張紅梅 整理
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張紅梅 整理
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【本期導讀】表面活性劑的石油基原料直鏈α-烯烴的生產能力擴大,一種可替代棕櫚油的可持續性原料海藻油有望實現工業化,已工業化的生物基表面活性劑與功能助劑的品種正在逐步增加,表面活性劑主要應用領域(清洗、三次采油)的市場呈現增長趨勢。
據Markets and Markets的最新報告:到 2019年,三次采油化學品市場有望達到1.5035億美元,2014-2019年的復合年增長率為7%。該報告討論了不同地區的市場差異與趨勢,預測了2019年的市場前景。三次采油化學品市場分析包括以下幾方面:第一,原料來源(石油基,生物基);第二,類型(表面活性劑、水溶性聚合物、聚合物凝膠、生物聚合物、堿性化合物);第三,技術(聚合物驅、表面活性劑/聚合物二元復合驅、堿/表面活性劑/聚合物三元復合驅);第四,應用(陸地、海上)。從地區來看,2013年北美是三次采油化學品市場份額最大的區域,預計2019年該區域的市場份額依然最大,2014-2019年的復合年增長率為8%。從驅油技術來看,2013年聚合物驅的市場份額最大,這種趨勢將持續至2019年;表面活性劑/聚合物二元復合驅位居第二。
據Transparency Market Research(TMR)的報告,2013年全球的脂肪酸酯(FAEs)市場額為17.0億美元,2020年有望達到22.4億美元,2014-2020年的復合年增長率為4.1%。從銷售量來看,2013年全球脂肪酸酯的總銷售量為108.8萬噸,主要品種為:中等鏈長的甘油三甘酯、硬脂酸單甘油酯、棕櫚酸異丙酯。此外,還包括多元醇、乙二醇和蔗糖酯。個人護理品、化妝品、潤滑油、食品、表面活性劑均為脂肪酸酯的主要應用領域。個人護理品和化妝品是脂肪酸酯的主要應用領域,同時也被預期為消費量增長最快的領域,這主要是由于全球化妝品、面霜和洗液需求量增加所致。食品是脂肪酸酯最大的應用領域,主要是脂肪酸酯在食品中的應用廣泛,如用作增稠劑和乳化劑。2013年,北美是全球最大的脂肪酸酯消費市場,歐洲約占20%,亞太地區位列第二,且增長速度最快。脂肪酸酯市場的主要制造商為:美國嘉吉(Cargill)、德國贏創(Evonik Industries)、吉隆坡甲洞集團公司(KLK OLEO)、寶潔(Procter & Gamble Chemicals)、 印度埃斯特爾化學品公司(Estelle Chemicals)、 Faci Asia Pacific、 印度Fine Organics 和比利時Oleon。
據統計,美國清洗劑產品的市場額為233億美元,化妝品和美容產品的市場額為380億美元,酒類飲料280億美元,煙草160億美元。與2011年相比,2014年的市場額同比降低了0.9%,但2011-2014年的年復合增長率(CAGR)為0.7%。美國消費者購買清潔產品的平均消費額為231美元/年。然而,清洗劑領域受到以下因素的影響:對醫療保健的需求量增大、能源費用增加、稅收增加、福利減少、家庭債務管理等。上述因素使得家庭傾向于購買更實用的產品。同時,可以觀察到,一元店的年增長速度達到2.4%。據Daymon所做的全球網上調查結果顯示,歐洲89%的消費者對私人品牌的購買力提高了15%。2007-2012年,全球私人品牌增長了24%,2012年消費額達到3520億美元。在美國,私人品牌的市場份額為17.4%,英國為40.8%,瑞士為45%,捷克為18.4%,瑞典為20.2%。據報道,美國私人品牌的市場份額正在逐漸增加,88%的美國消費者發現私人品牌優于大眾品牌。事實上,72%的消費者更喜歡私人品牌。在2013年的消費者調查評比中,位于前15的洗滌劑產品中有7個屬于私人品牌。
