一、PVP概述

1、定義及分類

     聚乙烯吡咯烷酮(PVP)是由N-乙烯基吡咯烷酮(NVP)在一定的條件下聚合生產(chǎn)的非離子型高分子化合物。PVP有液態(tài)和固態(tài)兩種不同的形式，最常見的是粉末、水溶液和有機(jī)溶液。PVP最早由巴斯夫在1938年發(fā)明，因其生理學(xué)上類似人體血漿蛋白的高分子聚合物，二戰(zhàn)時(shí)期曾一度被用作血漿的替代物。PVP具有優(yōu)異的無識(shí)別結(jié)果學(xué)穩(wěn)定性、低毒性、成膜性等優(yōu)點(diǎn)，作為助劑、添加劑、輔料應(yīng)用需求較高，是一種應(yīng)用廣泛的精細(xì)化工產(chǎn)品，在醫(yī)藥、紡織、化工、飲料、日化等多個(gè)領(lǐng)域得到應(yīng)用。

     K值是決定PVP各種性能的重要因素。K值指用聚合物稀溶液的黏度測定值計(jì)算而得的數(shù)值，與聚合度或分子的大小有關(guān)，-般而言，K值越大，分子量越大，其粘度越大，粘接性越強(qiáng)。PVP主要產(chǎn)品品種及規(guī)格按分子量可分黏度級(jí)別為K15、K30、K60、K90。PVP目前可分為工業(yè)級(jí)、化妝品級(jí)、食品級(jí)和醫(yī)藥級(jí)四種，工藝難度、技術(shù)要求以及售價(jià)逐級(jí)提高。

2、合成工藝

     PVP的合成工藝包括乙炔法和γ-丁內(nèi)酯法。乙炔法工藝成熟，是目前主流的生產(chǎn)工藝。乙炔法以乙炔、甲醛等為起始原料，先合成1,4-丁二醇(BDO)，再經(jīng)過催化脫氫成環(huán)、氨解、炔加成等反應(yīng)最后得到PVP單體NVP。乙炔法是最早也是迄今比較完善的合成NVP方法。乙炔法生產(chǎn)NVP工藝的主要優(yōu)點(diǎn)是工藝成熟、原料便宜易得，適合大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)等；另外，乙炔法具有工藝流程長、固定資產(chǎn)投資大、操作條件要求嚴(yán)格、主要的原料乙炔存在爆炸危險(xiǎn)性等特點(diǎn)。因此，需要具備一定的規(guī)模、較高的管理水平、控制技術(shù)、研發(fā)實(shí)力、完善的銷售網(wǎng)絡(luò)和售后服務(wù)的企業(yè)才能選擇這種方法。

     γ-丁內(nèi)酯法收率較低，更適合中小型企業(yè)。γ-丁內(nèi)酯法是指由γ-丁內(nèi)酯與乙醇胺反應(yīng)生成胺解產(chǎn)物羥乙基吡咯烷酮(NHP)，然后NHP在脫水催化劑的存在下直接或間接脫水生產(chǎn)目標(biāo)單體NVP的方法。γ-丁內(nèi)酯直接脫水法需要較高的溫度(350-400℃)，能耗較高，而且目前一直缺乏理想的脫水催化劑，限制了該工藝方法的發(fā)展。γ-丁內(nèi)酯間接脫水法則存在生產(chǎn)過程中產(chǎn)生具有毒性和刺激性副產(chǎn)物、生產(chǎn)工藝涉及到有害物質(zhì)吸收，工藝變得復(fù)雜，不易控制的問題，而且普遍設(shè)備利用率低，NVP收率與乙炔法相比較低。

二、PVP行業(yè)發(fā)展背景

     從技術(shù)角度看，PVP的制備包括單體NVP的合成和聚合物PVP的合成。在單體NVP的合成過程中的關(guān)鍵技術(shù)是單體合成技術(shù)和單體提純技術(shù)；而聚合物PVP的合成過程中的關(guān)鍵技術(shù)則是聚合技術(shù)和干燥技術(shù)。

三、PVP產(chǎn)業(yè)鏈

     1、產(chǎn)業(yè)鏈

     PVP行業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈上游包括乙炔或電石、γ-丁內(nèi)酯、氨水及其他產(chǎn)業(yè)，PVP行業(yè)處于產(chǎn)業(yè)鏈中游，下游應(yīng)用較廣泛，主要包括日用化工、醫(yī)藥、食品飲料、材料及新能源領(lǐng)域等。

     2、產(chǎn)品成本結(jié)構(gòu)

     從成本結(jié)構(gòu)來看，PVP產(chǎn)品價(jià)格主要受原材料價(jià)格的影響，據(jù)新開源年報(bào)，其PVP系列產(chǎn)品2021年原材料成本占比超60%，主要原材料為BDO，單耗為1.0左右。

     3、下游需求結(jié)構(gòu)

     從下游需求來看，醫(yī)藥行業(yè)和日化行業(yè)是PVP產(chǎn)品的主要應(yīng)用領(lǐng)域。2018年醫(yī)藥行業(yè)和日化行業(yè)合計(jì)占比約75%，其中醫(yī)藥占比為36.46%，2021年，受新能源領(lǐng)域的影響，新能源領(lǐng)域占比提高至10%，醫(yī)藥占比為30%。PVP應(yīng)用領(lǐng)域不斷擴(kuò)展是促進(jìn)PVP行業(yè)發(fā)展的重要因素。

四、PVP行業(yè)現(xiàn)狀

     1、市場需求量

     從市場需求量來看，據(jù)《CHEMICALPROFILE:PVP》統(tǒng)計(jì)，2013年全球PVP產(chǎn)能為7.63萬噸/年，各類PVP的需求為6.75萬噸/年，預(yù)計(jì)到2018年，全球需求將以每年5.3%的速度增長，以此增速計(jì)算的2021年全球PVP需求量為10.2萬噸。

