PLA改性材料行业分析报告.docx

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PLA改性材料行业分析报告

PLA改性材料行业分析

一．行业运营本质：

1.行业基本定义：

（1）PLA简介：

PLA是生物降解塑料聚乳酸的英文简写，全写为：

polylacticeacid。

聚乳酸也称为聚丙交酯（polylactide），属于聚酯家族。

聚乳酸是以乳酸为主要原料聚合得到的聚合物，原料来源充分而且可以再生,主要以玉米、木薯等为原料。

聚乳酸的生产过程无污染，而且产品可以生物降解，实现在自然界中的循环，因此是理想的绿色高分子材料。

但是纯PLA材料具有一些缺点，比如韧性不强、抗冲击能力较差等等，因此适合实际使用的PLA材料，必须经过改性工艺或者与其他的材料复合形成合金的方式，来改善相应的理化性质，提高可应用性。

（2）PLA的应用：

经过改性后的聚乳酸材料（称为“PLA改性材料”）的热稳定性好，加工温度170～230℃，有好的抗溶剂性，可用多种方式进行加工，如挤压、纺丝、双轴拉伸，注射吹塑。

由聚乳酸制成的产品除能生物降解外，生物相容性、光泽度、透明性、手感和耐热性好，还具有一定的耐菌性、阻燃性和抗紫外性，因此用途十分广泛，可用作包装材料、纤维和非织造物等，目前主要用于服装（内衣、外衣）、产业（建筑、农业、林业、造纸）和医疗卫生等领域。

（3）PLA改性材料的地位：

PLA改性材料属于生物可降解塑料范畴，而生物可降解塑料属于绿色材料范畴。

了解PLA改性材料的地位，必须从以下逻辑关系入手：

首先从最大的范畴——绿色材料来看，随着人类越来越重视发展的可持续性和环境友好性，绿色材料越来越受到关注，其发展获得了世界范围内的产业政策支持。

绿色材料概念是在1988年第一届国际材料会议上首次提出来的，并被定为下世纪人类要实现的目标材料之一。

因此，绿色材料的发展具有现实需求性。

塑料是20世纪人类最伟大的发明之一，其应用涉及到人类生产、生活的方方面面，是最为重要的材料之一。

2010年，全球塑料树脂的需求量超过了2.2亿吨，中国的塑料树脂需求量超过了7000万吨，占据了全球约33%的份额，成为世界上第一大塑料消费国。

然而，由于传统石油基塑料具有不可降解的特点，其使用给环境带来了巨大的破坏，塑料碎片不能降解，极大影响了自然生态循环。

图为美科考队在北太平洋副热带环流海域采集了海鱼样本。

经检测，9.2%的鱼胃里含有塑料碎屑。

人类活动对海洋造成的污染程度远超想象，影响极其恶劣。

而生物可降解塑料的发展，将能解决这个难题。

生物可降解塑料指可以在自然界降解的塑料材质。

在有足够的湿度、氧气与适当微生物存在的自然掩埋或堆肥环境中，可被微生物所代谢分解产生水和二氧化碳等物质，具有对环境污染小的特点。

生物可降解塑料分为两类：

1.部分可降解材料；2.全降解材料，前者往往由于部分含有传统塑料成分仍有降解残余，后者则能够全部降解，且降解产物能够以自然形态参与生态循环，这部分全降解材料来源于生物原料，比如玉米等等。

