含氟精细化学品行业研究报告

含氟精细化学品是氟化工行业产业链的下游,是我国氟化工行业中需求增长最快,附加值最高的细分领域,技术壁垒高。含氟精细化学品主要包括含氟有机中间体、含氟电子化学品、含氟表面活性剂、含氟特种单体、含氟冷却液、锂电用含氟精细化学品、环保型含氟灭火剂等,广泛应用于医药、农药、染料、半导体、电子电气、新能源、新能源汽车等行业。

我国初级含氟精细化学品的生产技术水平已经接近国外先进公司,产品单耗、能耗得到有效降低。在脂肪族和杂环含氟精细化学品生产方面,我国已开发出了三氟系列、四氟系列、六氟系列、吡啶系列、嘧啶系列等有竞争力的产品,行业整体处于上升期。近年来,随着氟精细化工产品新品开发及应用领域不断扩大,2020年全球含氟精细化学品总生产能力达到30万吨/年,总产量达到15万吨以上,产量年均增长15%以上。在发达国家含氟精细化学品在氟化工中的产值比例高达45%;我国含氟精细化学品的产值占比为27%,仍有较大的发展空间。含氟精细化学品每个单品规模较小,但品种多,技术含量和附加价值高,性能独特、不可或缺,国内空白品种较多,将随产品研发和应用拓展具有良好成长空间。

随着新能源、新能源汽车、半导体、电子电气、医疗等行业的快速发展,含氟中间体、特种含氟单体、含氟冷却液、新型含氟灭火剂等新型含氟精细化学品的技术研发不断深化,应用范围和市场空间不断扩大,带来的新的增长点,如六氟磷酸锂、PVDF等明星爆款氟化工产品。

含氟精细化学品的多种基本化合物结构经过多种化学反应的修饰,可以衍生出许多不同的产品,应用在不同的领域,可以形成具有继承性和不断进化的工艺-产品集群,持续拓宽产品品类和市场空间,走出一条专业化、系列化、差别化和特色化的纵深发展之路。

在含氟精细化学品行业投资方面,重点关注:1)战略性新兴产业快速发展,带动含氟精细化学品市场空间快速发展的品类;2)国产替代:高成长性、高附加值、高技术壁垒、卡脖子的品类;3)拥有平台型工艺-产品集群,拓展能力强,技术壁垒高的含氟精细化学品创业标的。

 

 含氟精细化学品概念

 

(一)氟化工产业概述

氟化工附加值高,被称为黄金产业。氟化工泛指所有含氟元素的产品及其衍生品,其下游产品品类众多、性能优异,被广泛应用于各行各业,因此氟化工也被称为“黄金产业”。根据产品分子构成的不同,氟化工产品可划分为有机氟化工和无机氟化工两大类。有机氟化物包括含氟高分子材料、含氟制冷剂以及含氟精细化学品,应用领域涵盖国防军工、家用电器、建筑、农业、医疗健康等领域。在无机氟化物中,氟化盐占据了较大比重,主要应用于电解铝和新能源等领域。与传统大宗化学品生产相比,氟化工生产工艺具有设备成本高、单套设备规模小、生产周期长、生产方法多、安全环保要求严格等特点。

图:氟化工产业链

 

 

欧美企业引领氟化工产业发展。世界氟化工行业的发展起始于20世纪30年代,美国杜邦公司是氟化工行业发展的代表,在氟化工产业发展过程中,美国杜邦公司是大部分氟材料发展的创造者和推动者。目前,在全球市场上,氟化工行业形成了以美国杜邦公司、比利时苏威公司、日本大金公司等跨国集团为主的竞争格局。其中,美国杜邦公司在氟化学品和氟聚合物专利、技术和市场占有率方面占据绝对优势;日本大金公司、比利时苏威公司在特种橡胶、氟橡胶等产品上占有较大的市场份额;美国3M公司在氟橡胶和精细化工品市场上占有较大的市场份额;日本旭硝子公司的新型树脂产量位居全球前位,美国易诺斯公司和霍尼韦尔公司各自在其产品领域占有较大的市场份额。

我国氟化工从零基础到占全球半壁江山。我国氟化工的发展起始于20世纪50年代后期,通过学习、引进氟化工相关知识技术,通过几十年的发展,我国氟化工行业逐渐实现产业化,并已经形成了较为完整的产业链。国内市场上,随着我国经济的飞速发展,氟化工产业技术水平逐渐提高,跨国企业加快了进入国内市场的步伐,逐渐将部分产品生产订单和生产技术转移到国内企业,进一步促进国内氟化工产业规模和实力的提升。据中国化工报统计,目前我国氟化工相关企业已发展到上千家,形成了包括氟烷烃、含氟聚合物、无水氟化物、含氟精细化学品、氟材料加工等在内的完整氟化工产业链,年销售额近700亿元,产能和消费类均占全球半壁江山。目前,国内已经产生包括山东东岳(0189.HK)、浙江巨化(600160.SH)、三爱富、多氟多(002407.SZ)等在内的大型氟化工企业。山东东岳(0189.HK)主要生产氟制冷剂和含氟聚合物,浙江巨化(600160.SH)和三爱富主要生产氟制冷剂和含氟聚合物,多氟多(002407.SZ)主要生产六氟磷酸锂和电子级氢氟酸,上述企业在全球氟化工市场上占有一定的市场地位。

十四五我国氟化工产业由大到强。从氢氟酸的消费结构来看,氟化工中占比重较高的产品品类是制冷剂、含氟高分子材料、含氟精细化学品材料。从附加值来看,随氟化工产品加工深度增加,产品的附加值和利润率成几何级数增长。据《中国氟化工发展白皮书(2020)》显示,2019年我国氢氟酸下游应用中制冷剂占比为55%、含氟高分子材料占比为24%。而2019年国外含氟精细化学品为氟材料产值比例最大品种,占比达到44%,其次为氟碳化合物占比34%,含氟聚合物占比16%。在产品加工深度上,我国氟化工行业主要集中在靠近原材料的低端产品方面,国外占据了高附加值、高技术、高标准的高端产品领域;在产品类别广度上,我国氟化工产业链较完善,行业技术能基本满足目前市场各个领域的需求,部分能参与国际竞争。目前我国氟化工产业链多数处于初级加工阶段,萤石产出全球市占率超50%,但在下游高增值产品产出不足。根据《中国氟化工行业“十四五”规划》,未来将重点完善我国氟化工全产业链,构建氟化工全产业体系,填补我国高端氟化工产品空白,氟化工行业市场目标为2025年氟化工全球市占率达到65%以上。高端含氟聚合物和氟精细化工行业成为未来氟化工产业发展的重点方向,相关行业及上下游产业均享受国家多项鼓励政策。

图:氟化工产品附加值比较

 

图:2019年我国氢氟酸下游结构

 

