eva材料(EVA鞋底的优缺点)

(报告制作人/作者:张西天风证券)

1.1.中国光伏产业强大，但薄膜原料自给率低。

我国光伏产业起步早，发展程度高，在产业链诸多环节产能占比高。现在，它已经成为全球光伏产业发展的推动者和引领者。尤其是光伏薄膜行业洗牌后，国外企业基本退出市场。根据福斯特的年报数据，这家企业的电影制作成本中，90%左右是直接原材料成本。EVA/POE作为光伏薄膜的核心原料，国产化程度较低。到2021年，中国EVA产能总计177.2万吨，占全球的27%。然而，全球POE/POP产能超过100万吨。由于聚合工艺、茂金属催化剂、α-烯烃等环节技术壁垒高，POE产能主要集中在陶氏、三井、LG等公司手中。目前，POE在国内尚未实现大规模工业化应用。

1.2.胶膜的类型及比较

目前市场上的光伏膜有四种:透明EVA膜、白色EVA膜、POE膜和共挤EPE膜。透明EVA膜因其价格优势和加工性能优势成为当前市场的主流包装材料，约占52%；白膜EVA是在乙烯-醋酸乙烯共聚物中加入一定量的钛白粉等白色填料，以提高二次光的反射率。主要用于单层玻璃和双层玻璃元件的背面封装。当使用白色EVA代替透明EVA时，双玻璃组件的功率增益可以达到7-10W，单玻璃组件的功率增益可以达到1-3W。POE胶膜因其独特的耐PID性、高电阻率、不易水解，是双玻璃组件的主流封装材料。EPE薄膜是由EVA和POE树脂通过共挤出工艺挤出而成，既具有EVA良好的加工性能，又具有POE良好的耐PID和耐水蒸气性能。据CPIA预测，未来几年，透明EVA和白色EVA薄膜的市场份额将会下降，而EPE薄膜的市场份额将会明显上升。

2.1.产业链结构和主要流程

EVA位于化工产业链的中下游，其直接原料是乙烯和醋酸乙烯。随着EVA产能的迅速扩大，对乙烯系醋酸乙烯酯的需求大幅增加。然而，近五年来，乙烯法醋酸乙烯的产能并未得到有效扩大，供需矛盾日益突出。

包括乙烯-醋酸乙烯酯共聚物乙烯和醋酸乙烯酯VA共聚物，是在高压聚乙烯的基础上开发的新材料，相对分子量为20000-50000。与聚乙烯相比，在乙烯-醋酸乙烯酯共聚物的分子链中接枝醋酸乙烯酯单体可以降低其结晶度，提高其抗冲击性、柔韧性、填料混合性能和热封性能。

EVA生产工艺有四种:溶液聚合、乳液聚合、悬浮聚合和高压本体连续聚合。目前工业生产是高压本体连续聚合，可分为管式法或釜式法。巴塞尔的管式技术和埃克森美孚的釜式技术是目前光伏材料生产的主流。相对而言，巴塞尔的管式技术装有脉冲阀，可以在反应过程中冲洗反应器内壁，减少聚合物粘结和晶点的形成，可以连续、高比例生产光伏材料。然而，釜式方法没有配备脉冲阀。在超高压条件下，EVA溶解在乙烯和VA中，遇冷沉淀在管壁上，导致粘壁。时间越久，析出的沉淀物越多，最终会形成晶斑。所以釜式法生产光伏材料需要经常清洗反应器，光伏材料比例低。

反应中几个指标对产物的影响:

1.反应温度和压力:压力越高，分子量越高，熔体粘度、抗应力和抗断裂性、刚性等越高。，以及产品的光学和机械性能；

2.熔融指数MFI:熔融指数是聚合物粘度的特征指数。熔融指数越小，粘度越高，加工温度越高。分子量是决定熔融指数的主要因素。分子量越高，熔融指数越小。在实际生产中，分子量调节剂用来控制聚合物的分子量，进而控制熔体指数和熔体粘度。主调节器用于调节。一般光伏级树脂的VA含量为28%-33%，MFI为15-30g/10min。

