专论・综述 弹性体,CH20IN10A 0 E4—2I5 A,2S0『r(20)M:8E3R ̄IC8S8 国内聚乙烯管材专用料生产现状及市场分析 李金玲 ,卢春华。,石明霞。,刘红扬 ,宋丕双。 (1.吉林电子信息职业技术学院,吉林吉林132021;2.吉林工业职业技术学院,吉林吉林132013;3.中国石油 吉林石化公司研究院,吉林吉林132021;4.中国石油吉林石化公司乙烯厂,吉林吉林132021) 摘要:综述了国内聚乙烯(PE)管材专用料的生产情况;研究并分析了今后5410年国内PE管材 专用料的市场需求及发展方向,提出了我国PE管材专用料开发领域存在的问题和建议。 关键词:聚乙烯;管材专用料;生产;市场 中图分类号:TQ 325.I 2 文献标识码:A 文章编号:1005—3174(2010)02—0083—06 聚乙烯(PE)管材专用料是指用于工农业、 投入大量精力于PE管材专用料的研发和推广, 日常生活中的压力管道所用的原料,PE管材大都 少数企业还开发出了高附加值PE100牌号,但是 被简单地分为高密度聚乙烯(HDPE)和低密度聚 据下游用户反映,在实际使用中存在加工性能较 乙烯(LDPE)管材[因中密度聚乙烯(MDPE)管 差和质量不稳定等问题。目前,进口专用料仍占 用途与HDPE管相同,常视为高密度管的一种]。 据绝对市场地位。国内市场上国产PE管专用料 其中HDPE管材料是近年来国内外树脂生产企 及性能指标见表1E引。 业专用料的研发重点。由于PE类管材突出的耐 化学腐蚀性、耐低温性、耐热、耐磨、摩擦系数低、 表1 国内市场上国产PE管专用料及性能指标 焊接性能好、对输送介质无污染、使用寿命长、制 生产商 牌号 ‘ 用途 造安装费用低等优异性能,愈来愈广泛地被应用 于燃气输送、供水、排污、供热、农业灌溉、矿山细 颗粒固体输送,以及油田、化工和邮电通讯等领 域。目前世界上PE管材的年消耗量在150多万 t,PE管材专用料的应用前景非常大。 PE管材主要分为承压管材和非承压管材。 承压管材主要用于饮用水输送、燃气输送等用途。 它是根据管材的长期静液压试验推算得到2O℃, 5O年寿命的最小要求强度(MRS)来分级的。我 国标准规定给水和燃气输送PE管材应为PES0 和PE100管材l1 ;非承压管主要用于大口径市 政排水、农村饮水、灌溉和矿用等领域。 1 国内PE管材专用料生产情况 国内石化企业专用料生产起步较晚,尽管国 产专用料还不能满足国内用户的需求,但PE管 材市场依旧发展迅猛。近年来国内石化企业逐渐 收稿日期:2009一l1—20 作者简介:李金玲(1968一),女,吉林敦化人,副教授,硕 士,主要从事化学基础课的教学工作。 1)MFR中未注明的均为2.16 砝码测定值 ・84・ 第2O卷 近年来,我国PE管材发展迅速,但其专用料 的发展却还是跟不上管材生产的步伐,而且相对滞 后。虽然从国外引进的几条生产线也开始生产 证的厂家主要有上海石化、齐鲁石化、燕山石化、上 海金菲及独山子石化等,其中以上海石化产量最 大,约15万t/a。这其中上海石化、金菲石化可稳 定地向市场提供PES0级以上产品。吉林石化虽 然可以生产PE100,但目前没有通过认证。国内能 PE80、PE100等级的PE管材料,但仍存在牌号不 齐、产品质量不稳定及规格不配套等现象,每年仍 需进口数万吨以上的PE80、PE100专用料。目前, 生产PES0、PE100的主要生产厂家情况见表2。 能够向市场提供PES0、PE100级管材料并通过认 表2国内能生产PES0、PE100的主要生产厂家情况 生产厂家 采用的技术 产品牌号 一~ 一 产品技术指标 催化剂 备注 上海石化 萋化工的Ⅸ sTAR YGH。41T(PEl。。) 密度一:。・。 