什么是TPU?
ThermoPlastic Urethane
熱塑性聚氨酯彈性體
TPU是一種綠色環保的新型高性能彈性體材料，屬于聚氨酯下屬熱塑性彈性體的一個分支材料。由二異氰酸酯、大分子多元醇、擴鏈劑（低分子二元醇）三類基本原料聚合而成的高分子材料。
兼具橡膠與塑料的性能，與其它類型橡膠及塑料相比擁有能耗低、污染小等明顯優點，能有效替代PVC、橡膠、EVA、硅膠等傳統材料；能夠采用多種常規的塑料加工辦法成型，如注塑、擠出、流延、壓延、吹塑等，廢棄后可重復加工利用，且在堆肥狀態下能夠自動降解，對環境不導致任何污染。符合循環經濟和可連續發展的需求，是將來新材料的重點發展方向之一，市場容量巨大。
經過獨特分子結構設計、特殊理學/化學共混改性等手段、以及材料的形貌掌控技術，賦予TPU以高強度、高耐寒、高耐磨、環保阻燃、耐水、耐油、耐霉菌等優異性能，被廣泛應用于國防軍工、電子電器、石油化工、資源勘探、醫療衛生、運動裝備等高端制造行業，是關聯產業轉型升級的關鍵材料。
TPU的發展歷程
照片源自：美瑞新材招股說明書
TPU最早由德國拜耳機構于1958年研制成功。隨后，德國巴斯夫、美國諾譽、陶氏化學等化工企業亦相繼研制成功。20世紀70年代，日本引進德國TPU生產設備。隨后，TPU生產技術從日本傳入臺灣。中國大陸從20世紀80年代起始接觸TPU生產技術，但始終未實現開發與工藝上的突破。90年代以后，隨著市場對TPU材料的需要增長，在歐美、臺資企業進入大陸后，大陸有些企業起始進行TPU的生產及營銷。
生產原材料
TPU屬于是石油化工的下游制品：生產TPU需要多元醇、MD、BDO、己二酸、乙二醇等原材料，這些原材料都是石油衍生品或副制品，其價格會受到宏觀經濟原因及石油價格波動的影響。
結構類型
PU是由于軟鏈段與硬鏈段交互嵌段共聚形成的線型聚合物。軟段是柔性鏈段，重點影響TPU材料的彈性和耐低溫性能；硬段是剛性鏈段，重點影響TPU的硬度、耐熱性能、機械性能等。軟段和硬段交替擺列，能夠賦予TPU優良的性能。按照軟段與硬段的區別能夠分為以下的類型：
資料源自：CNKI,華經情報網，華安證券科研所
TPU的生產工藝
近年來，我國TPU行業技術水平在自主創新能力方面有了顯著加強，雙螺桿反應擠出等部分技術水平已接近國際先進水平，但行業整體技術水平仍有很強的提高空間。原料配方是TPU的技術核心，聚酯二元醇中二元酸和二元醇的種類以及比例等都對TPU性能產生影響，TPU中異氰酸酯種類、以及與多元醇的匹配以及助劑的選取等亦會對TPU性能產生影響。
資料源自：
《中國聚氯酯工業協會彈性體專業委員會2005年年會論文集》、華安證券科研所
TPU材料的優點
（1） 硬度范圍廣：經過改變TPU各反應組分的配比，能夠得到區別硬度的制品，從邵氏A50～D85，跨越了橡膠和塑料的硬度，并且在全部硬度范圍內擁有高彈性和耐磨性。
（2） 機械性能明顯：TPU制品擁有熱塑性彈性體中較高的抗張強度、良好的彈性和抗沖擊性能，以及優異的耐磨性能，綜合機械性能在熱塑性彈性體中較為明顯，優良顯著。
