萬華化學(xué)深度報(bào)告：ADI聚氨酯皇冠上的明珠產(chǎn)品集群雛形已現(xiàn)

萬華化學(xué)深度報(bào)告：ADI，聚氨酯皇冠上的明珠，產(chǎn)品集群雛形已現(xiàn)1.性能優(yōu)壁壘高根據(jù)是否含有苯環(huán)，異氰酸酯通常可以分為芳香族異氰酸酯和脂肪族異氰酸酯。芳香族異氰酸酯中，最常見的品種為MDI與TDI。兩者在使用中受紫外線照射后會(huì)分解生成芳胺并與苯環(huán)產(chǎn)生共振重排，生成共軛醌式結(jié)構(gòu)的生色團(tuán)導(dǎo)致合成的聚氨酯產(chǎn)生黃變。脂肪族異氰酸酯中，最主要的品種為HDI、IPDI和HMDI。由于其結(jié)構(gòu)中不飽和鍵較少，因此具有較好的耐光耐候性。與生產(chǎn)MDI和TDI類似，ADI的制備主要采用光氣化法，制備工藝包括有機(jī)合成，氫化和光氣化三步，相較芳香族異氰酸酯的制備過程增加了氫化步驟，降低了異氰酸酯的不飽和度。目前主流的HDI制備工藝主要以己二腈、液氯和一氧化碳為原料制備過程先將己二腈催化加氫生成己二胺，之后己二胺在氮?dú)獾谋Ｗo(hù)下進(jìn)行光氣化反應(yīng)后進(jìn)行精制得到HDI單體HDI單體揮發(fā)性和毒性較大，因此一般將其制備成HDI類衍生物進(jìn)行銷售。進(jìn)行聚合后的產(chǎn)品主要為HDI縮二脲、HDI三聚體、HDI-TMP(由HDI與TMP反應(yīng)獲得，其中TMP為三羥甲基丙烷)。HMDI的制備工藝主要以苯、液氯和一氧化碳為原料；苯經(jīng)過胺化得到苯胺后，酸催化劑鹽酸溶液與苯胺物料進(jìn)行混合生成苯胺鹽酸鹽，加入甲醛，與苯胺鹽酸鹽物料混合進(jìn)行反應(yīng)，生成二苯基甲烷二胺（MDA）。MDA在反應(yīng)器中通入氫氣，在氫氣的作用下進(jìn)行加氫反應(yīng)后通入光氣進(jìn)行光氣化反應(yīng)得到HMDI。HMDI的制備工藝與MDI類似，僅增加對(duì)MDA進(jìn)行加氫的步驟，降低其不飽和度后進(jìn)行光氣化得到HMDI。ADI有著廣泛的應(yīng)用，可以用于制備聚氨酯涂料、膠粘劑、彈性體等。由于主鏈內(nèi)不含有不飽和鍵，因此使用ADI制備的產(chǎn)品普遍具有優(yōu)異的抗老化、耐暴曬、耐黃變性能。主要ADI品種的應(yīng)用如下：HDI主要用于生產(chǎn)聚氨酯涂料（包括高鐵面漆、汽車修補(bǔ)漆、艦船用復(fù)合涂料、風(fēng)電葉片涂料）、膠粘劑（耐候性聚氨酯灌封膠）、交聯(lián)劑（光學(xué)薄膜）、彈性體等，還可以及用于紙張、文物等的修復(fù)；IPDI適合生產(chǎn)具有良好的光穩(wěn)定性、耐候性和具有出色的機(jī)械性能的聚氨酯。尤其適用于生產(chǎn)彈性體、水性涂料、聚氨酯分散劑和可光固化的氨基甲酸酯改性的丙烯酸酯。此外，IPDI還可以用在火箭推進(jìn)劑中，起到粘結(jié)絕緣層與推進(jìn)劑(如端羥基聚丁二烯推進(jìn)劑)的作用；H12MDI適合生產(chǎn)具有良好的光穩(wěn)定性、耐候性和具有出色的機(jī)械性能的聚氨酯。尤其適用于生產(chǎn)彈性體、水性涂料、聚氨酯分散劑和可光固化的氨基甲酸酯改性的丙烯酸酯。其中以HMDI為主要原料生產(chǎn)的TPU彈性體薄膜具有柔韌性強(qiáng)、透明度高、耐沖擊性、耐穿透性和紫外光穩(wěn)定性好等優(yōu)點(diǎn)，可粘接玻璃與PC板、玻璃與壓克力板、玻璃與玻璃等，在軍用及民用領(lǐng)域獲得廣泛應(yīng)用（透明裝甲的夾層材料、防彈玻璃、高鐵前擋玻璃、汽車透明車衣等）；XDI常用于生產(chǎn)高端鏡片、光學(xué)透明膠（OCA）膜、特殊油墨和食品包裝用膠等。