g/一 一 一 一mi 一一进口 Ⅲ一一∞一一一黑色管道料0.949 g/cm。3 : 。 ,’ 填补了国内空白 MFR:0.08 g/10 min 密度:0.949 g/cm。 齐鲁石化 -#Nil:CX的浆液法 MFR:0.08 g/10 min 自制 己烯共聚的单峰聚乙烯 上_r 乙 密度:0.944 g/cm0 燕山石化 国产化浆液法 MFR:0.1 g/10 min 密度:0.949 g/cm。 为中空挤塑产品,燃气管 上海金菲 菲利普斯环管淤浆法 密度:。・。。。g/ i“ l一:0.945 g/cm 。 …己烯共聚,………”…燃气管 独山子石化 BP气相法 铬系催化剂燃气管、城市给水管 扬子石化 三井油化CX的浆液法 工艺 为双峰分子量分布 吉林石化 巴赛尔淤浆法 为双峰分子量分布采用进I:1催化剂 其中上海石化采用北欧化工的“北星双峰”技 裂性能(1 500 h以上),加工性能优良,制品外观 术生产的牌号为YGHO51T(PE8O)及YGH041T 平整、光泽好,接缝、套节质量高。该种专用料是 (PE100)高附加值黑色管道料,填补了国内空白, 国内首家获得外推100年认证、达到PE100等级 并通过了瑞典国家测试和鉴定以及按ISO9080 的管材料,即在一定条件下,预测其使用寿命可达 标准进行的PE100长期性能的认证。这标志着 100年。 国产的PE100聚乙烯管道专用料首次获得了国 际“通行证”,同时体现了我国在承压管道PE基 2聚乙烯管材专用料的市场需求和发展 础树脂技术领域的巨大突破_l4]。 方向 ] 燕山石化公司于2001年开发的HDPE6100管 2.1 交联聚乙烯管材专用料市场分析 材专用料,已通过中石化鉴定,它属于中空挤塑产 2 1.1 市场现状 品。另外该公司生产的高品质的管材专用料 交联PE管主要用于建筑给水,其中以地板 HDPE 6380M是国内最早开发的双峰分子量分布 采暖为主。交联PE管共有4种类型:过氧化物 的高等级管材料,性能达到PES0管材料的要求。 交联聚乙烯(PEX—a)管、硅烷交联聚乙烯(PEX— 国内管材专用料牌号中,齐鲁石化的 b)管、辐照交联聚乙烯(PEX—c)管和偶氮交联聚 DMD2480是较好的低压燃气管专用料,性能相 乙烯(PEX—d)管。国内以PEX—a管和PEX—b 当于PE80。2005年,齐鲁石化公司塑料厂和树 管为主,其中PEX—a管消耗量占55 左右,PEX 脂研究所合作开发生产的己烯共聚PE管材料 b管占45 左右。PEX—c管国内仅有一家生 DGDB2480H和DGDB2480HBK,日前通过了国 产企业,专用料消耗很少,国内没有PEX—d管。 际权威管材料等级认证机构瑞典BODYCOTE 目前国内交联PE管材专用料市场上,除韩 试验室的PE100等级认证。DMD2480具有较高 国的LG公司和湖南化学公司的专用料具有稳定 的熔体强度、抗撕裂强度和良好的耐环境应力开 的生产能力和固定牌号外,多数专用料供应商都 第2期 李金玲.等.围内聚乙烯管材专用料生产现状及市场分析 ・85・ 采用中国石化或中国石油现有牌号树脂改性后销 售,质量稳定性差,市场信誉度不高。交联PE管 材专用料的消费情况如图1所示。 \ 舞 积 磐 一 1990年 2000年2004年 2005年 I1 l l 2010年 年份 图1交联PE管材专用料的消费情况 2.1 2 发展趋势 预计今后344年,PEX—a管专用料市场需 求将不断扩大,PEX—b管专用料将逐渐萎缩, PEX—C管专用料发展空间不大。主要原因为: ①我国市场受“韩流”影响,韩国LG公司、湖南化 学公司在我国大力推广PEX—a专用料;②价格 因素。在4种交联管材中,PEX—a管的生产设 备最为简单,价格最低,因此PEX—a管的价格也 最为低廉;③PEX—a管的柔韧性优于PEX—b 管,在铺设及感官上更容易被开发商接受。 