表:2019年国外氟材料产品供应情况

 

图:氟化工产品产业化阶段

 

含氟精细化学品附加值高,应用范围广泛。含氟精细化学品是氟化工行业产业链的下游,被誉为“工业味精中的味精”,是我国氟化工行业中需求增长最快,附加值最高的细分领域,技术壁垒高。含氟精细化学品主要包括:含氟有机中间体(含氟芳香族中间体、含氟脂肪族中间体、含氟杂环化合物等)、含氟电子化学品、含氟冷却液、含氟表面活性剂、含氟特种单体、锂电用含氟精细化学品、环保型含氟灭火剂等,广泛应用于医药、农药、染料、半导体、新能源、电气电子等行业。

图:氟精细化工产业链示意图

 

 

我国含氟精细化学品发展空间大。我国初级含氟精细化学品的生产技术水平已经接近国外先进公司,产品单耗、能耗得到有效降低。在脂肪族和杂环含氟精细化学品生产方面,我国已开发出了系列有竞争力的产品,行业整体处于上升期。近年来,随着氟精细化工产品新品开发及应用领域不断扩大,2020年全球含氟精细化学品总生产能力达到30万吨/年,总产量达到15万吨以上,产量年均增长15%以上。在发达国家含氟精细化学品在氟化工中的产值比例高达45%;我国含氟精细化学品的产值占比为27%,空白品种较多,发展空间大。

氟精细化工具有技术密集、质量要求高、快速迭代的特点。氟精细化工行业具有产品品种多、产量小、大多以间歇方式生产、具有功能性或最终使用性(许多为复配性产品,配方等技术决定产品性能),产品质量要求高,技术密集、要求不断进行新产品的技术开发和应用技术的研究,附加价值率高等特点。

含氟精细化学品生产、投资等有以下特点:

1)技术密集型。生产过程流程长、单元反应多、原料复杂、研发成本高、成功率低,技术保密性强、专利垄断性强。

2)间歇或多功能操作工艺。一般或特殊要求的精细化工生产设备;多功能生产装置;柔性生产系统发展。

3)核心工艺技术和产品具有连续性。含氟精细化学品的一个基本化合物的结构经过化学反应的修饰,衍生出许多不同的产品,应用在不同的领域,可以形成具有继承性和不断进化的工艺-产品集群。如中欣氟材基于烷基化、氟化、酰氯化、水相加压脱羧、氢化还原、脱氟甲氧基化、脱氟环化等化学反应技术以及连续化反应、超低温反应、微量金属离子去除等化学工程技术,已形成了涵盖医药、农药、新材料等多个应用领域的30多种氟精细化学品布局。

4)批量小、品种多、复配型居多。同一品种,不同厂家采用不同的工艺流程;从原料、反应原理到生产工艺组合多样化。

5)部分氟精细化学品用途单一,市场相对集中。部分氟精细化学品主要作为少数几家国际大型医药、化工企业终端产品和专利产品的配套原材料,成为其相应产品链的重要组成部分,市场相对单一。

6)投资利润率高。含氟精细化学品的产量小,固定资产投资比例相对较少,含氟精细化学品的附加值高,利润率高。

7)安全要求高。氟化反应属于国家安监局规定的18种危险反应工艺之一,对安全控制的要求高,生产装置的自动化要求高。

氟精细化工行业的壁垒主要体现在以下方面:

1)技术壁垒。氟精细化工行业越往产业链下游发展,对工艺技术和生产技术的要求越高。氟精细化工行业产品的生产加工与采取的生产工艺和生产设备有较大关联性,生产工艺直接影响产品的生产成本和最终的产品质量,而生产设备是与生产技术配套,决定着产能和生产效率,同样影响产品质量和产品成本。同时行业对企业的整体技术要求较高,同样的工艺流程采用不一样的工艺技术和生产设备,在产品质量和产品成本方面会产生巨大差距,需要较长时间的实践和积累,行业对于生产工艺技术不断创新的需求,形成较高的技术壁垒。

2)资金及装备壁垒。氟化工行业的产品种类较多,中高端产品的技术含量高,研发投入大,对产品的品质要求也高,从产品研发成功到产业化,需要较长时间,同时获得市场认可也需要大量的销售投入。随着行业技术的发展,相关生产设备不仅要满足工艺技术发展的需要,还要满足下游客户产品不断更新换代带来的生产设备的升级需求。

3)环保壁垒。氟精细化工行业内企业面临较高的环保要求,需要不断加大节能环保投入,引进先进的生产装备,不断优化、提升工艺技术水平,减少污染物排放。

氟精细化学品行业发展趋势:

1)含氟精细化学品是“十四五”期间氟化工产业结构调整的重点突破方向。

2)我国初级含氟精细化学品(如氟苯、三氟甲基苯、三氟乙醇、三氟乙酸(酯)、六氟环氧丙烷和六氟化硫等)的生产技术水平向国外先进公司看齐,产品单耗、能耗持续降低。

3)含氟烯醚、含氟脂肪族中间体、含氟杂环化合物、特种含氟单体等高端含氟精细化学品研发生产加快,支撑我国战略性新兴产业的发展。

4)新能源、新能源汽车、电子信息、高端装备、含氟医药、含氟农药、含氟液晶等领域所需含氟精细化学品的发展明显加快。

5)含氟精细化学品产业发展将倾向于专业化、系列化、差别化和特色化,走做精做细纵深发展之路。

6)氟精细化工处于成长期。在发达国家含氟精细化学品在氟化工中的产值比例高达45%;我国含氟精细化学品的产值占比为27%,空白品种较多,发展空间巨大。

 

含氟有机中间体

 

含氟有机中间体根据起始原料可分为四大类,即苯系列化合物、甲苯系列化合物、脂肪族氟化物、杂环氟化物。其中苯系列化合物和甲苯系列化合物又可称为含氟芳香族化合物。每一大类又可细分为多个小类产品,我国已开发出的含氟中间体数量已超百余种,许多产品合成路线多样化,应用场景多样化。

(一)氟苯系列化合物

苯系列化合物是最基础的芳香族氟化物原料,由苯出发经过不同方法可以合成多种含氟中间体,合成方法有重氮化、卤素交换法、还原氟化法、叠氮氟化法、直接氟化法等。目前苯系含氟中间体是国内主要生产的系列品种,品种最多、产量最大,合成技术最为成熟。

苯系列化合物又可分为氟苯类、多氟苯类、氟苯醚类、氟氯苯类、氟苯胺类、氟苯酚、硝基氟苯、氟苯腈、氟苯丙酮类。苯系列主要产品包括氟苯、2,4-二氯氟苯、对氟苯酚、对氟苯甲酰氯、3-氯-4-氟苯胺、4-溴-2-氟苯胺、4-氯-4-氟苯甲酮等,均是近几年比较畅销的中间体,市场前景较好,具有很强的市场竞争力。

