高阻隔包裝薄膜產(chǎn)業(yè)化發(fā)展及投資分析

高阻隔包裝薄膜產(chǎn)業(yè)化發(fā)展及投資分析受包裝材料輕量化、可持續(xù)性和高性能化趨勢的驅(qū)動，高阻隔包裝薄膜憑借其有效阻隔氧氣和水等物質(zhì)的功能，使產(chǎn)品的保質(zhì)期得到延長、基本性能得到提升，在食品、醫(yī)藥、精密儀器及精細化學制品等領(lǐng)域的應(yīng)用日益廣泛。聚烯烴材料包括聚乙烯（PE）和聚丙烯（PP）等，對水的阻隔性能較好，且成本低、綜合力學性能優(yōu)異，是市場上包裝薄膜阻水的首選材料。目前市場上主要的高阻氧材料包括聚偏二氯乙烯（PVDC）、乙烯-乙烯醇共聚物（EVOH）、聚酰胺（PA）及聚乙烯醇（PVA）等。這些材料通過共混、復(fù)配、多層復(fù)合、拉伸取向和表面處理等改性方法，可以有效提升包裝材料的阻隔性能，從而滿足不同包裝領(lǐng)域的使用要求。在全球重視環(huán)保和可持續(xù)發(fā)展的情況下，高阻隔薄膜行業(yè)正朝著更加環(huán)保、節(jié)能的方向發(fā)展。隨著工藝進步和新材料的研制，高阻隔薄膜有望在保持高性能的同時，實現(xiàn)更好的環(huán)境友好性和成本效益，進一步推動在各個領(lǐng)域的應(yīng)用，尤其是在食品包裝領(lǐng)域，高阻隔包裝薄膜具有較大的市場潛力。我注：LDPE為低密度聚乙烯，HDPE為高密度聚乙烯，PET為聚對苯二甲酸乙二醇酯，BOPP為雙向拉伸聚丙烯，BOPVA為雙向拉伸聚乙烯醇。國高阻隔包裝薄膜市場將延續(xù)增長勢頭高阻隔包裝薄膜的生產(chǎn)結(jié)合了強氣體阻隔材料與聚烯烴的多層成膜技術(shù)，優(yōu)異的性能和巨大的市場需求推動了全球包裝材料市場需求的迅速增長。據(jù)統(tǒng)計，全球高阻隔包裝薄膜規(guī)模呈現(xiàn)穩(wěn)步擴張的態(tài)勢，2024年將達805.9億元，預(yù)計2030年將達1079.7億元。目前，高阻隔包裝膜全球最大的市場在歐洲，占比達30.2%。2014~2019年，我國高阻隔包裝薄膜市場規(guī)模以年均15.1%的速度快速增長，2019年已達102.7億元人民幣，比上年增長了10.3%。隨著電子商務(wù)興起及消費者對食品安全和品質(zhì)的關(guān)注，今后5年我國高阻隔包裝薄膜市場仍將延續(xù)增長勢頭。市場上的高阻隔膜產(chǎn)品種類繁多,包括PVDC（聚偏二氯乙烯）膜、EVOH（乙烯-乙烯醇共聚物）膜、PA（聚酰胺）膜、PVA（聚乙烯醇）膜和無機氧化物覆膜等。PVDC膜和EVOH膜因其卓越的阻氧性能，在市場中占據(jù)主導(dǎo)地位，結(jié)晶性尼龍樹脂（MXD6）、聚萘二甲酸乙二醇酯（PEN）及熱塑性聚乙烯醇（TPVA）等材料的產(chǎn)業(yè)化進一步豐富了高阻隔包裝膜的材料選擇。硅氧化物蒸鍍等技術(shù)的出現(xiàn)，進一步提升了阻隔膜的整體技術(shù)水平。高阻隔膜行業(yè)以其技術(shù)和資本密集的特點，形成了較高的市場準入門檻。