其中以XDI為主要原料所生產(chǎn)的鏡片具有出色的透明度和更高的折射率，因此比常規(guī)鏡片更薄更透明，并且還具有耐暴曬和耐黃變的特性。雙組分水性聚氨酯涂料是由兩部分組成，分別為含羥基的水性多元醇和水性多異氰酸酯固化劑。由于芳香族異氰酸酯的-NCO基團(tuán)反應(yīng)活性更高，與水的反應(yīng)速度較快，使用芳香族異氰酸酯制備的水性多異氰酸酯固化劑穩(wěn)定性較差，且使用該水性多異氰酸酯固化劑所制備的水性聚氨酯漆膜耐水性也較差。由ADI制成的水性多異氰酸酯固化劑，其耐水性比芳香族異氰酸酯制成的水性多異氰酸酯固化劑更好，其貯存穩(wěn)定性也更好，且使用其所制備的漆膜不會(huì)產(chǎn)生黃變。因此水性雙組分聚氨酯涂料通常使用脂肪族或脂環(huán)族異氰酸酯固化劑。熱塑性聚氨酯彈性體多由聚醚與異氰酸酯反應(yīng)制備而成，因其結(jié)合了橡膠和塑料的部分優(yōu)點(diǎn)，具有高強(qiáng)度、高韌性、耐磨、耐油等優(yōu)異性能，并且易于加工，所以廣泛應(yīng)用于服裝、食品、建筑、醫(yī)療等領(lǐng)域。ADI可作為單體制備聚氨酯彈性體，所得到的產(chǎn)品不僅耐黃變耐暴曬，力學(xué)性能也十分優(yōu)異，因而應(yīng)用廣泛。目前使用ADI所制備的涂料、膠粘劑、彈性體等產(chǎn)品已廣泛應(yīng)用于國(guó)防軍工、高端裝備、新能源、新材料和節(jié)能環(huán)保等戰(zhàn)略新興產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域，以及汽車、化工、輕紡等傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型升級(jí)領(lǐng)域。特別是在以風(fēng)電為代表的的新能源領(lǐng)域，以ADI為固化劑所開發(fā)的水性聚氨酯面漆，在具有優(yōu)異的耐候性、耐腐蝕性的同時(shí)，易于施工且成本更低，已逐步取代價(jià)格高昂的氟碳涂料，應(yīng)用于風(fēng)電葉片和光伏背板等環(huán)節(jié)。2.空間大增速快據(jù)QYResearch介紹2017年全球

ADI總產(chǎn)量約為34.67萬噸。按照需求量年均增速5%考慮，推算2021年全球ADI需求超42萬噸，對(duì)應(yīng)于2021年全球ADI產(chǎn)能開工率約85%；ADI的需求量與其應(yīng)用息息相關(guān)，以HDI為例，涂料、樹脂和一些新興領(lǐng)域的應(yīng)用對(duì)其需求影響較大。2016年以前，國(guó)內(nèi)HDI進(jìn)口量持續(xù)保持快速增長(zhǎng)，2016年萬華寧波和科思創(chuàng)上海裝置完成擴(kuò)產(chǎn)，國(guó)內(nèi)產(chǎn)能增加超過4萬噸/年，HDI進(jìn)口量見頂并開始逐年下降，2019年萬華寧波HDI進(jìn)一步擴(kuò)產(chǎn)至5萬噸/年。但截止2020年，中國(guó)每年仍需進(jìn)口近6000噸HDI，相比高點(diǎn)時(shí)僅下降6000噸左右。出口方面，近年來中國(guó)向外出口的HDI量保持在5~6千噸的水平，較為穩(wěn)定。