生物可降解塑料应用十分广泛，一般分为薄膜级、片材级、热塑级、纤维级四个级别：

薄膜类产品：

适用于吹膜成型工艺的所有产品。

如超市用方便袋、环保包装袋以及农用地膜等产品

片材类产品：

超市用食品包装盒，蛋糕盒，饼干包装盒用片材，卡片用片材，印刷专用片材等。

热塑类产品：

包括高附加值的汽车塑料部件、笔记本电脑外壳、小电子产品外壳等具有高冲击强度的耐用品。

纤维类产品：

服装、无纺布等。

PLA材料是生物可降解材料中目前的先锋材料，南京工业大学和江南大学客座教授甄光明表示：

“聚乳酸作为目前产业化最成熟、产量最大、应用最广泛、价格最低的生物基塑料，是未来最有希望撼动石油基塑料传统地位的降级材料，也将成为生物塑料的主力军”。

CargrillDow公司认为PLA树脂代替现有的降解材料已经成为必然，并具有与烯烃类聚合物竞争的能力。

另外，1997年至2010年国内聚乳酸专利申请总数呈增长趋势，其中2008年数量最多，聚乳酸专利申请数跃居生物降解塑料领域榜首，约占各类生物降解塑料申请总量的38%。

另外，从已经公开的聚乳酸专利的应用领域来看，聚乳酸的应用涵盖了医用、包装、装备制造、材料合成等众多领域。

因此，PLA改性材料将很有可能成为未来绿色材料中的“先锋”。

2.行业的产业链情况：

PLA改性材料行业的产业链情况如下：

此产业链包含6个部分，其中PLA改性材料生产企业是本分析的核心，并将从它分析其余5个部分与其逻辑关系。

1.PLA改性材料生产企业：

由产业链可以看到，此类企业居于中游位置，其生产同时受到上游供给和下游需求的影响，因此必须同时综合分析。

此类企业的生产发展同时受到上下游两个瓶颈的影响。

2.PLA生产企业：

此类企业的上游供给影响不大，来源和供应量都非常充足，其发展的关键在于其本身的生产技术，以及其产能大小。

美国的Natureworks在这个行业处于领先地位，拥有14万吨的产能，德国的巴斯夫集团、日本的三井株式会社以及荷兰的普拉克集团都有超过万吨的PLA产能。

中国目前浙江海正生物科技集团和广州金发科技公司分别拥有5000吨左右的PLA产能，在国内的PLA的生产商中具有较强的实力。

3.PLA原料（中间物）生产厂商：

PLA的生产主要有一步法、两步法两种工艺，其中两步法应用较多，即先由乳酸聚合并解聚得到中间体丙交酯，再由丙交酯开环聚合得到PLA，在两步法中，中间体丙交酯的生产成本和纯度直接影响PLA产品的成本和性能。

4.PLA改性材料使用企业：

这些企业使用PLA改性材料作为生产进一步产品的原料，成品涵盖范围包括农业、工业、日用等等领域。

PLA材料经过改性和复合，其理化性质得到相应改进，可以采用传统吹塑、热塑机械生产成品，传统成品生产企业的转换成本并不高，而此类企业在国内数量巨大，并不构成对于PLA改性材料生产企业的直接瓶颈。

5.消费者终端：

消费者的最终需求，决定了PLA改性和复合材料使用企业对PLA改性材料的间接需求，成为真正的、可能的需求瓶颈。

因此，分析PLA改性和复合材料行业下游的关键，在于消费者终端的分析。

二．行业结构：

1.行业内竞争企业分析：

（1）PLA原料树脂生产企业：

世界聚乳酸生产能力目前约20~25万吨，美国CargrillDow聚合物公司2002年在美国建成14万吨聚乳酸生物降解塑料装置，约占世界总产能的40%。

国内浙江海正生物材料股份有限公司（海正药业控股股东海正集团持有33.33%股权）），采用中科院长春应化所技术建成的年产5000吨聚乳酸生产线已经投产，是目前国内唯一实现了规模化和商业化的PLA项目。