全球市場主要由杜邦、SKC、阿科瑪?shù)葒H化工公司主導(dǎo)；我國則以永新股份、南京滬江和上海創(chuàng)發(fā)包裝三大企業(yè)為主，主要產(chǎn)品包括EVOH、PA、聚烯烴等材料在內(nèi)的多層共擠膜、復(fù)合膜等透明高阻隔薄膜，主要用于滿足食品、特種藥品、電子設(shè)備包裝和燃料電池隔膜等的高標準需求，原料主要依賴進口。我國高阻隔薄膜行業(yè)市場集中度相對較低，下游客戶除了對產(chǎn)品在阻隔性能方面有要求，對產(chǎn)品厚度、拉伸強度、斷裂伸長率、收縮率、層間黏合力和剝離強度等其他性能也有嚴格要求。這些性能指標受到原材料配方、生產(chǎn)技術(shù)和設(shè)備水平的顯著影響，只有技術(shù)積淀深厚、生產(chǎn)線先進的企業(yè)，才能確保產(chǎn)品質(zhì)量的穩(wěn)定性，從而在競爭中占據(jù)優(yōu)勢。多種阻隔材料可用于高阻隔包裝薄膜阻隔性定義為一定厚度的塑料制品（1毫米），在壓力1兆帕、溫度23攝氏度和一定的濕度條件下，于24小時內(nèi)單位面積(1平方米)通過小分子物質(zhì)的體積或重量。當前聚合物高阻隔材料在應(yīng)用中占據(jù)主導(dǎo)地位，緊隨其后的是無機物增強高阻隔材料，通過特殊工藝在聚合物表面形成氧化物及鋁層薄膜，或通過在聚合物基體中摻入沸石、硅藻土、蒙脫土等無機填料形成高阻隔聚合物，將不同種類的聚合物或無機物以層狀結(jié)構(gòu)復(fù)合，從而制備出多層復(fù)合高阻隔材料。聚烯烴類材料以其出色的阻水性能而著稱，但在阻氧方面表現(xiàn)不足，常采用PVDC、EVOH和PA等材料提高阻氧性能。這些材料具有較強的吸水性，因此通常需要與聚烯烴材料共擠成型，以實現(xiàn)阻水和阻氧性能的雙重優(yōu)化。聚偏二氯乙烯（PVDC）是由偏二氯乙烯單體聚合而成的熱塑性聚合物,具備耐燃、耐腐蝕、優(yōu)良的氣密性及對油脂和許多化學品的耐受性。PVDC常用于生產(chǎn)包裝膜，以隔絕水、氧氣和香氣，從而有效保護包裝內(nèi)的產(chǎn)品。PVDC樹脂一般作為復(fù)合材料或單體材料生產(chǎn)包裝薄膜，單層PVDC薄膜和多層復(fù)合膜廣泛用于食品、藥品的包裝領(lǐng)域。陶氏公司最早于1938年實現(xiàn)了PVDC的工業(yè)化，國外PVDC樹脂生產(chǎn)商有日本吳羽、日本旭化成、德國瓦克化學、美國杜邦等公司，我國PVDC主要生產(chǎn)商包括浙江巨化、江蘇康寧華能、山東東岳等，其中浙江巨化占有較大的市場份額。PVDC還可作為涂覆薄膜使用。PVDC涂覆薄膜簡稱K膜，在雙向拉伸聚丙烯薄膜（BOPP）、雙向拉伸聚酯薄膜（BOPET）、雙向拉伸尼龍薄膜（BOPA）、流延聚丙烯薄膜（CPP）、多層共擠流延聚乙烯薄膜（CPE）等薄膜材料中使用專用設(shè)備涂覆單層或多層PVDC乳液，在大幅提高氣密性的同時，還具有普通薄膜一樣的印刷、復(fù)合和熱封性能。涂覆PVDC乳液后，材料的阻隔性能大幅提升。乙烯-乙烯醇共聚物（EVOH）是乙烯-乙烯醇的無規(guī)共聚物，是鏈狀結(jié)構(gòu)的結(jié)晶性高分子。