医药用氟苯是氟苯行业最大的细分市场,占比达到65%左右。氟苯具有较强的稳定性、生理活性、脂溶性和疏水性,可以调节电子、亲脂性等参数,所以很多含氟药物在性能上相对具有用量少、毒性低、药效高代谢能力强等优点对药物的药效学和药物动力学性质产生重大的影响。氟苯主要用于医药中间体,同时还用于农药杀虫剂和杀卵剂及塑料和树脂聚合物的鉴定。目前,医药用氟苯是氟苯行业最大的细分市场,占比达到65%左右,我国是全球氟苯行业的主要供给者之一,在全球氟苯产业具有较强的影响力。由于含氟医药、农药需求带动以及环保趋严下部分小企业停产,氟苯供需偏紧。

图:中国氟苯产业总体产能规模

 

目前在氟苯系列化合物行业已有两家上市企业,即永太科技和中欣氟材。

永太科技已成为氟精细化学品的龙头企业,是行业内产品链最完善、产能最大的苯系列生产商之一,形成了多样且相互关联的多条苯系含氟中间体生产线,具有包含二氟、三氟、五氟、六氟、邻氟和对氟等六大产品系列近百个产品。液晶化学品方面,公司3,5-二氟溴苯、3,4,5-三氟溴苯、3,4,5-三氟苯酚、2,3,4-三氟苯胺销量居全国第一;医药化学品方面,公司2,3,4-三氟硝基苯、2,4,5-三氟苯乙酸销量居全国第一;农药化学品方面,公司3,5-二氟苯胺、2,4-二氟硝基苯销量居全国第一;其他化学品方面,公司布局六氟磷酸锂、LiFSI、VC、CF光刻胶等新材料产品。公司已成为了德国默克、巴斯夫、拜耳、住友、先正达、宁德时代等企业的长期供应商,在氟化工的聚合生产领域具备很强的竞争力。

图:永太科技主要产品类别和用途

 

中欣氟材已形成2,3,4,5-四氟苯、氟氯苯乙酮、哌嗪及2,3,5,6-四氟苯四大系列等20多种氟精细化学品,广泛应用于含氟医药、含氟农药领域。中欣氟材布局了众多喹诺酮产品,且重心放在较新的第四、五代喹诺酮上,走出差异化路线。公司的氟精细化工产品市场优势明显,2,3,4,5-四氟苯甲酰氯国内市占率为50%,2,4-二氯-5-氟苯乙酮国内市占率为40%,N-甲基哌嗪国内市占率为25-30%。同时,中欣氟材逐渐向技术壁垒高、附加值高的含氟精细新材料和电子化学品领域拓展。

图:中欣氟材主要产品产业链结构图

 

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(二)含氟脂肪族中间体

脂肪族含氟中间体主要用于新型含氟材料、含氟表面活性剂、含氟医药、含氟农药、含氟染料等精细化学品。脂肪族含氟中间体主要产品包括:三氟乙醇、三氟丙烯、三氟乙酸、三氟乙醛、三氟乙腈、全氟三乙胺、全氟三丙胺、全氟三丁胺、全氟三戊胺、四氟丙酸钠、四氟丙醇、六氟异丙醇、六氟丙烯、六氟丁醇、六氟丙酮、全氟环氧丙烷、三氯三氟乙烷、二氟氯甲烷和三氟乙酰乙酸乙酯等。脂肪族含氟中间体市场空间相对苯系和甲苯系含氟中间体小,业内关注较少,但附加值高、技术含量高。

1、三氟乙醇

三氟乙醇是一种重要的含氟中间体。三氟乙醇又名2,2,2-三氟乙醇(TFEA),以三氯乙烯为原料和氟化氢反应制得三氟氯乙烷,后者在溶剂存在下水解得到。三氟乙醇是一种重要的含氟中间体,主要用来生产精细化学品,可以广泛应用在有机合成、溶剂、医药、农药、染料等领域。

制备方法:主要包括三氟醋酸酐法、三氟醋酸法、三氟醋酸酯法、三氟乙酰氯法、三氟氯乙烷法、三氟乙醛法、偏氟乙烯法等。

下游应用:三氟乙醇应用领域较为广泛,市场发展空间较大,是精细化学品行业中重要的含氟中间体,主要用于医药领域。在医药领域,三氟乙醇主要用来生产麻醉剂,例如氟乙炔醚、异氟烷、去氯氟烷烃等;也可用来生产维生素A、维生素E、中枢神经兴奋剂氟替尔、抗心律失常药氟卡同胺、抗溃疡药兰索拉唑、镇痛药苯并二氮杂卓等。在农药领域,三氟乙醇可用来合成除草剂三氟硫甲基等;在染料领域,三氟乙醇可用来改善染料的耐光性、耐候性等特性。在有机合成领域,三氟乙醇可用来生产树脂、橡胶、涂料等产品。

竞争格局:三氟乙醇生产企业数量较少,竞争格局较好。在海外市场中,三氟乙醇生产企业主要是比利时索尔维等;在我国市场中,三氟乙醇主要生产企业有威海新元、济南万兴达、浙江蓝天环保等。但与比利时索尔维等国外企业相比,我国三氟乙醇生产企业在规模、资金、产能、技术、产品质量等方面还存在一定差距,未来行业核心竞争力还有较大提升空间。受益于含氟化学品、含氟医药、含氟农药等行业不断发展壮大,我国以及全球市场对三氟乙醇仍有较大需求。

2、三氟丙烯

三氟丙烯又称3,3,3-三氟丙烯,可用作有机合成中间体,是一种重要的化工原料。三氟丙烯可用作有机合成单体,用于生产三氟乙酸、三氟丙酸、三氟丙醛、四氟丙烯、三氟环氧丙烷、三氟丙基甲基环三硅氧烷等化学品;可通过加成反应、环氧化反应、羰基化反应、调聚共聚反应等衍生出多种有机合成中间体,可用作氟硅材料中间体,用来生产氟硅橡胶、氟硅油、氟硅涂料、氟硅表面活性剂等;也可用作医药中间体、农药中间体;还可用作制冷剂、气雾剂等。

下游应用:氟硅橡胶、氟硅油是三氟丙烯的主要应用领域,附加值高。3,3,3-三氟丙烯和甲基二氯硅烷加成后得到的3,3,3-三氟丙基甲基二氯硅烷,经水解、裂解、聚合后得到的氟硅橡胶具有优良的耐溶剂、耐酸碱、耐油、耐热性、耐寒性、耐气候老化性、耐高电压性等特点,被广泛应用在石油、汽车、机械、工业设备、航空航天、军工、建材等领域。氟硅油具有良好的耐溶剂、耐腐蚀、耐油、耐辐射、低温流动性、低蒸发性,且使用温度较宽,被广泛应用在核工业、航空航天、仪器仪表、机械、工业设备等润滑领域。。

