聚烯烃弹性体（POE）行业深度报告：光伏需求驱动快速增长，国内工业化突破在即

POE材料性能优异、应用广泛.聚烯经弹性体（PolyolefinElastomer，POE) 是一种乙烯/α-烯烃两种单体的无规共聚物，技术上来看，POE的诞生和发展与茂金属催化剂和溶液聚合工艺的发展密不可分。由于具有高α-烯烃比例，且有特殊的两相结构，POE拥有良好的低温韧性、易于热塑加工、密度低、耐候性好等特点。广泛应用于聚烯烃材料增韧改性、发泡、胶粘剂等领域。近年来成为光伏胶膜领域的关键材料。 POE生产壁很高，目前全部被跨国公司垄断。自前POE的生产主要被氏化学、埃克森美孚、三井、沙比克/SK、LG化学等跨国公司所掌握。国内POE的工业化生产面临高破α-烯经供应、单活性中心茂金高催化剂的开发、以及溶液聚合技术突破三个技术和产业壁垒，目前暂无国内企业能够工业化生产。 供需矛盾进一步扩大，胶膜需求有望驱动POE需求快速增长，POE在光伏领域有体积电阻率低、水汽透过率低、耐老化性能好，电势诱导衰减小等优点，在光伏胶膜领域渗透率将进一步提高，从国内2017-2020年的POE需求情况来 看，需求增速CAGR达到27.3%，2021-2022H1年进口增速放缓，但产品价格 出现76%的激幅，表明POE原料相关产品供应产生不足，供需结构失衡矛店实出，受益于光伏领域满求增长和渗透率提升，预计到2025年有新增POE满求31-47万吨，届时国内POE需求有望突破百万吨。 国内多家企业工业化突破在即，国内包括万华化学、茂名石化、京博石化斯尔邦、卫星化学、天津石化、浙江石化等企业或是已经在催化剂、聚合工艺方 面开展多年工作并取得突破，或是依托中石化等在相关领域的传统积累，陆续完成了小试，并进入到中试阶价段。数家企业干吨级的中试装已建成或已经开建。 并规划了工业化装置，预计最晚在2025年国产POE的工业化装置将建成投产。 投资建议：国内POE产业以及下游光伏胶膜产业将迎来一轮产业红利，相关领域可关注标的：万华化学、东方盛虹、卫星化学、荣盛石化。 风险提示：光伏行业需求增长不及预期、各企业POE产品开发不成功、POE 产能过剩 本公司具备证务投资咨询业务资络，请务必阅读量后一资免责声明 1POE的诞生与发展历程1.1POE的诞生与发展 1.2POE的结构与性能 目前全部被跨国公司挚断 .6 2POE生产有三个核心壁垒，2.1α-烯经的供应 .6 2.2催化剂的开发2.3聚合工艺开发 _11 3POE的供应格局：目前全部来自海外进口. .13 3.1全球供需概况3.2主要厂家产品3.3中国供应概况 .13 .14 4POE的需求格局：从汽车驱动到光伏驱动5POE自主开发进展：国产化突破在即5.1国内科研机构开发进展 .21 .29 5.2国内企业工业化进展 5.3国内企业工业化进展小结6投资建议 .29 ..36 ..38 7风险提示插图目录表格目录 .39 40 40 本公司具备证务投资咨询业务资络，请务必阅读量后一资免责声明 1POE的诞生与发展历程 1.1POE的诞生与发展 聚烯经弹性体（PolyolefinElastomer，POE）本质上是一种乙烯/α-烯经两 种单体的无规共聚物，一般在POE中α-烯烃作为第二种单体的含量不低于20%。 由于特殊的两相微观结构，POE同时具有橡胶的高弹性和良好的热塑加工性能。 POE的诞生和发展与茂金属催化剂的应用。以及溶液聚合工艺的发展密不可分。 POE是一种脱胎于LLDPE的乙烯/α-烯烃共聚物。在茂金属催化剂工业化应用之前，乙烯/α-烯经无规共聚物以线性低密度聚乙烯（LLDPE）为主，密度在 0.915-0.940g/cm?之间，由多活性中心的Ziegler-Natta催化剂制备，多采用气 相或淤浆聚合工艺，很少采用溶液聚合。由于催化剂性能的限制，共聚物中α-烯经单体插入量很低（一股<10%），且产品存在分子量分布宽等问题。