作為目前阻隔性較好的材料，EVOH的阻隔性能主要取決于其乙烯含量，乙烯含量越高，阻隔性越低，但加工性越好。EVOH比PA阻氣性高約100倍,比PP（聚丙烯）和PE（聚乙烯）高1萬倍,比PVDC高10多倍。目前全球主要EVOH制造商有日本可樂麗、日本合成化學和中國臺灣長春化工等。其中，可樂麗占全球的市場份額約60%。中國石化川維化工公司也推出了擁有自主知識產(chǎn)權(quán)的EVOH產(chǎn)品，未來有望降低我國EVOH的進口依賴度。EVOH樹脂是一種目前比較優(yōu)秀的阻隔材料，用于塑料包裝材料，可以完全替代玻璃和金屬包裝形式。國外機構(gòu)研究表明，將EVOH拉伸取向后形成的EVOH薄膜對氣體的阻隔性能是普通非拉伸EVOH薄膜的3倍。另外，EVOH也可以通過特殊工藝涂覆在其他合成樹脂包裝材料上，從而增強阻隔性能。聚酰胺（PA）和結(jié)晶性尼龍樹脂（MXD6）在多層復(fù)合阻隔材料中，PA是一種關(guān)鍵材料，通過與聚烯烴材料結(jié)合使用，可以有效阻隔氣味的滲透，同時保持食品濕度，滿足多種食品包裝的需求。近期，幾家機構(gòu)在PA6納米復(fù)合材料領(lǐng)域取得突破，所研制的新型材料在透氣性和拉伸強度方面顯著提升。比如，湖南石化研究院開發(fā)的納米級PA6材料，在阻氧性能和耐熱性方面相較傳統(tǒng)PA6有了明顯改善；日本尤尼奇卡公司與中國科學院化學研究所對納米級PA6的阻隔性能進行了深入研究；美國杜邦公司研發(fā)的Selar樹脂，是一種全新的無定形聚合物，PA材料在阻隔技術(shù)方面的創(chuàng)新仍在持續(xù)進行中。通過間苯二甲胺（MXDA）與己二酸的縮聚生成的MXD6是一種半結(jié)晶聚合物，是近年來成功開發(fā)的高性能PA材料，在氣體阻隔性能和熱穩(wěn)定性方面表現(xiàn)出色，超越了傳統(tǒng)的PA6。MXD6不僅透明度高，耐穿刺性能也較為突出，其氧氣滲透率僅為PA6的1/10。MXD6的獨特之處在于，即使在濕度增加的情況下，其阻隔性能也不會降低。意大利西帕公司發(fā)現(xiàn)，采用定制的MXD6作為阻隔層，其效果優(yōu)于EVOH材料。目前，全球MXD6生產(chǎn)由美國杜邦公司及7家日本企業(yè)主導(dǎo)。MXD6與PET（聚對苯二甲酸乙二醇酯）的共混材料已通過美國食品藥品管理局（FDA）標準認證，具有良好的氣味阻隔能力和力學特性，阻透性不會隨著濕度的增高而降低。2022年12月，上海石油化工研究院和巴陵石化聯(lián)合承擔的MXDA中試項目試車成功，有望加快推進我國MXD6產(chǎn)業(yè)化。聚萘二甲酸乙二醇酯（PEN）是一種通過將PET分子中的苯環(huán)替換為萘環(huán)而得到的高性能聚合物。這種材料的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度較PET有所提升，展現(xiàn)出更優(yōu)異的耐熱性能。在阻隔性能方面，PEN對氧氣的阻隔能力是PET的4倍，對二氧化碳的阻隔能力也顯著增強，同時對水分的阻隔效果提高了3.5倍，使其成為熱灌裝應(yīng)用中循環(huán)利用的理想材料。