EVA的简介、性能、生产工艺、用途、产能及下游需求
EVA是乙烯和醋酸共聚而成的,它是由乙烯(E)和乙酸乙烯(VA)共聚而制得,英文名称为:Ethylene Vinyl Acetate,简称为EVA,是继HDPE、LDPE、LLDPE之后第四大乙烯系列聚合物。
EVA树脂一般是指醋酸乙烯(VA)含量在5%~40%,EVA材料指的是“乙烯-醋酸乙烯共聚物“及其制成的橡塑发泡材。
与聚乙烯相比,EVA由于在分子链中引入了醋酸乙烯单体,从而降低了结晶度,提高了柔韧性、抗冲击性、填料相溶性和热密封性能,被广泛应用于发泡鞋料、功能性棚膜、包装膜、热熔胶、电线电缆及玩具等领域,在新能源领域也有广泛地运用,如光伏材料、太阳能电池粘合剂等。
EVA的生产工艺
EVA有4种生产工艺:溶液聚合、乳液聚合、悬浮聚合和高压本体连续聚合法。当前工业化生产均为高压本体连续聚合法,其可分为管式法或釜式法。
1.高压法
高压法本体共聚工艺类似于LDPE的生产。根据反应器不同,高压法连续本体聚合工艺可分为管式法和釜式法。
2.溶液法
中等含量的乙烯一醋酸乙烯共聚物可以用高压法来生产,但大多数是在中等压力下用溶液聚合法制造。
3.乳液法
乳液聚合和本体聚合相反,是制取高VA含量的EVA产品的方法,其VA含量为70%~90%。
不同VA含量选择
EVA性能与乙酸乙烯酯(VA)含量有很大关系,一般来说,VA含量在10%-20%范围时为塑性材料,而VA含量超过30%时为弹性材料。
按VA含量不同,EVA可分为三大类品种:EVA树脂(VA含量5%-40%)、EVA弹性体(VA含量为40%-70%)及EVA乳液(VA含量为70%-95%)
VA含量在5%~40%的,一般称为EVA树脂,主要用作聚烯烃树脂改性、油类添加剂,以及生产电线电缆屏蔽层和护套、薄膜、热熔胶、发泡等;
VA含量在40%~70%的,一般称为EVA弹性体,一般称为EVA 弹性体,主要用作橡胶弹性体、PVC 改性剂及汽车工业部件等;
VA含量在70%~95%的,通常呈乳液状态,称为EVA乳液,主要用于粘合剂、无纺布用胶、密封胶、地毯背衬胶、涂料和屋面防水层等。
影响EVA性能的主要因素
1)Melt Index熔融指数(简称MI,溶指)
2)醋酸乙烯酯(VA的含量)
熔融指数(MI)一定,乙酸乙烯(VA)含量越高,其弹性、柔软性、相溶性、透明性等也越高;当VA的含量减少的时候,它的性能接近于聚乙烯(PE),刚性增高,耐磨性、电绝缘性提高。
VA的含量一定,溶指(MI)增加,软化点下降,加工性和表面光泽改善,但强度会下降,否则,随着MI的降低则分子量增大,冲击性能和抗环境应力开裂性能提高。
EVA用途及相应的醋酸乙烯含量
1.发泡鞋材
鞋材是我国EVA树脂主要的应用领域。在鞋材使用的EVA树脂中,醋酸乙烯含量一般在10%~22%。由于EVA树脂共混发泡制品具有柔软、弹性好、耐化学腐蚀等性能,因此被广泛应用于中高档旅游鞋、登山鞋、拖鞋、凉鞋的鞋底和内饰材料中。另外,这种材料还用于隔音板、体操垫和密封材领域。我国广东的顺德、东莞、中山,福建的晋江、泉州和浙江的温州是我国鞋业的主要生产基地,每年消耗大量的EVA树脂产品。
2.薄膜
EVA薄膜的主要用途是生产功能性棚膜。功能性棚膜具有较高的耐候、防雾滴和保温性能,由于聚烯不具有极性,即使添加一定量的防雾滴剂,其防雾滴性能也只能维持2个月左右;而添加一定量EVA树脂制成的棚膜,不仅具有较高的透光率,而且防雾滴性能也有较大提高,一般可超过4个月。另外,EVA还可用于生产包装膜、医用膜、层压膜、铸造膜等。醋酸乙烯含量一般在5%-10%。
3.电线电缆
由于EVA树脂具有良好的填料包容性和可交联性,因此在无卤阻燃电缆、半导体屏蔽电缆和二步法硅烷交联电缆中使用较多。另外,EVA树脂还被应用于制作一些特殊电缆的护套。在电线电缆中使用的EVA树脂,醋酸乙烯含量一般在12%~24%。