2.2燃气PE管材专用料市场分析 2 2 1 市场现状 燃气输送是PE管材的传统优势应用领域, 这得益于它良好的韧性、耐开裂性和可靠的连接 技术,以及对地震破坏的抵御能力。目前,PE燃 气管在西方国家已经十分普及。日本PE燃气管 的使用量已超过全部铺设管网的90 。我国的 PE燃气管应用仍然比较落后,目前我国用于燃气 输送的PE管材仅10万t,而且仅限于中小口径 的燃气管。随着我国能源结构向天然气转变,PE 燃气管的用量将快速增长。 由于耐腐蚀、柔韧、连接可靠等突出的优点, 在燃气输配管网(压力在1 MPa以下,不是长途 高压输气的主干管线)领域世界各国都已公认采 用PE管道系统是最佳选择。我国燃气用PE管 道系统的生产和应用始于2o世纪8o年代,但长 期以来进展不大。其主要原因有2个:一是当时 国内还不能生产高质量的PE管道系统,特别是 缺乏配套的管件;二是当时我国用的燃气主要是 人工煤气,含有可能侵蚀PE的成分。从新世纪 开始,我国正在实施能源结构调整计划——充分 利用我国的天然气资源,大幅度提高天然气在我 国能源中的比例,特别是城市的能源中要大部分 转换为天然气。“西气东输”工程只是其中的一个 组成部分。这个计划是我国实施“西部大开发”和 “可持续发展”的战略措施,具有十分重要的经济 和政治意义。 目前,我国已经制定出了“我国城市利用 天然气规划”。各个地区(特别是输气管线附近的 省市)也都相应地制定了各自利用天然气的规划。 根据这些规划和计划,可以推算出全国和各地将 要建设的中低压输配管网的规模和时间,进一步 估算出我国燃气市场对用PE管材管件专用料的 潜在需求量。2001年 ̄2005年我国对燃气用PE 管材管件的需求量共约40万t,预计2006年~ 2010年可达100万t,其中各年度对PE燃气管材 R\ 赧器 专用料的需求量见图2。∞ 加 加 5 0 :一1 1广1 1990年 2000年2004年 2005年 2010年 年份 图2各年度对PE燃气管材专用料的需求量 2.2 2发展趋势 2005年我国燃气用PE管专用料的用量约 10万t,占塑料管专用料总量的5.5 。预计 2010年我国燃气用PE管专用料的用量将达30 万t左右。虽然燃气用PE管专用料用量相对较 小(直径较小,绝大部分在400 mm以下),但价格 却较高。因为对于质量和配套要求很高,市场将 集中于少数信誉好、实力强的企业集团手中,中小 企业很难进入。 2.3给水PE管材专用料市场分析 2 3 1 市场现状 PE管具有卫生性好、利于环境保护、柔韧、可 熔接、铺设方便经济、使用安全可靠等优点,在室 外给水领域发展迅速。目前我国室外给水领域使 用PE管材约20万t。 另一方面,农村饮水和农业灌溉用管也是有 待进一步发展的巨大市场。截止2005年我国实 现管道喷灌和微滴灌的耕地面积仅占17.4 。 ・86・ 弹性体 第2O卷 而美国、瑞典等国家的喷微灌面积已超过耕地面 积的8O ,PE管材在国外已广泛用于耕地微滴 毒、环保将促进PE管材及其专用料的推广应用。 2.4埋地排水、排污聚乙烯管材专用料市场分析 2.4 1 市场现状 喷灌。据专家估算,“十一五”期间我国用于农业 灌溉的塑料用管约35 ̄45万t。农村饮水安全是 我国面临的重要问题,目前农村集中式供水人口 仅占38 ,另外62 的人口处于饮水不安全状 PE埋地排水管和排污管是非承压管,但要求 较高的环刚度和耐环境应力开裂性能,通常是结 构壁管材,如单壁波纹管、双壁波纹管、中空壁缠 态,对身体健康造成严重危害。据文献介绍,“十 一绕管和钢带增强螺旋波纹管等。传统上埋地排水 管主要采用混凝土或钢筋混凝土管道系统。在国 五”期间我国将规划解决1.6亿农村居民的饮 水安全问题,供水工程需用塑料管材可达120~ 170万t,这为PE管材提供了巨大的市场空间。 