1995年美國阿莫科公司實現(xiàn)了PEN原料的商業(yè)化。目前，日本的帝人集團、三菱化學、鐘紡等公司在PEN生產(chǎn)技術(shù)方面較為成熟，并在全球PEN市場占主要地位。PEN薄膜不僅具有優(yōu)良的氣體阻隔性，而且具有特殊的高強度、高模量及熱阻性能，不僅在食品包裝領(lǐng)域應(yīng)用廣泛，而且在柔性電路板、絕緣材料等領(lǐng)域占有一席之地。我國PEN的合成和工藝優(yōu)化研究還處于起步階段，尚無PEN生產(chǎn)裝置，進展主要集中在中國石化儀征化纖。熱塑性聚乙烯醇（TPVA）PVA是由聚醋酸乙烯酯皂化醇解得到的一類阻隔性好的功能性高分子，但難以塑化加工，限制了其在阻隔性包裝薄膜領(lǐng)域的應(yīng)用。近年來，國內(nèi)外對PVA熱塑性改性進行了系列研究。2022年，上海石油化工研究院順利完成了批量TPVA的關(guān)鍵助劑生產(chǎn)，聯(lián)合寧夏能化開發(fā)了阻隔TPVA產(chǎn)品，成功應(yīng)用于7層阻隔包裝膜生產(chǎn)。TPVA的阻隔性能雖然不如EVOH，但優(yōu)于PA等其他阻隔材料，在目前EVOH市場供應(yīng)緊缺的情況下，TPVA是性價比較高的阻隔材料選擇。無機物充填、共混阻隔材料在聚合物中加入無機物也是一種有效提高聚合物阻隔性能的方法，能增強阻隔性能的無機物填料種類較多，包括沸石、蒙脫土、黏土、陶瓷粉等。添加無機物的種類不一樣，其阻隔機理也有差別，如納米級的二氧化硅，其具備的三維結(jié)構(gòu)能與聚合物發(fā)生反應(yīng),增加結(jié)合程度,從而提高聚合物的阻隔性能和力學韌性。差異化制備工藝助力高阻隔包裝薄膜增強性能多層復(fù)合技術(shù)

多層復(fù)合技術(shù)是把性能不同的多種薄膜復(fù)合在一起，達到具備包括阻隔性能在內(nèi)的多項性能要求的目的。多層復(fù)合阻隔薄膜生產(chǎn)主要分為共擠復(fù)合、濕式復(fù)合和干式復(fù)合等方式。共擠復(fù)合阻隔薄膜一般由3～4種聚合物通過共擠成膜，通常具備阻隔層、黏合層、熱封層、表層和內(nèi)層等，目前市場上也出現(xiàn)了7層、9層甚至更多層數(shù)的共擠復(fù)合膜。隨著包裝綠色化發(fā)展，國外多層共擠復(fù)合膜占包裝膜總產(chǎn)量的比重達1/3以上，而我國占比不足1/10、年產(chǎn)量約5萬噸。多層共擠機頭設(shè)計具有一定的技術(shù)要求，生產(chǎn)成本較高，薄膜之間的互熔及黏合等都是需要解決的技術(shù)問題。通過成功研制PVDC多層共擠高阻隔薄膜專用吹塑機組，金明精機成為亞太地區(qū)第一家掌握PVDC共擠加工技術(shù)的設(shè)備生產(chǎn)企業(yè)。其他阻隔材料如高阻隔熱成型薄膜采用下吹或流延工藝生產(chǎn)，材料組成包括PA/EVOH/PA、PE/PA/EVOH/PA/PE等；耐高溫蒸煮膜也采用多層共擠復(fù)合方法生產(chǎn)，材質(zhì)組成有PP/PA/EVOH/PA/PP等。