3.醋酸乙烯含量:含量越高，结晶度越低，产品越软越透明。醋酸乙烯酯由于取代基大，在空之间的位阻高，破坏了聚乙烯链形成的结晶区，随着醋酸乙烯酯的增加，结晶度逐渐降低。当结晶度高时，塑料变脆，冲击强度降低，透明度降低。

4.结晶点问题:由于EVA产品的粘度会或多或少的附着在反应器内壁和后冷器内壁，长此以往，厚度会逐渐增加，随着聚合的推进，最终会形成结晶点。但控制光伏膜结晶点的难点在于管式法，通过多次脉冲洗涤或改变后冷器的温度，使附着在内壁的聚合物下落，可长时间有效降低结晶点，调节可靠有力；而釜式法只能通过调节后冷器的伴热温度来解决后冷器的粘结问题，对于反应器壁的粘结问题没有有效的调节措施。

2.2.EVA供应分析

2.2.1.全球供应结构

根据VA含量的不同，EVA可分为三大类:乙烯-醋酸乙烯共聚物(VA的5%~40%)、EVA弹性体(VA的40% ~ 70%)和EVA乳液(VA的70% ~ 95%)，本文讨论的都是乙烯-醋酸乙烯共聚物。据IHS统计，2021年全球EVA产能为650万吨，东北亚、北美和西欧占88%。在东北亚地区，中国大陆的产能为177万吨(占全球产能的27%)，南韩为118万吨(占18%)，日本为64万吨(占10%)，中国台湾省为51万吨(占8%)

2017-2020年，全球EVA产能增速相对缓慢。2021年，在二氧化碳排放峰值和碳中和的推动下，全球光伏产业进入新的发展阶段，EVA也迎来了新的发展机遇。2021年全球新增EVA产能达到110万吨，其中中国80万吨，韩国30万吨。未来几年，全球新增产能仍将主要集中在中国。根据我们的测算，2022-2024年全球EVA新增产能有望达到108万吨，年均增长5.3%。

2.2.2.全球贸易流动

EVA产品的洲际贸易并不活跃，主要是区域流通。东北亚是全球贸易的核心枢纽，与主要地区的贸易往来较多。2018年全球区域间贸易量为85万吨(仅统计3万吨以上的贸易量)

东北亚贸易活跃，中国是世界上最大的进口国。目前中国EVA产能不足，严重依赖进口。近五年来，进口依存度一直保持在50%以上。2021年中国EVA进口量达到111.67万吨。从进口结构来看，以韩国、中国台湾省和泰国为主，占中国进口的70%；

2.2.3.中国EVA产业结构

我国EVA产能主要分布在沿海和内陆煤化工基地，华东占66%，华北占17%，西北占17%。从下游需求来看，华东和华南占国内消费总量的90%，两地差异明显。由于华东地区胶膜企业和电缆企业的快速扩张，光伏材料和电缆材料的消费占比较高，而华南地区主要集中在热熔胶和鞋材领域，以泡沫和热熔胶为主。近年来，随着大型炼油厂和煤制烯烃生产的发展，民营企业纷纷涌入EVA赛道，供应商多元化。我们认为，国有、合资和民营企业已经形成了三足鼎立的局面。

EVA因其高透明性、耐久性、附着力、低熔点、易加工等特性，被广泛应用于光伏薄膜领域。EVA作为薄膜的主要成分，起到封装保护太阳能电池组件，提高组件光电转换效率，延长组件使用寿命的作用。封装材料仅占光伏组件总成本的7%左右，但却是决定光伏组件质量和寿命的关键因素。在运行过程中，一般要求电池模块的寿命在25年以上。一旦电池模块的胶膜和背板开始发黄开裂，电池很容易提前报废。