此外,在建筑给水领域PE管材也有部分应用,但 所占比例很少,且管材口径小,专用料消耗量少, 因此PE管材专用料主要用于给水管网用管道 我国PE给水管材专用料消费情况及预测如图3 所示。 7O 60 50 40 冀32O 0 1O :O 一 广II厂1 1990年 2000年2004年 2005年 2010年 年份 图3我国PE给水管材专用料消费情况及预测 2.3.2发展趋势 我国的城镇化建设和各地大规模给水节水工 程(包括“南水北调”的配套工程)将为给水用塑料 管创造巨大的市场,同时也给专用料带来极大的 商机。2005年,我国室外给水领域对塑料管专用 料的需求约4O万t,其中PE专用料2o万t,占室 外给水的50 。 中小直径(直径1 m以下)给水用热塑性塑料 管比其它管道系统有较明显的优势,将逐步替代 其它管道系统成为主流。但是在直径1 IT1以上范 围给水用热塑性塑料管的应用量将很有限。玻璃 钢管会有一定用量。 PE管道系统用量将大幅度超过PVC—U管 道系统,因此PE专用料需求将有大幅度增长。 一些新的应用技术,如非开挖铺设技术、水底沉管 铺设技术、衬管修复技术等都将推动PE管道系 统的普及,从而促进专用料市场的繁荣。 PVC—U原料面临卫生保健和环保的压力,应 用于可饮用的给水领域预计会下降。而PE的无 际上塑料埋地排水管已广泛应用几十年,但是在 我国塑料埋地排水管是到1998年后才逐步推广 开。由于塑料埋地排水管的独特优越性和的 支持及鼓励,近年来该市场正在迅速扩展。根据 各地实际应用的经验,塑料埋地排水管的主要优 点是:无泄漏,可防止污染环境;足够的强度和刚 度,能承受埋地下的负载;良好的水力特性;使用 寿命长、耐腐蚀、耐磨损;便于铺设安装;综合经济 性好,可以和混凝土管竞争。 发达国家在塑料管的各种应用中,埋地排水 管领域是最大的市场。根据发达国家的统计, 40 ~5O 的塑料管应用于埋地排水管领域。我 国塑料埋地排水排污管还刚刚起步,目前在塑料 管总量中占的比例仅为l2 。 近年我国各地出现了投资建设排污管道系统 的热潮。我国是一个水资源严重短缺的国家,十 分有限的水资源已受到严重的污染,造成了阻碍 经济和社会发展的水危机。为解决我国严峻的水 危机,必须尽快提高污水处理率。据此预测,今后 50年内埋地排污水管都会有旺盛的市场需求。 此外,输送雨水的排雨水管也有广阔的市场。雨 水是宝贵的资源,我国需要学习先进国家的经验, 建设起把雨水很好地收集起来(不要因为随便漫 流而被污染)输送到江、河、水库中去和通过集 蓄一回灌系统补人地下水的雨水管理体系。我国 不少地区的降雨量集中在雨季,如果没有完善的 排水管系统就会出现泛滥。同时,我国正在大规 模建设公路网、铁路网和水利工程。在道路建设 和水利工程的建设过程中必须做好施工期雨水排 泄和导流的措施,以保证工程的安全进展(如防止 土体含水过多而失去稳定)。在已建成的道路和 工程设施中也需要做好应用期雨水的排泄和导流 的措施(如穿过路基的涵洞、道路两旁的排水管、 隧道内的排水管等)。此外,塑料埋地排水管的一 个品种——多孔集流管,将逐步推广应用到运动 场、绿地、农田改造等集水一排泄系统。 第2期 李金玲,等.国内聚乙烯管材专用料生产现状及市场分析 R\蚓积涎 加 ∞ 加 5 O ・87・ 塑料埋地排水管品种有PVC—U、PE、PP、玻 璃钢等材料的结构壁管和实壁管等。因为承受外 压负载,为节约材料一般应用的都是各种结构壁 管,包括双壁波纹管、PE缠绕熔接管等。 国产PE埋地排水排污管专用料牌号较少, 多数管材生产企业都是购买我国石化或我国石油 的现有牌号经改性进行生产。由于生产企业的改 性水平有限,因此产品质量参差不齐。近年来我 国PE排水排污管材专用料消费量如图4所示。 :一一广1『.1 1990年 2000年2004年 2005年 2010年 年份 图4近年来我国PE排水排污管材专用料消费量 2。4.2发展趋势 2001年 ̄2010年我国塑料埋地排污和排水 管总的潜在需求量为400万t以上。2005年我国 塑料埋地排水管原料用量25万t,其中PVC类原 料10万t,PE类原料8万t,聚丙烯(PP)类原料2 万t,玻璃增强塑料(GRP)类原料5万t。到2010 年塑料埋地排水管的用量可能超过6O万t。 塑料埋地排水排污管品种较多,各有其优缺 点和适用范围。在用量最大的中小直径范围(约 在1 000 ITlm以下)的排水排污管,主要采用双壁 波纹管,其中PVC—U双壁波纹管和加筋管适用 于直径500 mm以下范围,PE和PP双壁波纹管 适用于直径1 000 mm以下范围和寒冷地区;直径 大于1 000 mm的主要采用缠绕熔接管或玻璃钢 夹砂管。在缠绕熔接管中金属增强的缠绕熔接管 因为环刚度大,用材料省,预计会有较大发展,有 可能成为主流产品。实壁管或发泡芯层管主要适 用于较小直径(约200 mm以下)。 塑料埋地排水排污管在城市管网建设中所占 比例逐步增大。由于该类管道直径较大,原材料 消耗大,因此专用料市场潜在需求极大。 2.5 PE电线电缆护套管专用料市场分析 2.5.1 市场现状 护套管是用于保护管中线缆的管道系统。护 套管有金属的、混凝土的和塑料的。由于塑料护 套管的独特优点,目前塑料护套管已成为应用的 主流。除了在温度特别高、负载特别大的某些场 合还需要采用金属护套管以外,从电力到通信,从 建筑内到建筑外,从近距离到长途,均已大量应用 各式各样塑料护套管。所以,塑料护套管的市场很 广阔,需求量也很大,是塑料管的重要应用领域之 一。其特点是直径一般不大,品种和规格很多。近 年我国很多地方在改造原有的电力线缆和通信线 缆系统,同时大量新城镇、新住宅区、新工业区和新 的道路在建设,需要铺设新的电力线缆和通信线缆 系统,为塑料护套管创造了巨大的市场需求。 塑料护套管主要的市场领域是各种电线电缆 及光缆的护套管,可以分为电力线缆和通信线缆 两大类。目前护套管在塑料管的8个应用领域中 排第三位,原料以PVC和PE为主,有少量的PP 原料。其中PVC约占5O ,PE约占46Voo,PP约 占4 。我国PE护套管专用料消费情况及预测 R\鞫=赧漂 如图5所示。加 5 O :一1990年 2000年几几I2004年 2005年 201I l0年 年份 图5我国PE护套管专用料消费情况及预测 2.5.2发展趋势 预计未来几年我国PE护套管专用料需求将 稳步增长。其中发展机遇较好的是城镇内建筑外 的埋地线缆护套管,因为这一领域原来比较落后, 又遇到“线缆入地”的全国热潮。 PE护套管料需求与PVC料需求基本持平,各 占护套管料市场的45 左右。由于PE管柔韧可 弯曲,可以盘管供应尽量减少接头,可采用免开挖 铺设技术,因此PE管在建筑外的埋地线缆护套管 领域有较好的市场前景。其中比较节省材料的PE 单壁波纹管目前在我国还应用不多,预计今后将被 推广,因此PE护套管料的需求将逐渐增加。 3结语 塑料管材是一个蓬勃发展的朝阳产业,它的 发展和推广得到了国家的大力支持。根据建 设部《国家化学建材产业“十一五”计划和2010 年发展规划纲要》要求,到2010年塑料管道在全 ・88・ 弹性体 第2O卷 国各类管道市场中占有率达到60%,其中:建筑 给水和建筑排水管道8O 9/6采用塑料管,建筑雨水 度,提高产品质量。树脂原料企业和管材加工企 业之间应建立有效沟通,形成管材专用料选用的 统一标准指导,共同促进我国PE管材行业的整 体发展。 排水管道70 采用塑料管,建筑电线穿线护套管 90 采用塑料管,城镇供水管道7O 采用塑料 管,城镇排水管道的50 采用塑料管,城镇燃气 管道的60 采用塑料管。