虽然Z-N催化剂不断改进升级，LLDPE共聚α-烃的范围扩展至1-丁烯、1-已烯、1-辛烯，但 仍然无法通过Z-N催化剂生产高共聚单体含量的乙烯/α-烯烃共聚物产品。特别 是在传统的气相或淤浆聚合工艺中，随着共聚物中单体含量增加，产物发站严重，聚合过程无法控制。 图1：POE弹性体与LLDPE的分子结构 图3：聚梯烃催化剂发展历程 表1：LLDPE、POP和POE性能异同点比较 图4：聚端经弹性体主要厂家及其产品 图5：乙烯/1-宰烯无规共聚物微观结品形态 2POE生产有三个核心壁垒，目前全部被跨国公司 垄断 有三方面的瓶预限制。（1）α-端烃的供应，尤其是主流POE产品使用的1-辛烯的供应不足：（2）先进催化剂体系的研究滞后于国际先进水平：（3）缺少对POE生产必须的高温溶液影合工艺的实践探索，本小节力图对国内外在-烯烃的供应，茂金属催化剂的合成，以及溶液聚合工艺方面进行回顾和梳理。 2.1α-烯烃的供应 C4~C8是α-烯烃是主流种类，与乙烯共聚是其主流应用。α-烯烃是指在分子 链端部有双键的单烯烃，也称线性α-烯烃(Linearalphaolefin，LAO).常温下C2 C4烯烃为气体；C5~C18为易挥发液体；C19以上为蜡状固体。有广泛工业用途的是碳数范围为C4~C18的直链α-烯烃。其中应用最广的是C4、C6和C8. 主要需求包括作为共聚单体与乙烯聚合合成LLDPE/HDPE/POE/POP等聚烯经 材料、直接聚合成聚1-丁烯、生产润滑油基础油、表面活性剂、油田化学品等， 图6：α-烯经的应用领域 力学性能越好，越有利于制品减漂。LLDPE对共聚单体的选择由原料的可获得性价格、技术水平等因素综合决定。目前用于LLDPE的共聚α-端烃主要是1-丁烯和1-已烯。LLDPE生产中1-丁烯或1-已烯共聚比例约在3%-10%。在美国和西欧， LLDPE主要用1-已烯作为共聚单体，在亚洲和中东95%~99%的LLDPE采用1 丁烯作为共聚单体。HDPE生产中使用α-烯烃作为共聚单体需求较少，HDPE对共聚α-烯烃的消耗量约占HDPE产量的1-2%，且主要使用1-丁烯、1-己烯。据估 算全球2021年HDPE对α-端经的消费量约70万吨 图8：2021年全球α-烯经供应结构 图7：2021年全球α-烯烃消费结构 POE对α-烯烃的需求大约在40万吨，主要种类是C8。POE/POP对α-烯烃 需求约在40万吨。POE和POP生产过程中主要将1-辛烯作为共聚单体，一些厂家也将1-丁烯作为共聚单体，与LLDPE不同之处在于，POE对α-烯的需求比例非常高，POE/POP消耗了大约全球1-辛烯的36%，近年来POE成为1-辛烯 需求增长的主要来源。 图9：2021年全球短链α-烯烃消费结构 图10：2021年全球短链α-烯烃需求增长 乙烯选择性齐聚α-烯烃生产的主要工艺路线。应用最广泛的商业化的之烯齐聚生产α-端经的技术分为非选择性齐聚和择性齐累，非选择性齐聚生产全分布α 本公司具备证务投资咨询业务资络，请务必阅读量后一资免责声明 MINSHENG SBCURITIES 烯烃（即C4~C20+各组分均大量存在）主要有3种技术：CPChem工艺、Ineos Ethyl工艺、ShellSHOP工艺。各家的技术路线及催化剂的选择决定α-烯经混合 产物的组分分布不尽相同，一般油品供应商会以综合方案消耗所产出产品。选择性齐聚产品一般C4-C8组分比重很高。选择性齐聚工艺中1-丁烯的工艺包括 HoneywellUOP、Axens等：拥有1-已烯选择性齐聚技术路线包括Phillip、Axens、 CBILummus、Sasol等，国内燕山石化、独山子石化等企业也建有1-己已烯装置。 捐有1-辛烯选择性齐聚工业化技术的日前只有Sasol和Dow。工业上，用于POE生产的1-己、1-辛烯等的生产主要是采用乙烯选择性齐聚的方法。 