14%,是P聚氨酯泡沫材料行业研发的重点目标之一。
02 泡沫材料在大型家电行业的应用
据了解,泡沫材料广泛应用于大型家电领域,尤其是冰箱、空调等领域。泡沫材料一方面用作隔热材料,另一方面用作隔音材料。
在冰箱、冰柜、空调、热水器等制冷或制热电器的制冷、保温材料、麦克风、音响等电器的隔音衬里材料中,泡沫材料主要包括:聚氨酯泡沫(PU)(聚醚)(XPE)等。
泡沫材料主要用于保温和冷却环境PU(硬泡)和XPE,其中PU(硬泡)占80%,主要替代品是EPP。PU泡沫材料具有导热性低、加工性能好的特点,非常适合作为保温材料,因此广泛应用于制造冰箱门体和箱体的保温层。
另外,XPE主要用于空调领域,隔热性能好,成型性能好,外观美观,一般用于空调保温管和隔热异形件。
替代品EPP隔热隔音性能好,易降解,可重复使用,环境友好性高于其他发泡材料。EPP单体或原材料不易获得,生产成本高,现阶段无需EPP出于成本和工艺考虑。
玻璃纤维、石棉纤维、吸声棉等无机材料主要用于大型家用电器的隔音材料领域,隔音泡沫材料很少,主要用于PU(软泡),约占隔音材料的5%,可被无机隔音、吸音材料取代。
另外,开孔的PU软气泡具有良好的吸声和减震性能,可用于室内隔音材料,也可直接用于覆盖噪声源 (如鼓风机、空调等。),但很少直接用于音响内部吸声和隔音。
据调查,目前我国大型家电领域的泡沫材料市场消费增速保持在6%*8%。2020年,由于疫情,家用电器消费量增加。从去年9月到2021年上半年,大型家电的出口消费被过渡消化,导致2021年大型家电出口市场大幅下滑。
未来,大型家电领域的发泡材料将不断升级迭代,其中EPP材料特性优良,未来将广泛应用于许多领域,相关实力雄厚的企业可以重点关注。
03 泡沫材料在鞋材行业的应用
据了解,鞋材领域应用的泡沫材料主要是EVA、TPU等等,其它发泡材料相对便宜,应用相对较小。
鞋材领域,EVA弹性强,回弹性好,隔热防震效果好,耐气候性好,在制鞋行业应用广泛。EVA发泡原料也有一定的限制,如材料抗撕裂性不是很强,抗剥离性弱
对未来而言,EVA橡塑并用是鞋材领域未来的发展方向。EVA橡塑并用,是的EVA为基料加入EPDM、POE、OBC等弹性体共混使用,如使用EPDM橡胶型、POE高弹性、OBC柔软结晶,TPE柔软度达到共混改性的目的,从而提高EVA发泡性能。
乙烯基聚合物发泡材料在鞋材领域的应用,EVA泡沫材料占85%以上,是*重要的应用材料。此外,鞋材领域仍然存在PE发泡、POE共混发泡、EPDM/EPM所有发泡材料都有少量的应用。
考虑到未来的材料特性和成本优势,EVA发泡、POE鞋材领域共混发泡的应用比例将保持较高,其他材料的应用比例将降低。
图 鞋材领域中的不同发泡材料应用占比
另外,在鞋材领域中,聚氨酯发泡材料的应用总体占到20%,与乙烯基聚合物发泡材料占比80%相比差距甚大。
在聚氨酯发泡材料中,主要是指TPU材料。生产TPU所用的主要几种原材料,近年来价格呈逐步下降的趋势,某些材料例如BDO已经大幅下降了,从而让TPU具备越来越强的竞争力。EVA在鞋材领域的应用可能超过七成会被新型TPU所替代。
04 在建筑行业中发泡材料的应用
建筑领域是中国发泡材料*早应用的领域,也是应用规模*大的领域。建筑领域中的发泡材料,主要是聚苯乙烯泡沫板(EPS)、挤塑板(XPS)、聚氨酯板(PU)。主要是应用在建筑外墙保温板、隔音板、地暖等。
根据不完全统计,2020年中国建筑领域中消费的聚氨酯材料规模超过160万吨,连续多年继续增长。
图 建筑墙体保温发泡材料
据调查,在墙体保温材料领域中,存在对发泡材料替代的材料,如玻璃棉板、酚醛板、岩棉板等。但是,由于保温性能、隔音性能不及发泡材料,目前应用情况较小,大型工程设备墙体一般多使用发泡材料为主。
图 建筑用保温材料应用占比及未来消费增速预测
对于未来来说,随着中国建筑节能标志的不断提高,市场需要保温隔热性能更加优质的材料,聚氨酯硬泡将是*理想的新一代建筑保温材料。通过国家“聚氨酯建筑节能应用推广”工作的开展,聚氨酯材料以其优质的保温隔热性能得到建筑领域的关注和认可,开始在中国建筑节能市场应用。平头哥认为,未来中国聚氨酯硬泡将成为外墙保温领域中的重要组成部分,预计未来消费增速保持4%-5%增长。
05 在一次性餐具行业中发泡材料的应用
在一次性餐具领域中的发泡材料,是*早应用的发泡材料,也是目前消费增速逐渐萎缩的发泡材料之一,主要是聚苯乙烯泡沫板(EPS)、聚己二酸/对苯二甲酸丁二醇酯(PBAT)或其他发泡材料。