这为塑料管道行业的 整体发展提供了难得的机遇。但是,我国塑料管 道行业中也存在很多问题。在PE管材方面表现 参考文 献: [1]GB/T 13663--2005,给水用聚乙烯(PE)管道系统[S]. [2]OB/T 15558.1~20O3,燃气用埋地聚乙烯管道系统[S]. [3]廖正品.我国塑料加工业现状与发展前景[A].我国塑料加 在,国产管材专用料产量小,已国产化的几种牌号 工工业协会塑料管道专业委员会2007年年会会刊go].北 质量不够稳定,不能满足市场需求。而进口原料 京:我国塑料加工工业协会管道专业委员会秘书处,2007.1 价格昂贵,一些管材加工厂家为降低成本,采用劣 ~1O. 质原料生产管材,或者大量添加无机填料以降低 [4]姜进宪,邱丽萍.聚乙烯管材专用料的研发应用前景[J].塑 成本,造成巨大安全隐患和质量事故,使塑料管材 料技术与装备,2006,32(11):27 ̄33. 行业整体形象受到损害[6]。 [5]者东梅.国内聚乙烯管材专用料市场研究分析口].当代石 油化工,2007,15(4):33 ̄37. 综上分析可知,我国的PE管材专用料的开 [6]张英杰.我国聚烯烃管材专用料的应用与开发现状[J].塑 发现状滞后于管材加工行业的发展,这已经阻碍 料工、l ,2008,36(7):I~1O. 了我国聚烯烃管材行业的进步。因此,建议上游 树脂生产企业应加大管材专用料的新产品开发力 Production status&market analysis of special compound for polyethylene pipe at home LI Jin-ling ,LU Chun—hua。,SHI Ming—xia。,LIU Hong—yang ,SONG Pi—shuang。 (1 Jilin Technology College of Electronic Information,Jilin 132021,China;2.Jilin College of Ind.Occupt.Techn.,Jilin 132013,China;3.Research Institute of Jilin Petrochemical Company Ltd.,PetroChina,Jilin 132021,China;4.Ethylene Plant of Jilin Petrochemical Company Ltd.,Pet— roChina,Jilin 132021,China) Abstract:The production status of Special Compound for polyethylene pipe at home were ana— lyzed;and the developing trend of our special polyethelene pipe material used in China according to the present marketing requirement and developing in the future 5~10 years was put forward.The prob— lems existed in the development of Special Compound for pipe at home were pointed out。and some suggestions on the development were made based on former analysis. Key words:polyethylene;special compound for pipe;production;market