竞争格局:在全球市场中,三氟丙烯生产企业数量较少,整体市场规模较小。全球三氟丙烯生产企业主要有美国科慕,中国浙江环新、威海新元等。其中,美国科慕是全球最大的三氟丙烯生产商,与美国科慕相比,我国三氟丙烯产量小,且部分产品还出口到海外市场,国内市场规模较小。受技术壁垒高、成本高等因素的限制,全球三氟丙烯生产规模较小,应用范围较窄,市场规模较小。未来,若生产技术壁垒与成本下降、应用范围拓宽,三氟丙烯还有较大发展空间。

(四)含氟杂环化合物

杂环化合物是指含氟的杂环化合物,主要包括含氟吡啶类、含氟嘧啶类等。含氟杂环化合物通过将具有特殊活性的氟原子引进杂环化合物,使得杂环化合物具有更新、更多、更强的活性,已广泛应用于农药、医药、染料等领域,尤其是在农药种发展杂环化合物已经成为新农药发展的主流,在世界近年来新申请的农药专利中,大约90%左右是杂环化合物。世界新型农药开发最热点结构就是含三氟甲基杂环。除吡啶类含三氟甲基基团,还有一系列杂环化合物如在吡唑环上有三氟甲基的用于只做吡唑类除草剂,噻二唑环上有三氟甲基取代,含三氟甲基的吲哚乙酸等。

杂环含氟中间体主要产品包括:5-氟尿嘧啶、5-氟胞嘧啶、三聚氟氰、2-氯-5-三氟甲基吡啶、2-羟基-5-三氟甲基吡啶、2-羟基-3-氯-5-三氟甲基吡啶、2,3-二氯-5-三氟甲基吡啶、2,3-二氟-5-氯吡啶、2,5-二氯-5-氟吡啶、6-三氟甲基-1-羟基吡啶、2-氯-3-氟吡啶、2-甲基-3-氟-6-乙酰胺基吡啶、2,6-二氯-3-氟-5-甲酸基吡啶和3,5-二氯-2,4,6-三氟吡啶等。

含氟吡啶类化合物主要应用于农药和医药领域。随着国内外农药和医药发展,多种含氟吡啶化合物获得推广应用。如除草剂稳得杀(吡氟禾草灵)中间体2-羟基-5-三氟甲基吡啶,除草剂盖草能、杀虫剂和杀菌剂Pyridinamine的中间体2-羟基-3-氯-5-三氟甲基吡啶,芳氧羧酸类除草剂吡氟绿禾草灵、苯甲酰脲类杀虫剂定虫隆的中间体2,3-二氯-5-三氟甲基吡啶,诺华公司开发的新型除草剂炔草酯中间体2,3-二氟-5-氯吡啶和2,5-二氯-5-氟吡啶,捷利康开发的高效杀菌剂啶氧菌酯的中间体6-三氟甲基-1-羟基吡啶。在医药工业,主要用于合成萘啶环类氟喹诺酮类抗菌药物氟啶酸、环丙氟啶酸、吡氟啶酸、多氟啶酸等的中间体2-氯-3-氟吡啶、2-甲基-3-氟-6-乙酰胺基吡啶、2,6-二氯-3-氟-5-甲酸基吡啶。

在含氟吡啶化合物领域,已有国内企业实现规模化生产。山东汇盟科技深耕吡啶氟化衍生物产品的研发及规模化生产领域,拥有多年的技术沉淀与经验,围绕DCTF(2,3-二氯-5-三氟甲基吡啶)、CTC(2-氯-5-三氯甲基吡啶)等产品合成路线,产品主要包括吡啶氯氟化衍生物中间体,下游主要应用于高效低毒低残留新型农药,目前已实现从有机无机原料到初级高级中间体再到原药、农药、制剂的全产业链发展。其中,定向催化合成2,3—二氯—5—三氟甲基吡啶技术、生物法生产L—高丝氨酸及精草铵膦技术居世界先进水平,是国内第一家实现DCTF(2,3-二氯-5-三氟甲基吡啶)规模化生产的企业,该产品于2020年12月21日获得工业和信息化部认定的“单项冠军产品”称号。公司掌握定向催化氯化、高效氟化等合成工艺技术,能够实现高温高压环境下吡啶氟化衍生物的生产,有效降低氯化、氟化过程中三废排放,并通过衍生排杂工艺的不断优化,将DCTF等吡啶氟化衍生物产品的纯度提升至行业领先水平。凭借持续工艺优化和产品质量提升,汇盟科技与拜耳、石原、富美实、ADAMA等国际大型农药化工企业建立了长期良好的业务合作关系。

(五)含氟医药

全球含氟医药目前有400亿美元的市场,每年上市新药15%-20%都是含氟化合物。含氟有机化合物具有较高的脂溶性和疏水性,能够促进其在生物体内吸收与传递的速度,因此含氟医药具有高效、低毒、易代谢等特点,从而在医药领域应用日益普遍,尽管其价格昂贵,但可以从其用量少、高性能的优势中得到弥补,尤其是其对环境的影响也较小。全球含氟医药目前有400亿美元的市场。据统计,每年上市的新药中大约有15%~20%都是有机氟化合物。在含氟医药研发方面,含氟基团、新型含氟基团(如三氟甲基、二氟亚甲基、三氟甲硫基)的引入已成为新药设计的重要手段,高选择性、低成本的引入方式是未来重要的研究方向,尤其是杂环含氟化合物,是新药研发的热点。

含氟医药种类多。含氟医药主要有氟喹诺酮类、氟西汀、拉索拉唑、氟康唑、5-氟尿嘧啶类、氟苯水杨酸和三氟哌多等。国内外含氟药物达到数百种,许多药物成为合成药物中非常重要的品种,如氟喹诺酮类抗菌素、抗抑郁药物氟西汀、抗真菌药物氟康唑等。随着多个含氟重磅药物专利过期,相关含氟中间体市场需求量将会增加,尤其在治疗糖尿病、抗感染、抗病毒、手术用麻醉剂等领域将会有很大的需求。

含氟医药中间体主要包括芳香族氟化物和脂肪族氟化物,其中又以芳香族氟化物为主。目前具有良好市场前景的含氟芳香族医药中间体包括用于合成抗感染喹诺酮类药环丙沙星、氟氧沙星、氟哌酸等的2,4-二氯氟苯;用于合成消炎抗风湿类药硫茚酸、醛糖还原酶制剂索比尼尔的对氟苯酚;用于合成心脑血管类药有氟伐他汀钠的对氟苯甲酰氯;用于合成氟喹酮类抗菌药的3-氯-4-氟苯胺;用于合成消炎药布洛芬的4-溴-2-氟苯胺;用于合成医用驱虫剂氟苯咪唑的4-氯-4-氟苯甲酮;另外,脂肪族氟化物氟溴甲烷是头孢类药头孢氟铵的重要中间体。这些含氟中间体也可以用于制备含氟农药、含氟染料等,具备工业化规模生产的品种已超过一百种。为了降低成本,国际上把中间体市场转移到亚洲。其中,2,4-二氯氟苯、3-氯-4-氟苯胺和三氟甲苯的国内外市场前景相当乐观,生产规模也较大。如作为环丙氟哌酸原料的2,4-二氯氟苯,国内需求量达2000~3000吨,美国、日本、德国、意大利均需进口;喹诺酮类药物重要中间体3-氯-4-氟苯胺同样有很大缺口。

