线缆材料行业技术热点与市场需求变化分析

李明珠, 姜后晓

(1.上海国缆检测股份有限公司, 上海 200444;2.上海电缆研究所有限公司, 上海 200093)

0 引言

光电线缆作为国民经济的“神经”和“血管”,是个“料重工轻”的行业[1-2]。 据相关数据,国内电线电缆行业2020 年销售额超过1.5 万亿元[3],原材料占用比例超过80%,每年耗用的原材料十分巨大[4]。 作为线缆行业的上游产业,电缆料行业的发展与线缆行业紧密相关。 电线电缆的升级换代依赖于电缆料的不断创新,电缆料通过自身对新材料技术的运用,推动电线电缆行业发展。

线缆材料行业各企业之间的产品有差别,技术上存在一定的垄断性;材料的种类基本相同,存在很强的可替代性。 因此,市场竞争激烈,各材料企业研发投入及研发费用占营业收入的比例也呈逐年增加趋势。

线缆材料行业以市场需求为拉力、技术进步为推力,以下游的市场需求为上游的创新和发展提供技术牵引。 本工作考察了线缆市场2016—2020 年对各种材料的需求及其比例的变化。 综合考虑数据可得性和调研成本,本工作所有数据均基于行业销售量约前十五的企业,分析了线缆材料的市场需求变化,为材料行业的技术发展方向提供参考和指引。

1 线缆材料总体市场需求变化分析

线缆材料在大类上可分为塑料和橡胶。 其中,常用塑料为聚氯乙烯、聚乙烯、交联聚乙烯、低烟无卤阻燃料和半导电屏蔽料;常用橡胶为乙丙橡胶、氯化聚乙烯和硅橡胶(含耐火硅橡胶)。 在2016—2020 年,被调研企业聚氯乙烯、交联聚乙烯、无卤阻燃电缆料、聚乙烯、半导电屏蔽料、橡胶和工程塑料等7 类线缆材料产品销售总量及其市场占比见图1。

图1 2016—2020 年7 类线缆材料产品销售总量及其市场占比

由图1 可以看出,在2020 年,塑料的销售量约为3.2×109kg;橡胶的销售量约为1.5×108kg;热塑性弹性体、氟塑料和尼龙等特种材料销售量占比很小。

由于半导电屏蔽料主要应用于中高压电力电缆,应用范围不能覆盖所有电缆品种,因此分析聚氯乙烯、聚乙烯、交联聚乙烯和低烟无卤阻燃料等4 种主要线缆材料的市场需求变化,可以在一定程度上代表线缆材料总体的市场需求变化。 在2016—2020 年,4 种主要材料产品销售量及其市场占比见图2。

图2 2016—2020 年4 种主要材料产品销售量及其市场占比

由图2 可知,在2016—2020 年,聚氯乙烯料、聚乙烯料、交联聚乙烯料和低烟无卤阻燃料等4 种主要材料销售量逐年增加,由2016 年的9.6×108kg上升至2020 年的1.42×109kg,增长48%,年均复合增长率约为8%。 对于聚氯乙烯料,2016 年销售量为4.5×108kg,市场占比47%;2020 年销售量为5.4×108kg,市场占比38%,年均复合增长率约为4.6%。 对于聚乙烯料,2016 年销售量为1.1 ×108kg,市场占比12%;2020 年销售量为1.7 ×108kg,市场占比12%,年均复合增长率约为9.1%。对于交联聚乙烯料,2016 年销售量为2.7×108kg,市场占比28%;2020 年销售量为4.8×108kg,市场占比34%,年均复合增长率约为12%。 对于低烟无卤阻燃料,2016 年销售量为1.2×108kg,市场占比13%;2020 年销售量为2.2×108kg,市场占比16%,年均复合增长率约为12.8%。 截至2020 年,主要材料总销售量由高到低依次为聚氯乙烯料、交联聚乙烯料、无卤阻燃料和聚乙烯料;年均复合增长率由高到低依次为低烟无卤阻燃料、交联聚乙烯料、聚乙烯料和聚氯乙烯料。 尽管聚氯乙烯料依然是行业的主要材料,但其销售量的增长速率远低于交联聚乙烯料和低烟无卤阻燃料。 聚氯乙烯料相对于交联聚乙烯料的销售量由2016 年的1.6 倍变为2020 年的1.1 倍;聚氯乙烯料相对于低烟无卤阻燃料的销售量由2016 年的3.6 倍变为2020 年的2.3 倍。2016—2020 年各主要材料产品销售量的变化反映了4 种主要材料市场发展潜力的明显差异。

2 材料产品市场需求变化分析

2.1 聚氯乙烯料

目前,聚氯乙烯料增长以汽车电线用绝缘材料、电梯电缆用弹性体和通信光电混合缆用聚氯乙烯材料等特殊领域为主。 电力电缆用低烟低卤聚氯乙烯护套材料也得到了推广和应用。 在2016—2020 年,聚氯乙烯绝缘料和护套料的销售量及其占比见图3。

图3 2016—2020 年聚氯乙烯绝缘料和护套料的销售量及其占比

由图3 可知,截至2020 年,国内聚氯乙烯电缆材料产量在1.0×1011kg 以上,电缆材料企业设备产能在1.5×1011kg 以上,生产能力远大于市场需求。近几年,聚氯乙烯电缆料的总产量规模是增加的,但随着重大工程或重要场合对安全环保低烟无卤电缆的需求增加,聚氯乙烯电缆料的需求占比将会下降。

2.2 聚乙烯料

线缆行业聚乙烯绝缘料主要用于通信电缆。 聚乙烯绝缘料具有良好的介电性能,可以满足数据电缆、铁路信号电缆、射频电缆和电视电缆等通信电缆要求的低衰减和低电容。 在2016—2020 年,聚乙烯销售量及其占比见图4。