干式復(fù)合適用于塑料薄膜復(fù)合，薄膜之間需要涂覆復(fù)合膠進行黏合，通過烘箱定型，經(jīng)過干燥除去水分或溶劑。該工藝成本較高，且存在環(huán)境污染問題。整體來看，多層復(fù)合制備的阻隔薄膜綜合了多種材料優(yōu)點，可以提升貼膜的阻隔性，但膜層之間容易產(chǎn)生氣泡、開裂等現(xiàn)象，影響了阻隔性和其他包裝效果，對設(shè)備也有一定的技術(shù)要求，成本相對較高。蒸鍍技術(shù)

蒸鍍阻隔材料是在PET（聚對苯二甲酸乙二醇酯）、BOPP（雙向拉伸聚丙烯）、CPP等塑料薄膜、片材基體表面，通過物理氣相沉積（PVD）、化學氣相沉積（CVD）、磁控濺射輔助等離子等制備方法形成的阻隔功能性薄膜，符合人體衛(wèi)生要求，且對水、氧等分子的阻隔效果較好，在阻隔性能要求較高的食品、藥品等商品包裝領(lǐng)域應(yīng)用廣泛。市場上常見的蒸鍍阻隔材料主要包括氧化硅或氧化鋁沉積薄膜、鍍鋁膜等。納米氧化硅沉積薄膜材料是應(yīng)用廣泛的蒸鍍阻隔材料，不僅適用于微波等多種加熱方式，而且具有透明性高等優(yōu)點。在特定真空度條件下，通過靶材的蒸發(fā)熔融，無機氧化物氧化硅及二氧化硅沉積在塑料薄膜基材表面，生成納米氧化硅沉積薄膜。經(jīng)過蒸鍍工藝，納米氧化硅在薄膜表面形成的結(jié)構(gòu)均勻致密，與薄膜基體之間具有很強的附著力，使薄膜復(fù)合物的阻隔性能大幅提升。蒸鍍薄膜需要較高的氣化溫度，在蒸鍍過程中，基體材料應(yīng)具備一定的耐熱性能，同時蒸鍍溫度不能過高，否則受到高溫的影響，薄膜基材會發(fā)生嚴重的變形，表面產(chǎn)生厚薄不均、開裂等缺陷，降低成品的阻隔性能，因此在制備蒸鍍氧化物高阻隔薄膜時，應(yīng)選擇PP、PET、PA等能承受一定溫度的基材膜材料。滿足環(huán)保要求的材料升級是未來方向隨著各國政府對環(huán)保要求的日益嚴格，高阻隔薄膜包裝材料向著輕量化、高性能化、材質(zhì)單一化和易回收性的方向發(fā)展。國外發(fā)達地區(qū)高阻隔膜技術(shù)從鍍鋁高阻隔膜起步，經(jīng)過無鋁箔化、減層化后，正在進入單一材料化過渡階段。一些新技術(shù)如納米硅酸鹽的引入，提升了薄膜的阻隔性能，同時減少了材料的使用量，實現(xiàn)了輕量化設(shè)計；部分國家禁止氧化鋁進入食品包裝市場，給氧化硅等材料的使用帶來機遇；全PE結(jié)構(gòu)的高阻隔薄膜通過特殊工藝和配方，實現(xiàn)了單一材質(zhì)的高性能阻隔，簡化了回收流程，便于直接回收利用；生物基材料如聚乳酸（PLA）和聚羥基脂肪酸酯（PHA）制成的高阻隔薄膜具有良好的生物降解性，能在一定條件下被微生物分解，減少塑料垃圾對環(huán)境的影響。這些都將推動我國高阻隔膜材料升級，應(yīng)加大EVOH、PVA及具有阻隔功能的聚烯烴材料開發(fā)力度。高阻隔包裝材料的應(yīng)用集中在食品包裝、電子材料包裝、生物醫(yī)藥包裝等領(lǐng)域。以食品包裝為例，2021年，我國食品、飲品塑料