表:市场上用于制造含氟药物的主要中间体

 

 

医药中间体行业是医药行业产业链中的重要环节,含氟医药中间体未来市场规模及发展趋势主要取决于医药行业整体的发展状况,特别是含氟医药行业的发展状况。我国医药制造收入近十年平稳增长。随着世界经济发展、人口总量增资、人口老龄化程度提高以及人们保健意识增强,全球医疗保障体制不断完善,全球医药市场成稳步发展趋势。全球医药市场增长驱动力主要来自:1)主要药品的专利到期,使得更多的仿制药进入市场;2)新兴国家的经济快速增长拉动药品需求。

氟喹诺酮类抗感染药物约占全球抗感染药物市场份额15%。氟喹诺酮类药物是含氟医药领域的主要产品,鉴于其具备广谱抗药性、毒副作用小、给药方便等特点,成为我国含氟医药的研究重点,也是发展速度较快的抗感染类药物之一。氟喹诺酮类药物代际之间和代际内部种类繁多,且第三、第四代喹诺酮均含氟,主要品种包括诺氟沙星、环丙沙星、氧氟沙星、左旋氧氟沙星、加雷沙星、莫西沙星、奈诺沙星(虽然奈诺沙星不含氟,但其中间体奈诺沙星环合酸含氟)等,是近年以来发展较快的抗感染类药物。其中诺氟沙星、环丙沙星、氧氟沙星和左旋氧氟沙星产量较大,约占国内氟喹酮类抗感染类药物市场的90%以上,出口较多,其他种类产品技术水平还有较大的提升空间。受到含氟医药发展的促进,我国含氟医药中间体的产量较大,出口比例较多。氟喹诺酮类抗感染药物约占全球抗感染药物市场份额15%,且持续增长。由于喹诺酮类药物品种的不断增多,且相对于头孢类、大环内酯类等抗感染药物具有价格低、药效高等优势,未来喹诺酮药物整体市场规模仍将呈现增长趋势。

表:喹诺酮类药物发展历程

 

 

新冠药物或大幅带动三氟乙酸乙酯需求暴涨。脂肪族含氟医药中间体三氟乙酸乙酯广泛用于制造各类药物中间体,包括治疗糖尿病用药“西他列汀”,治疗抗艾滋病的特效药“依非韦伦”、心脑血管疾病特效药“赖诺普利”、治疗秃发有效药物“非那雄胺”,解热镇痛药“塞来昔布”,以及新冠药物Paxlovid主成分奈玛特韦的原料。Paxlovid是辉瑞公司口服小分子新冠病毒治疗药物,用于治疗成人伴有进展为重症高风险因素的轻至中度新型冠状病毒肺炎(COVID-19)患者,例如伴有高龄、慢性肾脏疾病、糖尿病、心血管疾病、慢性肺病等重症高风险因素的患者。可以预见的是,一旦抗新冠病毒Paxlovid药物获批,三氟乙酸乙酯市场缺口将进一步扩大。截止2022年初,国内三氟乙酸乙酯产能大约有1万吨,,实际需求约1.2万吨-1.3万吨,存在一定的市场缺口。三氟乙酸乙酯主要生产企业包括中化蓝天、江苏春江瑞生医药、大洋生物等。

(六)含氟农药

含氟农药是现代农药发展趋势之一。由于用氟原子和含氟基团替代农药芳环上的其他基团,能够显著提高农药活性,20世纪80年代后,含氟农药的高效、低毒、环境友好等特点使含氟农药市场得到迅猛发展,含氟农药现已成为世界农药的重点发展方向之一。

含氟农药中间体品种很多,按结构可分为脂肪族氟化物、氟苯类、三氟甲苯类和含氟杂环化合物。其中,脂肪族氟化物品种较少,含三氟甲氧基的中间体因与含三氟甲基的中间体结构和性能接近,一般都归为三氟甲苯类中间体。脂肪族氟化物三氯三氟乙烷用以生产三氟氯氰菊酯、七氟菊酯、联苯菊酯、氟氯菊酯等;二氟氯甲烷用于生产氟氰戊菊酯、溴氟菊酯、氟嘧黄隆等;三氟乙酰乙酸乙酯用于生产噻草啶。四氟甲苯系包括2,3,5,6-四氟对苯二甲腈、2,3,5,6-四氟对苯二甲酸、2,3,5,6-四氟苯甲酸、2,3,5,6-四氟苯甲醇、2,3,5,6-四氟对苯二甲醇、2,3,5,6-四氟-4-甲氧基甲基苯甲醇等,是四氟菊酯、四氟甲醚菊酯、七氟菊酯等含氟拟除虫菊酯类杀虫剂的中间体。

表:含氟农药中间体种类及用途

 

 

含氟农药占比12%,含氟中间体产值35亿美元。目前全球农药品种总共1300多个,已开发应用的含氟杀虫剂、杀菌剂、除草剂以及植物生长调节剂等有上百种,含氟农药大约占12%,而在含氟农药中除草剂大约占45%、杀虫剂占33%、杀菌剂约占15%、其它占7%。2015-2019年专利过期农药品种有28个,其中杀虫剂5个,杀菌剂12个,除草剂10个及安全剂1个。在这27个农药品种(不含安全剂)中,含杂环农药高达20个,占74%。含氟农药有14个,占51.9%。含氟、含杂环的多特性农药有10个,占37%。全球作物农药市场约600亿美元,总体估计应用于化学农药的含氟中间体产值在35亿美元左右。目前,我国农药销售收入每年以较快速度增长,其中含氟农药品种、数量都满足不了市场需求,主要依赖进口。

表:全球重点含氟农药以及对应中间体梳理

 

 

我国自20世纪70年代开始含氟农药的研发,先后开发了氟草隆、氟乐灵、乙氧氟草醚等除草剂和氟蚜蟥、除虫脲、氟拟除虫菊酯等杀虫剂,形成拟除虫菊酯和苯甲酰脲两大类杀虫剂。其中,含氟拟除虫菊酯类杀虫剂具有杀虫活性高、杀虫谱广、低毒低残留、选择性强、对环境友好等特点,主要用于杀灭棉花、蔬菜、果树、茶叶等农作物上的害虫,同时在卫生领域杀虫亦得到广泛应用,产品主要包括氟氯菊酯、四氟菊酯、四氟甲醚菊酯、七氟菊酯、氟氯苯菊酯、百树菊酯等品种。