表2：α-烯烃主要生产路线 表3：国内1-己烯和1-辛烯产能 总体来看，国内在1-丁烯的供应方面既不存在技术问题，也不存在产能问题； 本公司具备证券投资咨询业务资格，请务必阅读量后一员免责声明 在1-已烯方面不存在技术问题，但供应能力较小；在1-辛烯的工业化方面基本上处于空白状态。而1-辛烯是POE的主流路线，中国POE长期未发展起来，与C8 资源相对短缺、相关企业难以基于1-辛烯进行产品开发和产业布局有较强的关系。 2.2催化剂的开发 催化剂是烯经配位聚合技术的核心。早期的乙丙橡胶弹性体通过传统的Z-N催化剂制备，自前乙烯/α-烯经共聚物弹性体的工业生产用催化剂种类已拓展至单活性中心的茂金属催化剂和新型后茂金需催化剂。在乙烯/α-烯经共蒙物弹性体工业化生产中，催化剂的耐热性、共聚活性、共单体插入能力、共聚物分子量大小及分布对催化剂的选择都具有主要影响。 Z-N催化剂无法有效提高共聚单体的含量和控制分子量分布，上世纪50年 代，Ziegler率先利用TiCl4-AlEt3催化体系合成HDPE，随后Natta将TiCl3-AlEtzC 催化体系应用于等规立构暴丙烯的制备，从而开创了Ziegler-Nata催化剂， DuPont公司最早开发了适用于溶液聚合的Z-N催化剂。该催化体系可以与乙烯生产C3~C12的α-烯烃共聚物，但密度只能做到0.915g/cm3，90年代Nova、 提升到90%，产品密度降低到0.905g/cm，整体而言，传统Z-N催化剂由于自 身的多活性中心特点，每种活性中心都有不同的合动力学特征以及不同的立构选择性，得到的聚合物分子量分布和化学组成分布均较宽，共单体的插入能力有限。 图11：Z-N催化剂与茂金属催化剂分子量分布对比 表4：烯经聚合相对活性对比 图12：典型茂金属主催化剂结构 表5：各厂家POE催化剂特点 类CGC结构，首次在茂金属配体中引入桥草膏能同将上下两个茂环连接 Exxon 桥联半茂 C2C4产品，产品性能与C2C8有 可适用于涉案累合和气相紧合 负数型双茂 Mitsui 将氧原子桥联基团改为苯基桥联含芳氧杂原子，热题定性好 / 桥联半艺桥联半茂 LG 住友 资料来速：（乙编/辛端溶液共聚及其聚合物诺结构调控》刘伟峰著，民生证券研究院 多家日韩企业也在桥联半茂金属催化剂取得进展。ExXOn公司1988年即注 册了茂金属催化剂专利，涵盖了非桥联双茂和桥联双茂金属催化剂，在成金属配体中引入挤基官能团将上下两个茂环连接，并通过变换茂环上的取代基结构，实现较好的聚合活性控制、产物分子量大小和分布控制以及对α-烯经的立体选择性控制。 为高α-烯烃指入量聚烯烃弹性体的工业合成英定了基础。在Dow和Exxon之后， 其他公司也注册了可制备乙烯/α-烯整无规共繁物弹性体的桥联半茂金属催化剂专利，但真正应用于工业生产的很少，韩国LG化学将桥联半茂金属催化剂中氮原子桥联基团改为苯基桥联，获得了很好的催化效果，其结构与DOW的CGC极其相似，并于2009年成功开发了乙烯/1-辛端无规共聚POE。日本住友合成了一种 芳氧杂原子桥联的半茂金属催化剂，其热稳定性好，能在200°C以上的高温下保持高的催化活性、好的共单体指入能力。三并采用负教型双茂金属催化剂通过淤浆法或气相法得到密度0.88~095g/cm的乙烯/α-烯经共聚物产品。相对于溶液法生 产的POE产品，三井生产的POE产品共单体插入量较低，强度大，但弹性和韧性相对差，透明性差，总体性能不如溶液法生产的POE。 2.3聚合工艺开发 高温溶液聚合是POE难以绕开的工艺路线选择。目前POE生产的主流工艺 均采用了高温连续溶液法，究其原因主要有两个。第一，弹性体难以以粒状在流化床反应器或淤浆反应器中流动，实现非均相聚合；第二，POE低熔点，其结晶区 的聚合产物容易被溶剂溶胀而结团、粘连，进而使聚合反应无法继续行下去。我国一些石化企业曾尝试在现有的乙丙橡胶装置上进行PO