4.玩具
EVA树脂在玩具中也有较多应用,如童车轮、座垫等。近年来,我国玩具加工业发展迅速,生产多集中于沿海的东莞、深圳、汕头等地,主要以出口和对外加工为主。据分析,这些厂家每年消耗EVA树脂约5000t,使用牌号与鞋材用料基本相同。
5.热熔胶
以EVA树脂为主要成分的热熔胶,由于不含溶剂,不污染环境且安全性较高,非常适合于自动化的流水线生产,因此被广泛应用于书籍无线装订、家具封边、汽车和家用电器的装配、制鞋、地毯涂层和金属的防腐涂层上。
热熔胶主要使用醋酸乙烯含量在25%~40%的品种。国内虽有此牌号的产品,但长期未安排生产,因此全部被进口料所占有。
EVA的成型加工
1.注塑
采用一般PE或PP使用的注射设备即可。由于EVA具有弹性,因此可用制成类似橡胶的制品而无需经过硫化工序,且着色容易,制品色彩鲜艳。其成型温度下限以保持一定的流动性为标准,上限温度则以防止EVA热分解为度。其热分解温度为229~230℃左右,一般情况下,料温控制在170 ---200℃为宜。
2.真空成型
EVA的真空成型制品光洁透明.但由于其导热性差、熔点低,因此腔模温度应较低,成型周期长。一般可采用低温冷却模具的方法来成型。
3.吹塑成型薄膜
采用一般的吹塑设备即可。由于EVA熔点低,物料的冷却必须予以特别考虑。牵引力要小一些,否则会造成薄膜制品的开口性较差,此外还应考虑加入爽滑剂。
4.发泡成型
发泡成型时要注意调节发泡剂的用量。其发泡制品具有弹性、质轻、强韧和收缩率低等特点。
EVA产能的分布
EVA产能主要分布在沿海及内陆煤化工基地,华东EVA产能占比高达66%,华北、西北占比分别在17%和17%;从下游需求来看,华东和华南两地占国内消费总量的90%,且两地分化明显,华东地区由于胶膜企业及电缆企业的迅速扩张,光伏料、电缆料消费占比较高,华南地区主要是集中在热熔胶、鞋材领域,以发泡、热熔胶等消费为主。
近年来随着大炼化及煤制烯烃发展,民营企业相继涌入EVA赛道,供给主体多元化,目前已经形成了 国营、合资、民营三足鼎立局面。对于光伏料,一直未形成有效增量,当前供应端仍以斯尔邦、联泓、台塑及海外货源为主。2022年,光伏料增量主要是浙石化及LG装置,独山子20万吨EVA近期中交,预计9.30投料试车。
2025年前我国EVA在建拟建装置情况
远期来看,EVA仍有大量新产能规划,但若生产光伏料,仍需要较长的投产周期:项目施工周期3年左右;投产后,先生产LDPE之后转产EVA需要0.5-1年时间;稳定产出合格品后,下游胶膜厂商试用需要3-6个月,整个项目的周期需要4年左右,且并非能全部产出光伏料,管式法光伏料产率上限80%-100%,釜式法光伏料上限10%-30%
EVA下游需求及所用添加剂
EVA应用广泛,主要集中在光伏、纺织鞋材、电气等领域,下游消费结构:光伏料37%、发泡料28%、电缆料17%、热熔胶7%、涂覆7%、农膜1%,光伏料作为第一大消费下游,未来占比仍然有望扩大。EVA发泡材料中,主要使用石粉、滑石粉做填充料。
主要作用:
1)是降低材料成本;
2)增容、填充,改善发泡材料密度;
3)提高产品硬度;
4)提高产品的尺寸稳定性。
EVA电缆材料中,主要使用阻燃材料氢氧化铝、氢氧化镁、水镁石、水菱镁/斜方运石矿、水滑石、含硅无机填充型阻燃剂。
在氢氧化物作为主要阻燃填料的基础上,可以增加其他阻燃剂提高阻燃性能,如加入红磷、有机硅化合物可以大大提高氧指数。氢氧化物和蒙脱土、滑石类矿物复配,可以提高燃烧时的成炭性。
EVA的包装贮存及运输
产品内包装为聚乙烯薄膜袋,外包装为聚丙烯编织袋。贮存和运输时,仓库或车厢内应保持干燥、整洁、通风良好装卸时严禁使用铁钩。
文章来源:如如原料、高性能膜材料编辑整理