由此可见，PLA原料树脂的主要生产能力都在国外，国内的产能很小。

据估计，国内的PLA原料树脂产能达到了万吨级，但主要规模化生产企业仅2~3家。

作为PLA改性材料的原料来源，这些企业仍然具有量小、来源单一的特点。

这有可能成为束缚PLA改性材料行业发展的一个瓶颈。

（2）PLA改性材料生产企业：

国内外改性PLA产业化情况

公司

已有规模

主产品

德国巴斯夫

60000吨/年

PLA/ECOFLEX共混原料

日本东丽

8000吨/年

PLA纤维

山东必可成

6000吨/年

无纺布、薄膜制品

宁波环球

NA

PLA深加工制品

汕头成祥

NA

PLA深加工制品

四川柯因达

开发中，未产业化

PLA薄膜产品

台湾伟盟

N.A

纤维、薄膜类产品

台湾锐旗

5000吨/年

吸塑、片材类产品

由上表可以看到，国内外从事改性PLA产业化的企业的行业集中度还是比较高的，能够达到千吨以上规模的企业并不多。

（3）改性塑料生产企业：

过去的十年，我国改性工程塑料行业产值年均增长20%以上，企业规模不断发展壮大。

建立起了像中蓝集团、云天化集团、神马集团、仪征化纤、德阳科技等工程塑料树脂的大型合成装置；过去以中小规模为主的改性行业，也出现了像金发、道恩、俊尔、星辰、鑫达、聚赛龙等一批中大型企业。

拜耳、宝理、杜邦、DSM等跨国公司也先后进入我国合成树脂领域，建设PC、POM生产装置，扩大PA的产能，并在改性、合金塑料中高档产品领域形成比较明显的优势。

过去的十年，塑料改性行业蓬勃发展，但由于发展速度过快、过于盲目，也存在一些不容回避的问题：

1、基础树脂合成工艺比较落后，品种少，质量不够稳定；2、改性企业加工装置小而分散，经济效益较差；3、科技开发进展缓慢，自主创新能力较弱，科技成果工程化、产业化仍制约着行业发展；4、改性行业集中度低，有实力的骨干企业少，市场竞争力较差。

2.潜在进入者分析：

PLA改性材料的生产，必须将成本和理化性质两个维度进行平衡，在成本尽可能低的情况下获取尽可能好的理化性质是衡量PLA改性技术好坏的标准。

分析潜在进入者，可以关注以下内容：

（1）国内改性PLA产业化达千吨级的企业目前并不多，产业的集中化程度较高。

作为行业市场的先进入者，必定会利用已有的市场地位、学习曲线效应来提高行业的进入标准，这是减少潜在进入风险的因素。

（2）PLA改性技术具有时间积累性和经验积累性的特点，在平衡成本和理化性质方面有一定难度，但是就PLA改性技术的专利申请情况来看，增长迅速，聚乳酸专利申请数跃居生物降解塑料领域榜首，约占各类生物降解塑料申请总量的38%。

因此，对PLA改性技术的大量关注，有可能会增大潜在进入风险。

（3）行业内的领军企业有扩大产能的构想，国内最大的PLA原料树脂生产企业海正目前产能为5000吨/年，但规划产能为50000吨/年，PLA原料树脂的增产，可能会拓展PLA改性材料的生产空间，有可能会增大潜在进入风险。

3.替代产品威胁分析：

PLA改性材料是第一种实现大规模产业化的生物降解塑料材料。

目前三种主要的生物降解塑料的对比情况如下表：

聚丁二酸丁二醇酯（PBS）是目前世界公认的综合性能最好的生物降解塑料。

目前全球能够产业化并且已经市场化生产PBS的国家只有美国和日本。

日本昭和高分子公司和美国Eastman公司建有规模分别为5000吨和15000吨的生产装置。

我国PBS产业化进程也在推进中，鑫富药业采用中科院理化所研发的PBS生产技术建成了国内第一条3000吨的PBS生产线，金发科技建成年产1000吨生产线，安徽安庆和兴化工和清华大学合作也已筹建5000吨规模生产线。