英力士(Ineos)集團位于美國墨西哥海灣(US Gulf Coast )生產直鏈α-烯烴的新工廠的工程設計已完成,預計2017年三季度建成,生產能力為35萬噸/年。該公司在加拿大Joffre,AB的直鏈α-烯烴生產廠產能在2014年擴大了10%,正在考慮進一步擴大。
南非沙索公司在美國Westlake,LA投資81億建設一個生產能力為150萬噸/年的乙烯裂解裝置。
在最近召開的歐洲ICIS表面活性劑會議上,比利時Ecover公司的Tom Domen介紹了該公司生產天然清洗劑的四大指導原則,即:有節制地使用自然資源、生化過程控制、進化設計、創建可恢復的生態循環。Solazyme公司的生物技術平臺促使微藻類成為可持續性的油脂原料。經馴化的單細胞微藻類的含油量可以高達80%以上,而未經馴化的單細胞微藻類的含油量僅為5%~10%,而且,可以根據不同的終端應用進行調整。海藻可以用不同的原料進行培養,包括甘蔗(如:Solazyme公司在巴西的工廠),以及廢水, 這使得油的生產脫離了地理條件的限制,如棕櫚油和椰子油。根據Domen提出的數據,一旦實現商業化生產,Solazyme公司位于巴西的工廠生產的海藻油將極大地推進可持續化的進程,而且與植物基油相比,溫室氣體足跡以及水消耗量明顯降低。
Minasolve公司已經開始工業化生產生物基1,2-戊二醇。這種新型的多功能原料是一種皮膚保濕劑,其物化性能與石化基1,2-戊二醇類似。該產品以玉米芯、甘蔗渣等農業廢棄物為原料制備,具有抗菌性和增溶性。另外,Minasolve公司還推出了一款最新研制的抗菌液,該抗菌液可以使有機或天然化妝品在不使用傳統防腐劑的情況下保存。MinaSolve Green B:生物基來源,產品已獲COSMOS認證。MinaCare Pentiol Green+:賦予皮膚與甘油相當的保濕效果。
Naturex公司在2015年舉辦的歐洲化妝品原料展上推出Sapnov天然表面活性劑,這種表面活性劑是從皂樹中提取的天然發泡劑。Sapnov是一種水溶性的非離子表面活性劑,其性能遠優于合成表面活性劑。這種原料易溶于傳統溶劑,適用的pH值范圍廣,在高鹽含量下具有良好的穩定性。Sapnov除了具有純天然性質外,還具有其他普通表面活性劑沒有的特性。口腔上皮細胞體外測試表明,Sapnov能夠使與炎癥有關的白介素8的顯示度減少52%。
Perstorp公司已經按計劃投產戊醛和2-丙基庚醇(PVC增塑劑的重要原料)以及相關化學品。依照投資規模,Perstorp公司oxo總能力已達到15萬噸/年,成為為數不多的品種最全的增塑劑供應商之一。除內部使用外,Perstorp公司還對外提供異癸醇,該醇可用于制備表面活性劑、粘合劑、潤滑油和增塑劑。利用新建設的oxo工廠,Perstorp公司將來還可以提供用于潤滑劑和制藥行業的正戊酸。
據全球行業分析公司報告稱,到2020年全球化妝用化學品市場將達到300億美元。該報告按照以下產品分類進行市場分析:清洗劑和泡沫劑、潤膚劑和保濕劑、香料、加工助劑以及特殊添加劑。從人均有機和天然化妝品的消費量可以看出,美國是全球最大的市場。受中產階級人口增加、生活水平提高和化妝品品牌全球化等因素的影響,發展中地區(如亞太地區和拉丁美洲)將為市場增長提供動力。特殊添加劑,包括調理劑和防腐劑,代表了市場的主導部分。潤膚劑和保濕劑的市場增長最快。本報告所涉及的主要生產商為:阿克蘇諾貝爾表面化學、亞什蘭、巴斯夫、科萊恩國際、陶氏化學、科寧、伊士曼化工、贏創工業、帝斯曼、寶潔與蘇威等。
