表面活性剂化学与工艺学
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1.5 表面活性剂的发展概况及发展趋势

1.5.1 全球表面活性剂发展概况

表面活性剂形成一门工业,可追溯到20世纪30年代,近年来发展迅速,已成为精细化学工业的一个重要门类。目前全世界表面活性剂品种有6000多种,商品牌号上万种。据不完全统计,2013年全球表面活性剂总产量已超过1850万吨,主要集中在石油基及油脂基系列衍生的大宗产品。

从产品结构来看,2013年全球阴离子表面活性剂产品所占比例为50%~55%,产量在925万~1020万吨,其中烷基苯磺酸产量(100%活性物统计)超过425万吨,占比40%~45%;非离子表面活性剂产品占比为35%~40%,产量645万~740万吨;阳离子表面活性剂产量约合95万吨,占比5.1%;两性离子及其他特种表面活性剂产量约合130万吨,占比超过7.0%。

全球表面活性剂消费情况:亚洲消耗量约为600万吨,占比35.3%;北美地区约为450万吨,占比26.5%;欧洲约为380万吨,占比22.4%;拉丁美洲、非洲等其他地区消耗约为270万吨,占比15.9%,其他地区主要集中在巴西、阿根廷和南非等地。

目前全球表面活性剂市场主要集中在北美、亚太、欧洲和拉丁美洲等地区,由于生产技术和工业化水平的差异,不同国家和地区在表面活性剂行业的发展速度和产品以及主要应用存在差异。印度、中国和拉丁美洲等发展中国家,表面活性剂行业消耗主要还是集中在民用领域,比例超过或接近50%。加拿大、美国和西欧等发达国家和地区,受人口消费能力的影响,近年来对表面活性剂的需求增长速度较慢,部分地区甚至出现负增长。产品结构方面,传统以石油基衍生产品市场增长明显放缓,绿色表面活性剂有很大的发展空间。

全球表面活性剂市场预计在2020年将达到420亿美元,市场总量将达到2280万吨,销售复合增长率将达到5.4%,预计非离子表面活性剂的复合增长率将高于阴离子表面活性剂、阳离子表面活性剂和两性表面活性剂。

1.5.2 国内表面活性剂发展概况

我国的表面活性剂工业起步较晚,1949年前,行业基本处于空白。从20世纪60年代开始,才陆续开展了一些基本、简单、急需技术和品种的研发和生产。我国表面活性剂工业真正快速发展是改革开放后的30余年,经历了从无到有、从小到大的快速发展历程,取得了巨大的成就。

目前,我国已建立了较完善的表面活性剂工业体系,拥有一定量具有自主知识产权的技术和产品,主要品种不仅能满足国内需求,还有一定规模的出口,大宗表面活性剂生产装置绝大部分实现了国产化;表面活性剂应用领域也从扮演传统日用化学品(如洗涤用品)主要活性物的单一角色,逐渐扩展成为在国民经济的各个重要产业部门中不可或缺的功能助剂原料,并正快速渗透到各高新技术与工业领域。

2013年我国表面活性剂总产量超过380万吨,占世界表面活性剂总产量的20%左右,成为世界表面活性剂生产大国。

近几年来,我国表面活性剂行业发展呈现几个标志性的特征:①表面活性剂行业产能急增形成行业产能过剩;②表面活性剂行业的装备技术水平得到了大幅度提高;③以APG为代表的绿色表面活性剂的产业化生产及市场化应用取得了突破性进展;④传统大宗产品的技术提升在技术升级方面取得了突破;⑤表面活性剂的制备技术在系统性方面得到了完善,整个行业的自主创新水平获得提升。

中国表面活性剂工业应在传统产品满足市场需求的前提下,通过原始创新和技术引进、吸收、再创新,提高装置产能和产品品质。同时,依据中国国情,调整产品结构布局,积极开发绿色环保、高性能和高附加值的功能型产品。通过基础研究、共性关键技术研究、应用示范研究,紧密结合应用开发的“全创新链”,实现“一体化产业链”的发展战略,使中国从表面活性剂生产大国走向生产强国。

1.5.3 未来发展方向

表面活性剂是一种功能性精细化工产品,从发展趋势来看,国际上表面活性剂的发展倾向于生态安全、无环境污染、生物降解性好、多功能、化学稳定性及热稳定性良好,而成本低的产品。

在表面活性剂的合成和生产方面:一方面对现有并已大量使用的表面活性剂的生产工艺进行改进,进一步降低成本,提高产品质量,减少有毒有害物质的含量以提高安全性;另一方面重点研究开发环保绿色和安全型表面活性剂,可再生资源型表面活性剂,高效、多功能表面活性剂等。大力开发和利用天然可再生资源用作制备表面活性剂的原料,最大限度地降低表面活性剂中的有毒物质,使其符合安全和绿色环保的要求。高分子表面活性剂、仿生表面活性剂、反应型表面活性剂、元素表面活性剂及生物表面活性剂等特殊表面活性剂的合成、性质与应用成了研究热点。

在表面活性剂性能研究方面:随着表面活性剂工业的发展,表面活性剂科学的基础研究也愈来愈深入,已由传统的界面化学进入到分子界面化学。例如,表面活性剂溶液的相行为;表面活性剂结构与性能的关系;利用激光及中子散射研究微乳、胶束及液晶的微结构;选择性增溶、表面解离、表面改性、胶束催化、单分子膜;混合表面活性剂体系、表面活性剂复配原理、表面活性剂拓扑学、表面活性剂的绿色化学等。这些研究使表面活性剂科学的理论更为丰富,将为表面活性剂工业提供性能更好、成本更低的新产品创造条件,促使表面活性剂工业有更大的发展。

在表面活性剂应用研究方面:表面活性剂除大量应用于日用化学工业领域外,在纺织印染、化纤工业、石油开采、化工、建材、冶金、交通、造纸、水处理、农药乳化、化肥防结块、油田化学品、食品、胶卷、制药、皮革和国防等各工业领域中的应用也越来越广泛。未来表面活性剂的应用研究将主要集中在高技术领域,如能源、煤炭、石油开采、机械加工、电子加工、新材料等。