除草剂是农药的重要发展方向之一,含氟除草剂是近年来开发数量最多的农药品种,大约占50%,具有高选择性、高适广谱、高附加值、低用量、低成本、低毒、低残留。其中五氟磺草胺是近年来开发最热门的含氟除草剂。

拟除虫菊酯类类杀虫剂在杀虫剂市场中排名第二。近十年来杀虫剂品种结构已发生很大变化,新烟碱类、拟除虫菊酯类、双酰胺类等大量使用,有机磷类、氨基甲酸酯类逐步萎缩,而有机氯类已被淘汰。2019年全球杀虫剂销售额达152亿美元,其中拟除虫菊酯类为24亿美元,占比15.8%,仅次于新烟碱类。拟除虫菊酯类的优势:1)高效低毒易分解;2)迭代速度快,适应发展要求。自从上世纪70年代英国公司NRDC研发出第一个菊酯类杀虫剂苄氯菊酯,截至目前全球各公司研制开发的拟除虫菊酯类杀虫剂有近80个品种,适应各种场所各种作物的需求。

图:2019年全球杀虫剂市场占比

 

含氟农药是现代农药的开发方向。含氟基团的引入已成为新药设计的重要手段,高选择性、低成本的含氟基团引入方式也是未来重要的研究方向。另外,新型含氟基团如二氟甲基、五氟硫基的生理活性物质也正成为新兴热点。十四五期间,含氟农药是氟精细化学品领域发展的主要研究方向,在新创制的农药中,含氟芳环、含氟杂环化合物(三唑、吡啶、嘧啶等)占绝对优势,是现代农药的开发方向。

(七)含氟中间体发展趋势

含氟中间体研究热点是持续优化合成工艺,高效温和地引入氟、二氟亚甲基、三氟甲基、三氟甲硫基取代基团,提高收率和产物纯度,降低成本。未来预计含氟芳香族中间体因其整体处于成熟期,随着技术水平的提高和下游应用的拓展,预期市场呈平稳增长趋势;而脂肪族含氟中间体和杂环含氟中间体由于性能优异,则会呈现快速增长的趋势。

 

特种含氟单体

 

(一)特种含氟单体概述

国产高端氟聚合物开发是十四五氟化工发展重点。随着我国集成电路、新能源、航天航空和军工等产业的发展,对高端含氟聚合物品种需求不断增长,包括高纯度可熔融聚四氟乙烯、全氟醚橡胶、氟聚酰亚胺、特种光导纤维等等。而这些高端氟聚合物主要依赖于国外进口,加上疫情带来供应不确定性,严重威胁着我国相关产业的供应安全。因此,国产高端氟聚合物的开发与发展,成为我国氟化工行业“十四五”规划的发展重点。

特种含氟单体主要指的是全氟烯醚,是合成特种氟聚合物和改性氟聚合物的关键原料。含氟单体的纯度对氟聚合物的形态和性能有着重要的影响。全氟烯醚主要是以六氟环氧丙烷为原料制备得到。常见的特种氟单体主要有全氟甲基乙烯基醚PMVE、全氟丙基乙烯基醚PPVE、4,5-二氟-2,2-二(三氟甲基)-1,3-二氧杂环戊烯(PDD)、全氟(丁烯基乙烯基醚)(PBVE)、BPEF(9,9-二[(4-羟基乙氧基)苯基]芴)、二氟二苯酮(DFBP)、全氟丁基乙烯(PBVE)、六氟二酐(6FDA)、2,2'-二(三氟甲基)二氨基联苯(TFMB)等。预计至2025年,六氟环氧丙烷的装置产能将达到2万吨。国内含氟特种单体部分化学品已实现规模化生产,部分产品出口至美、日国家。

利用六氟异丁烯、六氟异丙醇、六氟二酐、4,4’-二氟二苯酮等特殊单体开发包括无定型氟聚物、氟橡胶、氟聚酰亚胺、聚醚醚酮等在内的高端新型聚合物。这些聚合物由于在光学、电学、机械性能、耐化学性能、热性能及粘附性等方面具有独特的优异性能,因此在许多对品质要求更高的行业如电子、化工、军事和宇航工业等能够发挥极其重要的作用,同时也能给企业带来高附加值的回报。高端新型聚合物主要包括:

1)无定型氟聚合物。无定型氟聚合物由四氟乙烯(TFE)和全氟-(2,2-二甲基-1,3二氧杂环戊烯)(PDD)反应生成。它是完全非结晶性的透明的无定型高分子,没有明显的熔点,具有很好的光学性和电性能,同时具有优异的耐化学、耐热性、良好的机械性能和物理性能。

2)高端氟橡胶。六氟异丁烯(HFIB)替代六氟丙烯(HFP)与偏氟乙烯(VDF)共聚所得氟橡胶具有更优异的性能。这类高端氟橡胶与传统的氟橡胶比较,具有增强的表面张力、更好的伸长性、耐化学性能及耐高温性能。

3)含氟聚酰亚胺CPI。含氟聚酰亚胺以六氟二酐(6FDA)为聚合单体,在性能上可以显著降低介电常数,改善聚酰亚胺的透明性及可控的折射率,并且根据6FDA加入量,可以控制其折射率、化学及热稳定性。因为氟原子的强负电性,引入6FDA后聚酰亚胺的化学及热稳定性会提高。因为氟原子的低极性,所以使得含氟类聚酰亚胺有很低的表面自由能,表面光滑,摩擦力小。

4)聚醚醚酮PEEK。4,4’-二氟二苯酮(DFBP)是合成PEEK树脂的关键单体。聚醚醚酮PEEK是一种具有耐高温、自润滑、易加工和高机械强度等优异性能的特种工程塑料,是高性能塑料中最好的耐热材料之一,具有工程塑料中最佳的机械强度特性。

(二)氟聚酰亚胺

氟聚酰亚胺(FPI)是主链含有酰亚胺环的化学结构高度规整的刚性聚合物,是由含氟二酐和含氟二胺通过熔融缩聚或溶液缩聚反应生成含氟聚酰胺酸(FPAA),再经酰亚胺化得到的高分子材料。氟聚酰亚胺性能优于聚酰亚胺,具有粘结性、耐辐射性、耐腐蚀性、耐高低温、机械性能优越等特性,广泛应用于OLED显示器部件、电子、光通讯新型元件、隔膜、航空航天等领域。

氟聚酰亚胺(FPI)按照化学结构可分为二苯醚型FPI、均苯型FPI、苯酮型FPI、联苯型FPI;按照性能可以分为含氟聚醚酰亚胺(FPEI)、含氟聚酰胺亚胺(FPAI)等;按照含氟基团可分为全氟PI和部分含氟PI两种。