目前国内只有赛邦、联虹、台塑三家企业能生产光伏级透明EVA。2021-2022年，虽然多套装置投产，但光伏材料的有效增量并未形成。目前，赛邦、联鸿、台塑、海外源是主要供应商。目前能生产光伏材料的设备都已经全部生产出来了，其他设备很难转换成高粘度的光伏材料，需要很长的时间。就新增产能而言:中化泉州、扬子石化、延长玉林未生产光伏材料；2022年光伏材料增量主要是浙江石化和LG器件。长期来看，EVA还有很多新增产能规划，但如果生产光伏材料，还是需要较长的生产周期:项目建设周期3年左右；投产后，先生产LDPE，再生产EVA，需要0.5-1年。稳定生产出合格产品后，下游薄膜生产企业需要3-6个月的时间进行试产，整个项目周期需要4年左右，并不是所有都能生产光伏材料。管式光伏材料成品率上限为80%-100%，釜式光伏材料成品率上限为10%-30%。

2.3.EVA需求分析和供需平衡预测

2.3.1.光伏等需求推动增长。

得益于光伏等行业的快速发展，EVA在中国的消费量快速增长。2021年，我国EVA消费量达到205.3万吨，近五年复合增长率为9.52%。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:光伏材料37%，发泡材料28%，电缆料17%，热熔胶7%，涂料7%，农膜1%。作为最大的下游消费者，光伏材料未来有望扩张。

2.3.2.不同光伏装机容量下EVA供需模式的推导

随着碳中和及二氧化碳排放峰值的全球共识，以光伏发电为代表的可再生能源越来越受到各国的青睐，成为新能源结构中最具竞争力的电源形式。2021年，全球新增光伏装机容量达到170GW，创历史新高。随着未来光伏安装成本的下降，全球光伏仍将快速增长。根据CPIA的预测数据，“十四五”期间全球光伏年装机容量将达到220亿瓦。

根据对CPIA全球光伏装机容量的预测，结合薄膜材料份额的变化趋势，我们计算出未来EVA和POE的需求，分为乐观、保守和一般三种情况:1。从装机数据来看，2021-2023年全球光伏装机增速达到峰值。之后增速相对下降。2.平均而言，乙烯-醋酸乙烯酯共聚物的需求分别增长至24万吨(2021年)、21万吨(2022年)、15万吨(2023年)和10万吨(2024年)。考虑到全球新增光伏产能，2022年光伏材料需求仍供不应求，景气度有望持续。3.随着未来国内EVA生产的加速。(报告来源:未来智库)

2.4.EVA快速扩张，乙烯法VA供需逐渐紧张，高景气有望持续。

醋酸乙烯酯VA的生产主要有电石乙炔法、天然气乙炔法和乙烯法。电石乙炔法工艺简单，生产成本低，是国内的主流工艺。但其能耗高、污染大，乙炔法制备的VA中杂质含量高，尤其是醛类含量高于乙烯法。醛类对VA的聚合反应影响很大，醛类会使链式反应停止，导致长链过少，熔融指数过高，力学性能差，强度低。所以EVA和VAE乳液一般更喜欢使用无电石的醋酸乙烯酯。

2017-2020年，醋酸乙烯传统下游消费低迷。一些小型分散用户由于环保、安全等因素无法达到生产标准，产能被压缩甚至停产。最大的下游聚乙烯醇产能严重过剩，目前仍处于调整期。VA呈现结构性供过于求，近五年没有新增产能投产。2021年醋酸乙烯将大幅上涨，主要有两个原因:1。电石成本大幅上涨，推高醋酸乙烯报价，同时价格难以有效向下传导，大量企业低负荷运行；2.随着下游EVA大量投产，乙烯法高端醋酸乙烯需求大增，VA景气回暖。

2.5.EVA利润跟踪和预测

EVA的直接原料主要有乙烯和醋酸乙烯酯，此外还有过氧化物引发剂、分子量调节剂和其他添加剂。我们采用电缆级EVA的价格，以及乙烯和醋酸乙烯的市场价格，根据Basell管法的投资规模估算EVA的利润水平。近10年平均净利润约1040元/吨，平均净资产收益率29%。2021年美国寒潮导致EVA全球供应量减少。虽然新的国产设备已经投产，但并没有出现有效的增长。三季度原材料价格大幅上涨，光伏、发泡等终端需求也进入旺季。供需失衡加剧，EVA价格创历史新高。光伏材料价格达到28000元/吨左右。