按預定計劃,到2015年底全氟化合物應被逐步淘汰。為防止被淘汰的全氟化合物重返未經審查的市場,美國環境保護局(EPA)建議對長鏈全氟烷基羧酸鹽化合物采用顯著新用途規則(SNUR)。根據該規則,所有進口商和國內生產商在進口、生產或加工該類化學品時,需要至少提前90天提交一份通知到EPA。EPA將審查這類化合物的新用途,從而限制其生產或進口。另外,其他全氟化合物的SNUR也已經頒布,這些化合物包括全氟烷基磺酸鹽和全氟辛基磺酸鹽。
美國Arizona大學創辦的 GlycoSurf公司獲得了新型糖脂化學合成技術的獨家使用權。這項技術可用于合成系列無毒、可降解的糖基表面活性劑,是石油基表面活性劑最理想的綠色替代物。GlycoSurf利用新技術生產的生物基表面活性劑(如鼠李糖脂)純度可達95%以上(通常可達99%),生產工藝成本更低,而且比現有技術的產量高。
TeeGene生物科技公司已經開發出獨特的菌種用于生產生物表面活性劑。該公司獨特的生物表面活性劑生產方式使其有能力規模化生產,從而滿足化妝品、生物制藥、原油開采、污染減少、食品加工等行業的需求。2013年歐洲生物表面活性劑市場估值約為5.11億歐元,約占全球需求量的一半,預計到2030年歐洲市場將達到8億~18億歐元。
德國贏創公司的兩項含生物基表面活性劑的配方專利申請獲得批準,分別是:US20140349902,含有生物表面活性劑的洗發水和沐浴露配方;CA2847909,含有鼠李糖脂和雙鼠李糖脂的紡織品洗滌劑配方。
歐萊雅公司申請的配方專利(US8,663,667)于2014年3月4日獲得授權,該配方包含糖硅表面活性劑、聚胺、超支化多元醇、凝膠劑、至少一種極性改性聚合物、著色劑和水。糖硅表面活性劑含量占總配方的1%~10%。丙烯或乙烯-順丁烯二酸酐共聚物為常用的極性改性共聚物,含量約占總質量的5%~15%。聚胺化合物可以是殼聚糖或者聚乙酰胺/甲酰胺,占總質量的0.5%~5%。多糖(如羥乙基纖維素、纖維束季銨鹽和十六烷基羥乙基纖維素)是良好的增稠劑,占總質量的1%~4%。配方中還可以添加揮發性烴類、環體硅氧烷和染料。該專利配方可以應用于易鋪展、穩定和包含不溶物的防水材料中。
Innospec功能化學品公司推出一款新產品Chemsil K-12,該產品為聚二甲基硅氧烷PEG-10/15交聯聚合物和二甲聚硅氧烷的自乳化混合物。該產品可用于硅包水乳液,在水含量達到90%且不加乳化劑的情況下,該乳液依然保持穩定。
Gelest公司推出新產品SiBrid DE-15(聚二乙基硅氧烷),這是一類用于彩妝和護膚產品中的具有鋪展和增滑性質的潤膚劑。Gelest公司還推出了TM-081(辛甲基聚硅氧烷),該產品配伍性好,具有干爽、增滑和顏料潤濕性能,非常適合持久性眼影、唇膏等方面的應用。
基于最近對環聚二甲基硅氧烷的爭議,硅酮的替代產品開始上市。例如Dr Straetmans公司推出的Dermofeel MCT(三辛酸甘油酯)、Dermofeel BGC(二辛酸/二癸酸丁二醇酯)和Dermofeel TC-7(三庚酸甘油酯)。Dermofeel MCT可以用做天然化妝品中的油性成分。Dermofeel BGC是防紫外線的良好溶劑,特別適合用于防曬霜和嬰兒護理產品中。Dermofeel TC-7是另一種防紫外溶劑,可用于天然化妝品的油包水和水包油乳液中。