氟聚酰亚胺(FPI)合成方式主要有三种,分别为一步法、两步法和气相沉积法。一步法又称作为溶液缩聚法,主要用于制备可溶性FPI;两步法有三种不同形式,分比为异酰亚胺化法、热亚胺化法、化学亚胺化法;气相沉积法主要是将二酐和二胺蒸气在高温条件下分别单独进入混炼室,进而混合生成膜,这就是单体直接生成FPI涂层的方法。

氟聚酰亚胺主要受益于下游OLED、柔性面板、航空航天等领域的需求增长,预计在2022年全球PI市场规模达到25亿美元。由于含氟聚酰亚胺具备耐高温,耐化学等特性,可在光学玻璃上涂抹聚酰亚胺浆料(PI膜),通过氮气保护,最后制成软性光学屏幕。可折叠手机、智能手机一直是OLED的最大应用场景,2019年占比OLED下游市场应用的69%;可穿戴设备占比10%,家用电器和电视占比8%。随着可折叠手机的渗透率不断提升、新能源汽车、航空航天等领域的快速发展,氟聚酰亚胺未来的发展前景广阔。

氟聚酰亚胺90%产能集中在日本,亟待国产替代。目前全球PI薄膜生产区域主要集中在美日韩等发达国家,主要企业有美国的杜邦,日本的宇部兴产、住友化学、三井化学、东洋纺,韩国的SKC、Kolon等,其中全球约有90%的FPI由日本生产。国际领先企业由于掌握大量核心专利,能够提供高品质FPI薄膜产品,占据了全球主要的市场份额。中国氟聚酰亚胺的开发起步较晚,主要系含氟聚酰亚胺上游主要原材料开发难度大,含氟二胺、含氟二酐等技术水平薄弱,产品种类单一,对外依赖严重,以及国外的技术封锁。FPI生产技术复杂,需要的原材料种类较多,当前国内对于技术壁垒较低的单体原料,如联苯四甲酸二BPDA、均苯四甲酸二酐PMDA已经实现大规模生产;对于较为特殊的单一,如六氟二酐6FDA也逐步打破外企垄断。随着原材料限制被打破,以及生产技术的不断提升,FPI将逐步实现国产化。

(三)聚醚醚酮PEEK

4,4’-二氟二苯酮(DFBP)是合成PEEK树脂的关键单体。4,4’-二氟二苯酮作为PEEK材料的重要单体,是科技攻关的重点领域,同时也可用于合成新型强效脑血管扩张药物“氟苯桂嗪”及治疗老年性痴呆症药物“都可喜”,而这两种药物都是市场发展潜力较大的药物。

图:DFBP产业链

 

聚醚醚酮PEEK是是一种半结晶性、热塑性芳香族高分子材料,是聚芳醚酮系列聚合物中最主要的品种。PEEK分子链中含有大量苯环,具有极好的耐热性、耐磨性、耐疲劳、耐辐照、耐剥离、抗蠕变等优异的物理及化学综合性能,且其两个醚键与羰基带来柔韧性与优良的工艺性,在航空航天、汽车、电子电气、医疗及其他工业领域得到广泛应用。

表:PEEK特性及用途

 

欧洲是全球最大的聚醚醚酮消费市场,但发展中国家需求成主要驱动力。全球来看,欧洲为主要PEEK消费地区,2019年消费量为2060吨,占全球消费量的35.3%,其次为北美,占比26.6%。2019年中国消费量为1400吨,占比24%,预计2022年将达1950吨,CAGR为11.6%。随着新兴经济体崛起,中国、印度以及东南亚等地区聚醚醚酮市场增长较快,其中中国是推动全球聚醚醚酮市场增长的主要驱动力之一。

PEEK市场增长驱动力主要来自医疗、交通运输和电子电器需求增长,2025年市场空间达10亿美元。聚醚醚酮是经FDA批准上市的骨移植产品的重要原材料之一,作为传统钛材料的优良替代品,聚醚醚酮解决了传统钛材料热胀冷缩、导热快、金属伪影等问题,市场需求增速远高于传统钛材料。但整体来看,目前聚醚醚酮材料在医疗领域的应用尚处于普及阶段,由于价格昂贵,聚醚醚酮材料需求主要来自于三甲医院。聚醚醚酮性能优良,在多个领域均表现出良好应用前景,如在交通运输领域,聚醚醚酮材料符合汽车轻量化需求,在电子电器领域,聚醚醚酮符合电子元器件集成化、小型化发展趋势。伴随下游市场需求释放,聚醚醚酮市场规模将呈现逐年扩张态势,预计2025年,全球聚醚醚酮市场规模将达到10亿美元以上。

目前PEEK的产能主要集中在欧洲,我国PEEK产能稳步提升。2019年英国威格斯产能达7150吨/年,占全球总产能63%。我国吉林大学具有PEEK较多技术积累,相关研发人员孵化出的吉林中研、吉大特塑是国内主要PEEK生产企业。睡着盘锦中润、浩然特塑、金发科技、浙江鹏孚隆新材等的相关在建、拟建项目投产,我国聚醚醚酮生产能力在稳步提升。现阶段,我国已成为全球最重要的聚醚醚酮市场之一,随着国内企业研发能力提升,以及相关技术水平进步,未来我国聚醚醚酮产业将向着高端化、国际化方向发展,从而带动DFBP需求增加。

表:全球PEEK主要生产企业

 

 

PEEK关键单体DFBP实现国产化。4,4’-二氟二苯酮(DFBP)生产工艺包括傅克烷基化法和傅克酰基化法。前者副产物多,产品品质相对较低,收率低(约60%);后者收率高(约85%),产品品质高,但反应产生含铝废酸多、三废处理繁琐。国内除中欣氟材和新瀚新材外主要采用傅克烷基化法。公司改进催化剂和废液处理能力,实现了傅克酰基化法的稳定生产,产品纯度达到99.90%。目前国内主要DFBP生产企业包括中欣氟材、新瀚新材、营口兴福等,已满足PEEK关键单体国产化需求,规模和质量还需持续提升。

 

含氟冷却液

 

氟化液优势明显,是理想的数据中心用冷却液。含氟冷却液是一种无色无味绝缘且不燃的化学溶剂,最开始是用作线路板的清洗液;加上其不燃和绝缘的惰性特点,目前下游应用领域已经涉及半导体冷却板的冷却、数据中心的浸入式冷却、航空电子设备的喷雾冷却等。氟化液的优点包括:1)具有优异的电绝缘性和热传导性;2)理想的化学惰性和热稳定性,能广泛使用于各种温控散热场合;3)良好的材料相容性,与绝大多数金属、塑料和聚合物不反应;4)良好的流动性,能在温控系统中很好的流动散热;5)非危险品不燃不爆,无燃点闪点;6)无毒无害无刺激性。