随着未来新增EVA产能的投产，国内自给率将逐步提高，供应紧张的局面将得到缓解。但目前国内EVA仍有100万吨以上的缺口，光伏、电缆领域仍有较高增速。根据测算，到2024年，国内EVA仍将保持较高的进口依存度，行业整体利润仍将保持较好水平。

3.1.POE特征和消费结构

聚烯烃弹性体是一种聚烯烃材料，由乙烯与丙烯或其他α-烯烃(如1-丁烯、1-己烯、1-辛烯等)共聚而成。).与聚烯烃塑料相比，其分子链中共聚单体含量较高，密度较低。聚烯烃弹性体主要包括乙丙共聚物和乙烯/α-烯烃共聚物，其中乙丙共聚物弹性体包括三元乙丙橡胶(EPM)和三元乙丙橡胶(EPDM)，而乙烯/α-烯烃共聚物弹性体主要包括乙烯/α-烯烃无规共聚物(POE)和乙烯/α-烯烃嵌段共聚物(OBC)。OBC特性:低玻璃化转变温度和高熔点。与POE相比，OBC具有更好的耐热性，更好的拉伸强度和断裂伸长率，克服了无规共聚物的密度和耐热性无法兼顾的问题。

聚烯烃(POE)是由乙烯和α-烯烃(1-丁烯、1-己烯或1-辛烯)无规共聚得到的弹性体。由于其分子链中既含有在室温下可作为物理交联点的聚乙烯结晶链段，又含有由乙烯和α-烯烃的无规共聚物链段形成的非晶区，POE是一种热塑性弹性体，在室温下表现出橡胶的高弹性，无需硫化，高于聚乙烯链段的熔融温度时可发生塑性流动。在工业应用中，乙烯/1-辛烯共聚物弹性体的性能最好，通常辛烯含量在20%-30%之间，结晶度小于25%。在POE中，随着共聚单体含量的增加，聚合物的密度、硬度、熔融温度和耐热性降低。POP和POE没有本质区别，只是共聚的α-烯烃单体含量不同，直接导致了POE和POP的密度差异。一般POE共聚单体的质量分数大于20%，而POP共聚单体的质量分数小于20%，所以POP的密度高于POE。

由于其特殊的分子结构，POE具有良好的流变性能、力学性能、抗紫外线性能、良好的低温韧性以及与聚烯烃良好的亲和性，广泛应用于改性和薄膜制备领域。从终端应用来看，国内市场以汽车行业为主，占68%，聚合物改性领域占19%，电线电缆领域占9%，其他领域占4%左右。中国的POE全部依赖进口，消费市场仍需培育，未来可替代部分橡塑。以汽车为例，国外汽车保险杠领域大多采用POE弹性体进行共混改性；在中国，只有20%左右的保险杠材料采用POE弹性体。2017年，我国POE消费量为15-18万吨。

3.2.POE全球供应结构

全球POE产能被海外厂商垄断，国内尚未实现产业化应用。全球POE/POP总产能超过100万吨/年。陶氏陶氏是POE领域的领导者，产能最高。多达20多个品种的品牌；熔程分布较广，1-30g/10min；强大的R&D能力和优秀的产品质量。埃克森是世界上最早实现POE工业化生产的企业，目前产能为17万吨。除此之外，三井、LG、SK等企业也开发了自己的催化剂体系，在POE市场占有一席之地，POE产业集中度较高。

3.3.POE生产中的困难

3.3.1.催化剂专利壁垒

烯烃配位聚合催化剂的发展决定了聚乙烯品种的演变。经过几十年的技术升级，POE催化剂经历了几代技术迭代:从最初用于制备HDPE的齐格勒-纳塔催化剂，到活性更高、聚合物结构更可控的单中心茂金属催化剂，到共聚能力更强、耐高温性能更好的受限几何(CGC)催化剂，再到不含环戊二烯配体、结构更丰富的非茂金属催化剂。