歐萊雅公司申請的配方專利(US8,663,667)于2014年3月4日獲得授權,該配方包含糖硅表面活性劑、聚胺、超支化多元醇、凝膠劑、至少一種極性改性聚合物、著色劑和水。糖硅表面活性劑含量占總配方的1%~10%。丙烯或乙烯-順丁烯二酸酐共聚物為常用的極性改性共聚物,含量約占總質量的5%~15%。聚胺化合物可以是殼聚糖或者聚乙酰胺/甲酰胺,占總質量的0.5%~5%。多糖(如羥乙基纖維素、纖維素季銨鹽和十六烷基羥乙基纖維素)是良好的增稠劑,占總質量的1%~4%。配方中還可以添加揮發性烴類、環體硅氧烷和染料。該專利配方可以應用于易鋪展、穩定和包含不溶物的防水材料中。
Innospec功能化學品公司推出一款新產品Chemsil K-12,該產品為聚二甲基硅氧烷PEG-10/15交聯聚合物和二甲聚硅氧烷的自乳化混合物。該產品可用于硅包水乳液,在水含量達到90%且不加乳化劑的情況下,該乳液依然保持穩定。
Gelest公司推出新產品SiBrid DE-15(聚二乙基硅氧烷),這是一類用于彩妝和護膚產品中的具有鋪展和增滑性質的潤膚劑。Gelest公司還推出了TM-081(辛甲基聚硅氧烷),該產品配伍性好,具有干爽、增滑和顏料潤濕性能,非常適合持久性眼影、唇膏等方面的應用。
基于最近對環聚二甲基硅氧烷的爭議,硅酮的替代產品開始上市。例如Dr Straetmans公司推出的Dermofeel MCT(三辛酸甘油酯)、Dermofeel BGC(二辛酸/二癸酸丁二醇酯)和Dermofeel TC-7(三庚酸甘油酯)。Dermofeel MCT可以用作天然化妝品中的油性成分。Dermofeel BGC是防紫外線的良好溶劑,特別適合用于防曬霜和嬰兒護理產品中。Dermofeel TC-7是另一種防紫外溶劑,可用于天然化妝品的油包水和水包油乳液中。
Troy公司推出了TroyCare FE系列產品,這是一類專門為個人護理和化妝品定制的應用廣泛的功能助劑。TroyCare FE系列產品包括:用于防腐劑中的碘代丙炔基丁基氨基甲酸酯(IPBC)。TroyCare FE003中的IPBC含量為0.3%,TroyCare FE01中IPBC含量為1.0%,TroyCare FE02中IPBC含量為2.0%。
日前,禾大國際有限公司已經正式宣布投資1.2億英鎊(約1.7億美元)用于建設北美第一個生產100%可持續非離子表面活性劑的工廠。新工廠位于該公司在美國特拉華州新堡Atlas Point的工廠內,每年可以將1.0~1.4千萬加侖生物乙醇轉化為環氧乙烷,從而使禾大公司具有通過100%可持續環氧乙烷生產非離子表面活性劑的能力,預計新工廠于2017年投產。
在整個建設過程中,Atlas Point工廠繼續作為該公司非離子表面活性劑的主要生產基地之一。禾大公司已經聯合Scientific Design公司共同設計新工廠,Walbridge Process Engineering and Construction則作為這一項目的施工方,Middough公司主要負責工廠的施工設計。
德國Follmann公司已經開發出了一種多功能微膠囊,在微膠囊內可填充香料、活性物質或催化劑,這使得微膠囊在很多不同的產業中都可應用,如洗滌劑和清潔劑、聚合技術領域、自修復塑料、涂料和藥品。Follmann公司以前生產的膠囊是用機械方法打開的,而最新開發的膠囊可以在受熱的情況下打開,微膠囊的核/殼非常穩定,能夠在很窄的溫度范圍內釋放其包容物。膠囊可以在預先設好的溫度下打開,這一技術為洗滌劑和清潔劑工業,為聚合技術和聚氨酯的合成都提供了新的可能。