綜合進(jìn)出口數(shù)據(jù)來看，在近年來國(guó)內(nèi)HDI產(chǎn)能持續(xù)擴(kuò)張的背景下，中國(guó)的HDI出口量保持穩(wěn)定，進(jìn)口量?jī)H減少6千噸，反映出國(guó)內(nèi)HDI需求十分強(qiáng)勁。2010年以來，中國(guó)對(duì)IPDI的進(jìn)口量均超過1萬噸，并持續(xù)增長(zhǎng)。盡管2016年萬華IPDI工業(yè)化裝置投產(chǎn)，但并未改變IPDI進(jìn)口量持續(xù)增長(zhǎng)的勢(shì)頭。在進(jìn)口保持穩(wěn)定增長(zhǎng)的同時(shí)，由于科思創(chuàng)和贏創(chuàng)在中國(guó)也建設(shè)了IPDI工廠并進(jìn)行了擴(kuò)能，近幾年中國(guó)IPDI出口也穩(wěn)中有增。綜合進(jìn)出口數(shù)據(jù)來看，在國(guó)內(nèi)產(chǎn)能迅速擴(kuò)張的背景下，中國(guó)的IPDI近出口量均保持穩(wěn)定增長(zhǎng)，反映出新增產(chǎn)能被國(guó)內(nèi)需求快速消化，國(guó)內(nèi)市場(chǎng)對(duì)IPDI的需求較為旺盛。水性聚氨酯分散劑的主要應(yīng)用為水性涂料。近年來，我國(guó)涂料市場(chǎng)總體保持低速增長(zhǎng)，但隨著對(duì)涂料產(chǎn)品質(zhì)量要求和環(huán)保要求的不斷提升，涂料市場(chǎng)的結(jié)構(gòu)性調(diào)整十分明顯。2011~2018年中國(guó)水性涂料產(chǎn)能始終保持快速增長(zhǎng)，多數(shù)年份增速超過10%，在涂料市場(chǎng)中的占比也不斷增加，未來涂料市場(chǎng)中以水代油的趨勢(shì)有望不斷加強(qiáng)，水性涂料用ADI需求將迎來快速增長(zhǎng)。3.競(jìng)爭(zhēng)格局清晰ADI生產(chǎn)的流程較長(zhǎng)，生產(chǎn)工藝過程含有復(fù)雜的有機(jī)合成、光氣化反應(yīng)等多道工序，不僅技術(shù)難度大，而且要有效控制所需的氯氣與有毒光氣，因此進(jìn)入壁壘較高。截至目前，全球能工業(yè)化大規(guī)模生產(chǎn)ADI的企業(yè)主要包括科思創(chuàng)、贏創(chuàng)、康睿、巴斯夫、旭化成和萬華等少數(shù)企業(yè)；近年來，全球ADI的產(chǎn)能擴(kuò)張保持較為溫和的節(jié)奏，產(chǎn)能的增加主要集中在科思創(chuàng)、萬華和康睿。其中，2012至2016年科思創(chuàng)產(chǎn)能擴(kuò)張迅猛，萬華自2016年開始，成為全球ADI產(chǎn)能擴(kuò)張的先鋒，貢獻(xiàn)了多數(shù)新增產(chǎn)能。4.萬華脫穎而出我國(guó)曾希望引進(jìn)技術(shù)建設(shè)ADI裝置，均因國(guó)外技術(shù)封鎖而擱淺。IPDI還因可用于火箭推進(jìn)劑而長(zhǎng)期被巴黎統(tǒng)籌委員會(huì)限制向中國(guó)出口。萬華從ADI研發(fā)之初便采取自研技術(shù)，相繼攻克了氣相光氣化制異氰酸酯共性技術(shù)、氨化加氫共性技術(shù)、苯環(huán)高活性催化加氫和反應(yīng)精餾耦合技術(shù)四項(xiàng)核心技術(shù)，申請(qǐng)專利10余項(xiàng)，打破國(guó)外70年的技術(shù)壟斷，成功開發(fā)出ADI全產(chǎn)業(yè)鏈制造技術(shù)，摘取了這顆聚氨酯產(chǎn)業(yè)皇冠上的“明珠”。據(jù)萬華在其脂肪族異氰酸酯制造技術(shù)的開發(fā)及產(chǎn)業(yè)化科技成果登記中介紹，其也成為世界唯一掌握全產(chǎn)業(yè)鏈MDA-H12MDA-H12MDI、世界第二家掌握全產(chǎn)業(yè)鏈