因此，PBS有可能成为未来PLA改性材料的有力竞争者，相关情况值得关注。

4.供应商议价能力分析：

目前通过对聚乳酸进行增塑、共聚、共混和复合等改性方法来改进聚乳酸的力学性能。

PLA改性材料的原料主要包括：

（1）PLA原料树脂：

即PLA原料

（2）其他生物基材料：

包括淀粉、其余生物基塑料例如PBS、PCL等

（3）助剂：

种类较多，较为复杂，但用量较少

PLA原料的供应商目前集中度较高，议价能力较强。

考虑其他生物基材料：

淀粉供应量大、渠道广泛，议价能力较差；PBS、PCL等生物基材料用量不大，但主要产业化生产能力在国外，因此具有一定的议价能力；助剂用量较小，成本占总成本比例较小，因此供应商议价能力较差。

5.需求客户议价能力分析：

对PLA改性材料的需求根源在于消费者终端，PLA改性材料的使用企业对于此种材料的需求仅为消费者需求所产生的间接需求。

由于PLA改性材料使用企业对于成本的消化能力不强，现阶段PLA改性材料相较于传统塑料的高价格只能由消费者直接承担，而消费者对于此类产品的价格敏感性较高，可以看做需求客户的议价能力较高。

目前聚乳酸的价格每吨2万元左右，而像聚羟基丁酸戊酸共聚酯（PHBV）、聚丁二酸丁二醇（PBS）等生物塑料的吨价则超过了4万元。

相比之下，普通的聚乙烯、聚丙烯原料只有1万多一点。

以这样高的成本想要和传统的石油基塑料较量，新型的生物塑料还显得底气不足。

因此，PLA改性材料在国内市场竞争力可能较差。

6.政策因素对行业的影响：

政策因素对本行业的影响较大，作为一个新兴行业，需要政策的支持和引导。

从国际市场上来看，欧盟2011年年初考虑全面禁用传统塑料制成塑料袋，我国于2010年6月起已经实施“限塑令“，应当说从大的政策方向来说，发展生物降解塑料是受到政策支持的。

然而，生物降解塑料产业还缺乏有力的政策及法律法规的支撑。

在国外，政府通过设立专项发展基金，税收优惠等政策支持生物降解塑料产业的发展。

在国内，国家对可降解材料持鼓励态度，《可再生能源法》明确鼓励再生生物质能地利用和降解塑料的推广应用，2006年，国家发改委启动了推广生物降解材料发展的专项基金项目。

但在具体实施上，目前没有针对产业的巨头扶持政策，扶持政策不到位使得国内生物降解塑料市场迟迟没有启动，大部分国内企业生物降解材料以出口为主，市场一直在外不利于行业的持续健康发展。

三．行业核心竞争力：

1.成本竞争：

许多业内人士表示，中国生物塑料的发展轨迹应是：

降低成本―打开市场―消费量增长―规模扩大―成本继续下降。

很显然，在这一轨迹当中，降低成本是一马当先的。

在这个环节上，企业最希望得到的是政策上的支持，例如采取政府补贴等方式。

当然，这是针对全行业而言的。

具体到单个企业而言，降低成本同样是当前最为重要的方向。

技术创新是有效降低生产成本的最主要方式，成本的竞争最终还是体现为技术的竞争。

能够通过技术创新有效降低生产成本的企业，在行业内竞争中将会具有较大优势，而这一点也反过来推动了对于技术创新的追求。

2.技术竞争：

PLA改性主要有以下四种方式：

增塑改性：

目前,广泛研究用生物相容性增塑剂例如柠檬酸酯醚、葡萄糖单醚、部分脂肪酸醚、低聚物聚乙二醇（PEG）、低聚物聚乳酸（OLA）、丙三醇来提高聚乳酸的柔韧性和抗冲击性能。

共聚改性：

共聚改性是目前研究最多的用来提高聚乳酸柔性和弹性的方法,其主旨是在聚乳酸的主链中引入另一种分子链,使得PLLA大分子链的规整度和结晶度降低。

共混改性：

最普通和重要的可生物降解聚合物都是脂肪族的聚脂如聚乳酸（PLA）、聚（ε2己内酯）（PCL）、聚氧化乙烯（PEO）、聚羟基脂肪酸丁酯（PHB）、聚乙醇酸（PGA）。