     2、PVP價(jià)格

     具體從PVP價(jià)格來看，目前PVPK30國內(nèi)最新市場報(bào)價(jià)約為7萬元/噸。2021年末國外PVP市場報(bào)價(jià)約9000美元/噸。據(jù)新開源公司公告，其主要產(chǎn)品PVP平均價(jià)格與前期相比沒有太大波動(dòng)，2022年上半年新開源PVP產(chǎn)品銷售均價(jià)約7-8萬元/噸，相比去年同期的約5-5.5萬元/噸同比增長約45%。

     3、上游主要原材料產(chǎn)能產(chǎn)量

     從上游主要原材料BDO產(chǎn)能產(chǎn)量來看，據(jù)統(tǒng)計(jì)，2021年我國BDO產(chǎn)能215.9萬噸，產(chǎn)量為174.68萬噸，2022-2024年擬投產(chǎn)產(chǎn)能達(dá)374.4萬噸，預(yù)計(jì)未來BDO市場競爭激烈，供應(yīng)偏緊格局有望持續(xù)改善。

     4、傳統(tǒng)領(lǐng)域應(yīng)用

     從下游醫(yī)用領(lǐng)域來看，PVP的優(yōu)良理化特性以及其優(yōu)良的生理相容性，在藥用輔料上的作用日顯重要。PVP作為藥用輔料在醫(yī)藥中可起到片劑粘合劑、增溶作用、包衣片、共沉淀及研碎、緩釋劑、崩解劑等作用。

     從日化領(lǐng)域來看，PVP的C-N-C-O基團(tuán)結(jié)構(gòu)和蛋白質(zhì)相似，因而與皮膚和發(fā)須有很好的親和性，能形成透明的薄膜，光亮，而且容易用水洗脫，無刺激、不過敏，對(duì)頭發(fā)和皮膚具有良好的保護(hù)作用。PVP具有良好的表面活性劑性能，可作為膏霜和乳液的乳化穩(wěn)定劑，并能有效維持香波和沐浴產(chǎn)品的泡沫穩(wěn)定性。交聯(lián)PVP具有消炎、去毒、鎮(zhèn)痛作用，將它用于護(hù)膚制品中，能鎮(zhèn)痛并減少刺激，對(duì)皮膚發(fā)紅、紅斑、痔瘡有治療作用。

     5、新應(yīng)用領(lǐng)域

     PVP可用作鋰電池電極的分散劑和導(dǎo)電材料加工助劑，根據(jù)新開源公司公告，在新能源電池領(lǐng)域PVP的用量為1GWh約用15噸，主要采用工業(yè)級(jí)的PVP K30。據(jù)高工鋰電GGII預(yù)測，2025年全球動(dòng)力電池出貨量將達(dá)1550GWh，儲(chǔ)能電池出貨量達(dá)476GWh。基于新型消費(fèi)電子市場高增速，傳統(tǒng)3C消費(fèi)電子單位容量增加，假設(shè)全球消費(fèi)電子鋰電池出貨量年平均復(fù)合增速為10%,2025年出貨量將達(dá)183.2GWh。根據(jù)以上分析，假設(shè)鋰電池領(lǐng)域PVP的用量為1GWh約用15噸，則2022年鋰電池用PVP年需求量將達(dá)1.16萬噸，2025年將達(dá)3.31萬噸。

五、PVP行業(yè)競爭格局

     1、行業(yè)集中度

     從行業(yè)集中度來看，PVP市場集中度高。相關(guān)數(shù)據(jù)顯示，巴斯夫和亞什蘭作為龍頭企業(yè)，2019年CR2企業(yè)市場份額為64.73%。其他重要參與者包括博愛新開源，日本觸媒，南杭藥業(yè)，2019年CR5企業(yè)的收入份額達(dá)到78.08%。

     2、行業(yè)主要參與者

     從行業(yè)參與者來看，目前PVP全球產(chǎn)能約10.71萬噸/年，其中國外產(chǎn)能約5.01萬噸/年，國內(nèi)產(chǎn)能約5.7萬噸/年。巴斯夫和亞什蘭作為全球行業(yè)龍頭企業(yè)，PVP產(chǎn)能約2.48萬噸/年和2.1萬噸/年。新開源作為國內(nèi)PVP行業(yè)龍頭，產(chǎn)能1.3萬噸/年，2萬噸/年NVP及PVP新增產(chǎn)能在建,預(yù)計(jì)2023年一期1萬噸/年產(chǎn)能投產(chǎn)。

六、PVP行業(yè)壁壘

     PVP行業(yè)門檻較高，進(jìn)入PVP行業(yè)主要有技術(shù)壁壘、政策壁壘、市場準(zhǔn)入壁壘和銷售渠道壁壘，這將影響PVP產(chǎn)能擴(kuò)張。

七、PVP行業(yè)發(fā)展趨勢

     隨著新能源行業(yè)的不斷發(fā)展，PVP在新能源行業(yè)的應(yīng)用被逐漸開發(fā)。目前PVP主要可應(yīng)用于鋰電池，PVP可用作鋰電池電極的分散劑和導(dǎo)電材料加工助劑、PVP能夠顯著改善碳納米管在水、有機(jī)溶劑和其他基體中的分散性能。同時(shí)，研究表明，采用PVP對(duì)鈉離子電池用PEO聚合物電解質(zhì)改性可以大幅提高電導(dǎo)率。隨著技術(shù)不斷發(fā)展，預(yù)計(jì)未來PVP將在更多新興領(lǐng)域得到應(yīng)用。