表:可用于浸没液冷的液体介质:分类及特点

 

 

浸没式液冷优势明显。根据液体冷媒和发热源的接触方式,液冷技术可分为冷板式(间接接触)、喷淋式(直接接触)、浸没式(直接接触)3种主要形式。浸没式液冷具有明显的优势:1)在浸没式液冷中,冷却液与发热设备直接接触,具有较低的对流热阻,传热系数高;2)冷却液具有较高的热导率和比热容,运行温度变化率较小;3)浸没式液冷无需风扇,降低了能耗和噪音,制冷效率高;4)冷却液绝缘性能优良,闪点高不易燃,且无毒、无害、无腐蚀。浸没式液冷技术适用于对热流密度、绿色节能需求高的大型数据中心,特别是应用于地处严寒、高海拔地区,或者地势较为特殊、空间有限的数据中心,以及对环境噪音要求较高,距离人群办公、居住场所较近,需要静音的数据中心具有明显的优势。

图:三种液冷技术的性能对比

 

浸没式液冷数据中心的加速扩张有望同步带动冷却液的需求。数据中心被列入国家“新型基础设施”的范畴,在新基建、“东数西算”工程等政策东风下,发展提速。制冷系统对数据中心PUE权重最大,为解决绿色低碳冷却及通风等续关键挑战、大规模部署并使用模块化数据中心,采用的解决方案包括使用可再生能源的液体冷却技术以及可持续的自然冷却技术。在双碳背景下,未来“能耗指标”和“碳排放指标”将会成为大数据中心核心竞争力所在,而冷却系统占数据中心能耗高达40%,数据中心高效冷却技术的发展迫在眉睫。浸没式冷却液降温技术不仅可以大幅度降低数据中心用能,同时也可以进一步节约空间,满足大数据中心未来发展趋势。浸没式冷却是利用氟化液的高绝缘性特点,将服务器发热器件完全浸没于氟化液中,通过氟化液直接接触和循环传热,来给服务器高效散热,可以不再依赖风扇、空调这些低效方式散热,节能70%以上,使得数据中心的PUE值达到1.07,逼近了理论极限值1.0,大大提升了能源使用效率。根据赛迪顾问测算,到2025年,液冷数据中心(保守)市场规模1283.2亿元,其中浸没市场占526.1亿元。液冷服务器的大时代还处于培育期,液冷服务器迈入规模应用的时间是2026~2027年。

图:2019-2025E中国液冷数据中心市场规模(亿元)(保守估计)

 

高性能电子氟化液亟待国产替代。目前含氟冷却液主要包括氢氟醚、全氟聚醚、全氟胺类化合物等。国外生产电子氟化液的企业主要有3M、苏威、旭硝子等,上述企业占据了全世界绝大多数市场份额,其中3M在全球半导体冷却剂的市占率高达90%。电子氟化液国产化进程加快将降低数据中心建设成本,助力我国数据中心快速发展。目前我国浸没式液冷市场处于初期发展阶段,市场上的用于浸没式相变冷却的电子氟化液种类目前有3M的FC-770,Novec-7200等,价格高,还没有被数据中心大规模使用。随着氟化液国产化进程的推进,预计未来可有效满足国内冷却液市场需求,冷却液成本降低会也进一步推动浸没冷却法市场规模扩大。国内已有巨化股份(600160.SH)、海斯福、浙江诺亚氟化工、思康化学等数家公司对标3M的电子氟化液成品研发成功,包括六氟丙烯齐聚体、全氟聚醚等,未来将逐步扩大国产电子氟化液的市场份额。

 

环保含氟灭火剂

 

全氟己酮是新一代灭火剂。全氟己酮可采用氮气进行增压储存在高压气瓶中,常压下在较宽温度范围内可安全运输与存储;依靠吸热达到灭火效果,灭火效率高;ODP(消耗臭氧潜能值)为零,GWP(全球变暖潜能值)较低,环保性好;灭火后无残留,洁净度高;无毒性,安全性好。全氟己酮的灭火设计浓度一般为 4-6%,远低于七氟丙烷灭火剂的灭火设计浓度(8-10%)。全氟己酮的无毒性反应(NOAEL)浓度为 10%,大于七氟丙烷灭火剂的无毒性反应(NOAEL)浓度(9%),安全余量比较高。基于以上优势,全氟己酮成为新一代灭火剂,是替代哈龙灭火剂、七氟丙烷灭火剂、六氟丙烷灭火剂等传统灭火剂的优良产品,可广泛应用在数据中心、汽车交通、航空、油气开采等领域。除灭火剂之外,全氟己酮还可作为清洗剂,用于蒸汽反应器、气相反应器清洗方面;用作蚀刻剂,用于蚀刻介电材料或金属材料方面;用作溶剂,溶解各种全氟聚醚化合物;用作涂层材料,用于磁性材料等涂覆方面;用作绝缘气体,用于电气设备保护方面等。

表:全氟己酮和七氟丙烷灭火剂物化性质对比

表:全氟己酮和七氟丙烷灭火性能对比

表:全氟己酮和七氟丙烷安全余量对比

国内起步晚,但已具备全氟己酮自主生产能力。21世纪初期,美国3M最早推出全氟己酮灭火剂,除3M外,海外全氟己酮生产商还有霍尼韦尔等。与国外相比,我国全氟己酮行业起步晚,目前已可生产具有自主知识产权的产品,生产规模不断扩大。国内已有多家氟化工企业独立开发出全氟己酮灭火剂产品,主要采用的技术路线是六氟丙烯为原料,经过齐聚反应、氧化反应、异构化反应得到的全氟己酮。截至2021年底,现有全氟己酮的产能大约5000吨。预计到2023年底,全氟己酮产能将达到20000吨。随着中国企业科技水平提升,国内浙江诺亚、航天康达、山东天康等企业相继获得有自主知识产权的产品,形成初具规模的产业,已经有中国制造的全氟己酮产品打破国外垄断出口欧洲、中东、东南亚等地区。随着生产能力不断提升,国内全氟己酮灭火剂应用需求不断增长,已有企业建立全氟己酮灭火系统。2021年1月,聊城发电厂一期工程1301气体灭火系统改造成为全氟己酮灭火系统,项目顺利完成并通过联合验收。

国家标准推动全氟己酮灭火剂发展。2020年6月,国家标准计划《全氟己酮灭火剂》正式起草,主管部门为应急管理部,主要起草单位为应急管理部天津消防研究所。国家标准的出台,利于进一步指导全氟己酮灭火装备和灭火系统的开发,促进全氟己酮在国内消防领域的推广应用。全氟己酮灭火技术在国外有已经有近20年发展历史,在国内的发展则刚刚起步,国内已针对全氟己酮的理化特征开发各类新型灭火装备。

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2024-01-15 09:52

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