目前商业化的催化剂主要是桥联茂金属催化剂(包括桥联茂金属催化剂和CGC催化剂)。这两类催化剂具有特殊的配体结构和桥联基团。它们的茂金属-茂金属-茂金属或茂金属-茂金属-N型咬合角小，中心金属周围的空更开放，活性更高，有利于α-烯烃的配位和插入，从而实现POE所需的更高的α-烯烃含量。我国茂金属催化剂体系起步较晚，目前可用于POE生产的催化剂几乎都有专利保护。中国石油化工股份有限公司北京化工研究院还开发了烯烃高温溶液聚合高温催化剂，并开发了桥联茂金属催化剂。浙江大学的实验结果表明，该催化剂在高温下对乙烯/高碳α-烯烃共聚仍具有良好的活性和共聚能力，性能与CGC相当。

茂金属催化机理:乙烯在结构和配位聚合机理上与α-烯烃相似，但由于取代基的存在，α-烯烃的聚合比乙烯更复杂:(1)α-烯烃，尤其是高级α-烯烃，取代基会导致单体空间位阻增大，需要更大的空空间与催化剂活性中心配位插入，聚合活性通常低于乙烯。随着α-烯烃链长的增加，聚合活性降低。丙烯的聚合活性是乙烯的1.0%~20.0%，1-丁烯的聚合活性是丙烯的10.0%~33.3%。乙烯与α-烯烃共聚时，α-烯烃的竞聚率随着碳链的增加而降低，达到一定长度后基本保持不变。(2)由于α-烯烃的不对称，存在区域选择性(如1，2-插入和2，1-插入)和立体选择性(如全同立构、间同立构和无规)的问题。α-烯烃的不同插入模式导致最终聚合物的不同性质。

3.3.2.聚合过程

溶液聚合是POE合成技术的主流。溶液聚合还可分为以Z-N为催化剂的传统溶液聚合和以茂金属为催化剂的高温溶液聚合。在Z-N催化体系下，聚合温度在40-70℃之间，低温下聚合物浓度低，避免聚合物粘度过高。而茂金属催化剂不仅可以制备具有结晶链段的弹性体，而且改性后还具有耐高温的性能。它可以通过提高反应温度(120℃以上)来降低反应体系的粘度，保证反应器内良好的传热传质。因此，高温溶液聚合是制备POE的主流工艺。但由于国内缺乏茂金属催化剂，对聚合过程缺乏深入的研究。

3.3.3.α-烯烃的获得

线性α-烯烃是合成POE最重要的原料。是指分子链末端带有双键的单烯烃。主要含有1-丁烯/1-己烯/1-辛烯三个品种，是重要的有机化工原料和中间体。2018年，我国α-烯烃消费量达72万吨，目前应用主要集中在聚烯烃领域:可生产高性能线性低密度聚乙烯(LLDPE)和高密度聚乙烯(HDPE)。在洗涤剂和个人护理品领域，α-烯烃可用于生产阴离子表面活性剂α-烯烃磺酸盐(AOS)，占α-烯烃消费量的9.3%；在合成高端润滑油中，消耗量占2.6%。

在供给侧，我国面临低碳α-烯烃相对充足，高碳α-烯烃短缺的局面:国内生产主要集中在1-丁烯领域，2017年1-丁烯产量50万吨；而C6及以上高碳α-烯烃产量仅为5.8万吨，进口量为14万吨，进口依存度超过70%。在POE的合成中，以1-辛烯为共聚单体制备的POE力学性能最好，但1-辛烯的来源已全部被国外控制。全球生产1-辛烯的企业有8家，其中英力士和沙索的产能占全球的60%。这些企业除了支持自己使用外，还与下游有长期协议，很难获得国内资源。目前国内高碳α-烯烃的产能只有己烯和癸烯。