IP-IPN-IPDA-IPDI、國(guó)內(nèi)唯一掌握

HDI及衍生物等核心技術(shù)的企業(yè)。2017年，萬華化學(xué)將原有的特種胺事業(yè)部及ADI事業(yè)部?jī)纱蟛块T進(jìn)行整合，成立功能化學(xué)品事業(yè)部；功能化學(xué)品事業(yè)部的成立集合了原兩大事業(yè)部的優(yōu)勢(shì)資源，進(jìn)一步增強(qiáng)了萬華化學(xué)在脂肪族異氰酸酯產(chǎn)品、特種胺產(chǎn)品及其它特種功能化學(xué)品的核心競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。通過在業(yè)務(wù)規(guī)劃、產(chǎn)品開發(fā)、生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)和市場(chǎng)開拓方面進(jìn)一步發(fā)力，將持續(xù)提升萬華在ADI領(lǐng)域的市場(chǎng)占有率和影響力。特種胺是一類技術(shù)含量高、生產(chǎn)難度大、性能優(yōu)異的有機(jī)胺類產(chǎn)品，常用的有MDA、IPDA、HMDA和MDBA等。特種胺產(chǎn)品主要是用作生產(chǎn)ADI產(chǎn)品的中間體，此外還可以作為催化劑、環(huán)氧樹脂固化劑、PU助劑等使用，主要應(yīng)用于絕緣漆、染料中間體、涂料、風(fēng)電、聚氨酯等諸多行業(yè)；萬華實(shí)現(xiàn)特種胺-ADI的一體化發(fā)展布局，可以大幅度提升ADI產(chǎn)品的成本競(jìng)爭(zhēng)力，并為新的ADI產(chǎn)品開發(fā)提供技術(shù)支撐。HMDA是一種脂環(huán)胺類有機(jī)中間體。與傳統(tǒng)的芳香族二胺化合物相比，具有優(yōu)異的特殊性能常應(yīng)用在高品質(zhì)環(huán)氧固化劑、聚酰胺材料等領(lǐng)域，在光學(xué)材料、液晶顯示材料、光纖通訊材料等高新技術(shù)領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用前景；IPDA與環(huán)氧樹脂固化反應(yīng)，可制得高性能復(fù)合材料，在涂料、建筑行業(yè)、風(fēng)電行業(yè)等有廣泛應(yīng)用；IPDA還可用作聚酰胺(尼龍)的胺組分。聚酰胺俗稱尼龍，由IPDA合成的尼龍產(chǎn)品具有無定型的特點(diǎn)，而且不易結(jié)晶，因此具有廣泛的應(yīng)用。2012年寧波萬華1.5萬噸/年HDI項(xiàng)目建成投產(chǎn)，后續(xù)通過實(shí)施技改，2019年該裝置已擴(kuò)產(chǎn)至5萬噸；2019年萬華實(shí)施異氰酸酯一體化擴(kuò)能技改項(xiàng)目，在煙臺(tái)新建3萬噸/年HDI裝置，該項(xiàng)目已于2020年底建成進(jìn)入調(diào)試，因此