在一次性餐具领域中,EPS是主要的发泡材料,目前仍占到一次性餐具领域中发泡材料应用的95%**性份额。中国政府曾于1999年、2005年以及2011年三次将一次性发泡塑料餐具列入工艺落后或产品落后目录而遭淘汰。但是,国家发展和改革委员会2013年3月28日表示,由于一次性发泡塑料餐具符合国家食品包装用具相关标准以及有利于节能等特点,决定将这种产品从产业结构指导目录淘汰类中删除,允许生产使用,所以目前在一次性餐盒中仍有EPS的发泡材料应用情况。
另外,2020年1月19日,国家发展改革委、生态环境部公布《关于进一步加强塑料污染治理的意见》指出在餐饮外卖领域推广使用符合性能和食品安全要求的秸秆覆膜餐盒等生物基产品、可降解塑料袋等替代产品。到2020年底,全国范围餐饮行业禁止使用不可降解一次性塑料吸管。地级以上城市建成区、景区景点的餐饮堂食服务,禁止使用不可降解一次性塑料餐具。
在一次性餐盒领域,可降解材料将会是未来的主流,主要是指的PBAT产品。未来一次性餐盒领域中应用的可降解材料发泡材料消费增速将会超过20%。
图 在一次性餐具领域中的发泡材料占比及消费增速
05 在包装行业中发泡材料的应用
据了解,包装行业中广泛应用发泡材料,主要应用在内部包装、容器固定及相关领域中,如酒类内瓶的包装材料。在包装领域中,主要的发泡材料类型有聚苯乙烯泡沫板(EPS)、聚丙烯泡沫(EPP)、聚乙烯泡沫(XPE)等。
在包装领域中,EPS是主要的发泡材料,占比接近60%,其次是EPP、XPE等发泡材料,占比分别是20%和15%。对于未来来说,EPS具有不可降解性及较弱的材料特性,特别是硬度无法与EPP等材料比较,所以,未来在包装材料领域中的发泡材料,XPS的消费增速呈现萎缩的趋势,而EPP和XPE发泡材料的消费增速未来保持高速增长,预估消费增速在7%-10%。
图 在包装材料应用发泡材料占比
06 在电子业中发泡材料的应用
电子领域中的发泡材料,主要是在电线电缆领域中的应用,主要作为电线电缆的外部绝缘层、包覆层等,特别适用于超高压电缆应用。在电线电缆行业中,发泡材料主要有聚乙烯交联(XLPE)、发泡聚乙烯(EPE)、PVC(交联PVC和PVC塑料)、发泡EVA、交联三元乙丙烯橡胶(XLEPDM)等。
图 电线电缆包覆层主要材料组成
对于未来来说,XLPE更适合高压电缆和超高压电缆的包覆层,在未来具有广阔的发展空间。未来中国电线电缆包覆层中XLPE的应用消费增速高达10%及以上增长。
07 在头盔行业中发泡材料的应用
在头盔行业的内层防撞层中,全部采用发泡材料,主要起到防撞缓冲吸能的作用。头盔防撞缓冲层中的发泡材料,目前多采用EPS或EPP材料,很少会采用其他的材料。
图 在头盔行业中的发泡材料应用
据调查,头盔行业中的发泡材料,其中55%采用EPP发泡材料,35%采用EPS发泡材料,而少量才有PU及其他材料。对于未来,EPP具有较强的刚性和可加工性能,预计在头盔行业中的应用将会继续保持高速增速,预估增速超过5%。而EPS因具有先天的材料劣势,如硬度不高,易碎等特点,所以未来在头盔行业EPS消费规模将会保持萎缩的趋势。
图 头盔行业中的发泡材料占比
08 在体育器材行业中发泡材料的应用
体育器材行业也是具有广泛的发泡材料应用情况,如护具、冲浪板、地垫、运动球类、保护软垫、耐冲软垫等运动用品,用作缓冲防震材料及填充材料。主要的产品有聚乙烯交联(XPE)、聚氨酯泡沫(PU)、发泡聚丙烯(EPP)、珍珠棉(EPE)等。
在体育器材行业中,XPE是主要的应用发泡材料,占比超过70%,其次是PU、EPE、EPP等材料。由于在体育领域,PU多为海绵状,开孔的PU软泡具有良好的消震性能,故未来很可能会朝着XPE与PU相结合的方向发展,即内芯材料为XPE,表面材料为PU。
另外,EPE可循环再造,对环境也比较友好,所以,未来在体育器材行业中EPP的应用占比会保持较高的增速,预估增速超过10%。但是,EPP作为替代品,缓冲防震性能方面较好,但生产成本较高,多用在高端器材领域。
图 在体育器材行业中的主要发泡材料占比
来源:中国汽车材料网、化工平头哥、搜狐网
*免责声明:所载内容来源于互联网、微信公众号等公开渠道,我们对文中观点保持中立态度。本文仅供参考,交流。转载的稿件版权归原作者和机构所有,如有侵权,请联系化易天下客服删除