然而,任何一种都有些短处从而限制了其应用。

共混改性是另一类可以改善材料的机械性能和加工性能,并且降低PLA成本的有效途径。

共混物样品的制备方法目前广泛采用以下几种方式:

熔融共混法、溶液浇铸成膜法、溶解P沉降法、用水作发泡剂,单螺杆或双螺杆挤出机制备发泡材料。

复合改性：

将聚乳酸与其它材料复合旨在解决聚乳酸的脆性问题,达到增强的目的，比如：

聚乳酸与纤维复合、聚乳酸与羟基磷灰石复合等等。

四．行业发展前景：

1.全球视野分析：

（1）从需求角度来衡量：

2010年，全球塑料树脂的需求量超过了2.2亿吨，中国的塑料树脂需求量超过了7000万吨。

然而，根据美国著名的增长咨询公司弗若斯特沙利文（Frost&Sullivan）公司于2011年11月发表研究报告，2010年全球的可降解塑料市场容量仅为53万吨，2010年比2009年增长了23.1%。

预计全球可降解塑料树脂的需求未来五年将维持在复合增长率24.9%的水平上增长，到2015年达到161万吨。

尽管全球生物塑料行业年均增速达到20%左右，但其在整个塑料行业中的市场份额却只有0.1%,这意味这生物塑料市场潜力巨大，年均20%的增速仍将持续几年。

生物降解塑料是降解塑料的重要组成部分，2010年，它占全球降解塑料市场的约70.0%，总共消费了37万吨。

预计未来五年生物降解塑料市场将会呈现25.8%的复合年均增长率，到2015年达到117万吨。

另由来自freedocia集团的数据可看出，2000~2005年内，生物降解塑料需求量的年均增长率为16%，高于降解塑料的总需求增长率，并且远高于其余种类的可降解材料的需求增长率。

可见，生物可降解塑料在可降解塑料内存在结构调整性的增长因素。

从结构变化趋势上来看，生物可降解塑料在未来与其他类型可降解材料的竞争上占优。

（2）从供给角度来衡量：

据欧洲生物塑料协会的相关统计数据显示，2010年，全球生物塑料的产量大约为70万吨，预计2011年将突破100万吨大关。

而到2015年，全球生物塑料的产量有望达到170万吨。

相关资料显示，美国麦里安科技公司2011年年初已在路易斯安娜州普罗维登斯湖港开建全球最大的生物基琥珀酸工厂；荷兰普拉克公司预计在2011年下半年在泰国启动7.5万吨／年的乳酸厂建设。

中投顾问研究总监张砚霖认为，和石化塑料相比，生物塑料的优势明显。

目前全球生物塑料行业的年均增速高达20%左右，预计未来几年仍将保持快速增长的趋势，市场潜力巨大。

（3）行业发展周期分析：

利用来自freedocia集团的数据作图，可见：

由图表中的指数化增长趋势可以认为，生物可降解材料行业目前正处于行业生命周期的快速增长期，2000到2010年的年均复合增长率为19.5%，预计未来5年内，增长率仍能达到20%左右。

（4）行业发展趋势：

将生物降解塑料的应用渗透到高价值和高性能工程塑料制品中去，这生物降解塑料在未来发展趋势。

以PLA生物降解塑料为例：

这类聚合物的新应用领域能涉及到汽车和电子产品。

现在天然纤维增强塑料无论出于生产角度还是从经济效益角度都已经在汽车内饰中得到了越来越多的应用。

所以设计师下一步将在使用的旅客车辆的内部增加生物降解塑料的使用。

在全世界范围内，2010年汽车行业将消耗工程塑料约1900万吨，而较短期内生物降解塑料在总量中只占较小的比例，所以PLA生物塑料在汽车行业中的应用潜力是非常巨大的。

PLA降解塑料在电子电气市场的发展潜力也十分巨大。

除了手机制造商正越来越多地在手机外壳上使用PLA之外，生物可降解塑料还将被扩大应用到其他电子产品上去。