1–辛烯生产工艺主要包括蜡油裂解、费托合成、烷烃脱氢和乙烯齐聚；

1)蜡裂解工艺由于烯烃收率低，产品质量差，已基本淘汰；

2)烷烃脱氢:以UOP技术为主，但该工艺生产的烯烃多为直链烯烃，不是α-烯烃，副产物多，α-烯烃含量小于10%；

3)高温费托合成产物中含有一定量的高碳α-烯烃，可通过配套分离技术提取。但由于烯烃和烷烃混合体系中存在沸点相近的烯烃和烷烃组分，分离难度较大。国内费托合成的代表公司有宁美公司、鲁善喜安集团、内蒙古伊泰集团和兖矿集团。2014年6月，卢杉阿纳克碳化工有限公司建成了世界上第一套利用煤制油(CTL)技术生产α-烯烃的装置。产品的碳链长度为8~12(80%~90%是1-癸烯)，但几乎没有辛烯。

4)乙烯四聚技术先进，生产的1-辛烯含量超过66%。全世界只有沙索公司有工业化生产，大部分1-辛烯是通过乙烯齐聚(三聚体)或萃取分离工艺获得，选择性低，收率低，价格高。2021年8月，大庆石化3000吨1-辛烯合成工业中试装置顺利交接。试验成功后，有望实现1-己烯5000吨/年、1-辛烯2500吨/年、癸烯1300吨+1-己烯2500吨/年的灵活切换。乙烯齐聚和费托合成产物分离技术的进展应受到更多关注。

3.4.当前国内POE产业化进展

目前，国内很多企业都在攻关POE技术，其中万华化工进展最快，完成了中试。预计2024年将有20万吨POE装置投入运行。此外，茂名石化、赛邦、卫星石化、汇生工程等都提出了规划POE或已经处于试点测试阶段，POE的国产化进程有望加快。(报告来源:未来智库)

3.5.Poe和EVA的性能比较

EVA和POE各有优缺点。EVA价格低，易加工，耐储存，交联速度快，与玻璃背板的粘接性能好。POE具有材料性能好、耐PID性能优异、电阻率高、水蒸气阻隔率高、耐低温、耐黄变等优点。EVA的缺点主要在于:醋酸乙烯酯在光照、氧气和湿热环境下容易水解，产生醋酸，会腐蚀电池表面、焊片等。同时会与玻璃中的Na发生反应，生成大量自由移动的Na离子，导致功率衰减；同时，EVA在光热环境下容易发黄，影响透光率，造成模组整体功率损失。

POE的缺点是:POE的极性较低，在薄膜加工过程中极性辅助溶剂会沉淀在薄膜表面，导致表面光滑，容易移位；加工难度过大，膜唇容易挂料；POE颗粒一般比EVA贵。总的来说，在未来几年，POE粒子在薄膜粒子中的应用比例将会扩大，这主要受以下因素的影响:

1.N型电池:目前P型电池的光电转换效率接近上限24.5%，N型电池更高；硅片中掺入硼氧化合物的p型电池会加速电位衰减，而掺入磷的N型电池具有更好的抗衰减能力。N型电池的PID效应在受光面上更敏感，PID衰减大的N型模块在光线恢复后也会造成不可逆的损伤。同时，N型电池在单片玻璃封装时，背板的水蒸气阻隔性较差，选择POE膜进行封装可以降低模块整体的水蒸气透过率，延长模块的使用寿命。因此，N型电池的普及可以增加POE的用量。

2.大规模电池功率:近年来不同类型的电池模块功率有了明显的提升，发热量有所增加。温度会对电池的峰值功率、开路电压等电性能产生很大影响，所以封装材料的电性能要越来越高；

3.盖板玻璃变薄，双层玻璃成分增加:根据CPIA数据，目前玻璃厚度主要包括

(本文仅供参考，不代表我们的任何投资建议。有关信息，请参阅原始报告。)

精选报告来源:【未来智库】。未来智库-官网