图4 2016—2020 年聚乙烯销售量及其占比

由图4 可知,目前国内聚乙烯护套料的生产企业数量和市场规模趋于平稳,而之前聚乙烯护套料的发展分化明显。 单纯黑色聚乙烯护套料用量减少。 通信光缆产品市场普遍采用再生改性聚乙烯护套料,并计划制定标准考核其性能和质量。 用于通信电缆、光缆和电力电缆等护层的多种阻燃聚乙烯护套料有较大发展,如阻燃聚乙烯护套料、高伸率阻燃聚乙烯护套料、抗开裂阻燃聚乙烯护套料、防鼠蚁阻燃聚乙烯护套料等,均已研发成功并推广使用。

2.3 交联聚乙烯料

化学交联、硅烷交联、辐照交联、紫外光交联等4 种交联方式的交联聚乙烯绝缘料均取得了进步和发展。 在2016—2020 年,4 种交联方式的交联聚乙烯绝缘料和护套料的销售量及其占比见图5。

图5 2016—2020 年4 种交联方式的交联聚乙烯绝缘料和护套料的销售量及其占比

由图5 可知,紫外光交联的交联聚乙烯绝缘料是2016—2020 年发展最快的产品。 紫外光交联技术已趋于成熟,市场占有率也在逐步提高。 多家电缆料企业均有市场化产品,累积总销售量可达1.01×109kg,是国内线缆材料行业技术发展的亮点之一。 同时,紫外光辐照交联设备不断优化,现采用LED 光源替代传统高压汞灯光源,生产效率更高、能耗更少、寿命更长,生产成本进一步降低,平均比采用两步法硅烷交联聚乙烯节约近千元成本,压缩了硅烷交联聚乙烯的市场。 目前,110 kV 高压绝缘料实现了批量国产化的生产和应用,220 kV 及以上超高压绝缘料虽大部分主要依靠进口,但220 kV 及以上交联聚乙烯超净绝缘料国产化正在蓬勃发展中,高压直流电缆料国产化取得了一定的进展。

2.4 低烟无卤阻燃料

目前,低烟无卤阻燃料继续高速发展,在各领域大量推广应用,整体规模进一步壮大,综合发展水平大幅提升。 国家大型基础建设、轨道交通、新能源工程、智能电网、5G 基站建设、宽带网基础设施建设进程加快,为材料提供了很好的应用空间,也对其使用环境和长期稳定性提出了更高的要求。 在2016—2020 年,无卤阻燃料销售量见图6。

图6 2016—2020 年无卤阻燃料销售量

由图6 可知,无卤阻燃料销售量呈逐年上升趋势。 市场竞争集中在高性能化和特种应用场景,开发高端化产品、差异化竞争、占领细分领域逐渐成为行业发展的主流。 轨道交通用高阻燃高抗开裂护套料、满足电缆CPR 认证或B1(B2)级燃烧的电缆料,如B1 级辐照交联低烟无卤阻燃聚烯烃绝缘料、B1 级热塑性低烟无卤阻燃聚烯烃护套料、拉远光缆CPR 级阻燃抗粘连护套料、陶瓷化聚烯烃绝缘料和内护套料等产品的应用,展示了电缆料行业强大的研发和市场应对能力。

3 行业关注的热点技术工作

线缆行业“料重工轻”的特性,决定了材料始终是电缆上下游企业共同关注的焦点。 新形势下,制约电缆发展的技术瓶颈日显凸出。 经调研,行业关注的热点技术工作主要聚焦在基础技术或共性技术、电缆料产品技术和工艺、设备及制造等方面。

基础技术或共性技术。 电缆材料寿命、应用可靠性评估;石墨烯在电缆材料中的应用技术;新材料产品、应用标准化技术;材料一致性研究;阻燃剂材料及阻燃协效技术研究;橡塑材料节能降碳技术研究等。

电缆料产品技术。 220 kV 及以上超净绝缘料(交流和直流)、屏蔽料的研制、生产、推广应用;高强度聚酰亚胺膜及其复合技术(聚酰亚胺/聚四氟乙烯复合膜);特种工程塑料,如聚醚醚酮、聚酰亚胺挤出级树脂在电缆上的应用技术;辐照交联乙烯-四氟乙烯共聚物、X-PVDF 的应用技术;辐照橡胶电缆料的开发及推广应用;低烟无卤聚烯烃电缆料的新阻燃体系研发;细分特性研究(高阻燃不滴落、耐热性、耐油、柔软、耐磨、耐开裂、耐水综合性能改善等);降低成本技术等;高性能无卤阻燃弹性体材料的研发;轨道交通机车电缆用薄壁绝缘和护套料的研发等。

工艺、设备及制造技术。 电缆料成套高端生产装备国产化;电缆料制造过程自动化、智能化技术;高压电缆料制造过程可靠性评估和表面粗糙度在线检测设备国产化;高压电缆料流变学评估设备和评估方法等。

4 结论

影响线缆材料技术发展的因素可以分为内部因素和外部因素。 内部因素一般包含企业技术方向的选择、新技术的商业价值开发、创新所需要的行业上下游和社会整体的互补与竞争性技术,以及企业体制和文化对创新的态度等;外部因素一般包含国家国民经济和社会发展规划、国内外宏观经济形势、国家产业政策和上下游相关行业发展趋势等。

材料行业以市场需求为拉力、技术进步为推力,以下游的市场需求为上游的创新和发展提供技术牵引。 本工作通过分析线缆材料行业技术热点及市场需求变化,为材料行业的技术发展方向提供参考和指引,促进行业的创新和发展。