（3） 耐高/低溫：TPU的玻璃化轉變溫度低，尤其是聚醚型TPU的玻璃化轉變溫度達到-60oC以下，能夠在低至-40oC環境中依然保持良好的柔順性和其他理學性能；常規聚酯型TPU可在-25o環境中長時間運用。同期，TPU擁有非常好的耐熱穩定性，常規TPU可在80oC以下環境中長時間運用，部分制品可在120oC環境中長時間運用。
（4） 加工性能好：TPU可采用常規的熱塑性材料的加工辦法進行加工，如注塑、擠出、壓延、流延、吹塑、粉末燒結等。
（5） 環保性能明顯：TPU從化學形成方向重點分為聚酯、聚醚兩種類型。聚醚型TPU擁有較強的抗水解性和抗微生物性，而聚酯型TPU因有較強的水解性和微生物降解性，其自然降解性和環保特征較為顯著，在特定要求下可在數月內完全分解。
（6） 可塑性強：TPU與某些高分子材料如TPE、PA、POM、PC、PVC等共混改性，能夠得到性能互補的聚合物合金，改善其他材料的彈性、耐磨性、抗沖擊性能等；同期可經過添加阻燃劑、抗靜電劑、導電劑等，賦予材料阻燃、抗靜電、導電等特殊性能，從而拓寬應用行業。
（7） 可設計性強：因為TPU的原材料多元醇、擴鏈劑、異氰酸酯的多樣性，以及非常寬的配方可調節性，TPU制品的差異化和可設計性強，可按照客戶的詳細需要而定制研發。
（8） 高透明：在所有熱塑性彈性體材料中，熱塑性聚氨酯彈性體在透明度方面性能優異，這一透明度特性賦予了TPU材料更加多的可設計特殊，用于制備透明的玩具、裝飾品、鞋服等個人消費品以及管材、薄膜等工業透明品等行業，透明性優良顯著。
（9） 耐油/耐水性能：相比傳統的丁腈橡膠和其它彈性體材料，TPU擁有優異的耐油性能，可應用于對耐油性有高需求的汽車、工業傳送、液壓、傳動、密封等行業，擁有極好的耐油壽命；同期，聚醚型TPU擁有優異的耐水、耐菌性能，能夠用于傳送或儲運等有水的工作環境中，以及戶外用品等高濕度工作環境中。
（10） 耐候性能：TPU材料良好的耐高、低溫性能和耐水、耐菌、抗老化和抗UV性能，統叫作為耐候性能，可用于眾多戶外消費品和工業品的生產。
TPU的行業分析
產業鏈
TPU行業上游原材料重點來自石油、煤衍生品或副制品，包含MDI、多元醇、BDO、己二酸、EDO等重點原材料。中游為聚氨酯，TPU屬于聚氨酯彈性體的一種，處在石油化工的下游制品，更為接近終端的消費市場。在日用消費品、工業生產、醫療健康、國防軍工等多個百姓經濟行業需要連續增多，下游覆蓋行業非常廣闊，持有龐大的消費市場。
資料源自:美瑞新材招股說明書
全世界TPU產量規模
數據源自：立鼎產業科研中心
2016年全世界TPU產量為86.1萬噸，2020年增長至109.2萬噸。2020年TPU全世界產量109.2萬噸，橡膠全世界產量1,278.2萬噸，PVC全世界產量5,425.9萬噸?；诹己玫男阅?span style="color: green;">優良和環保優良，TPU能有效代替PVC、橡膠、EVA和硅膠等傳統材料。與以上可替代類似材料產能產量相比，TPU產量仍較小，將來替代增漲空間巨大。
全世界TPU材料行業消費狀況
數據源自：立鼎產業科研中心
TPU全世界消費占比以亞太地區為主，亞洲和澳洲市場增速最快。從全世界范圍看，TPU需要差異化很強，2020年亞太地區TPU消費占比為60.3%，北美地區消費占比17.7%，歐洲地區消費占比16.8%，其他地區消費占比5.2%。
亞洲和澳洲地區的TPU消費增速高于全世界平均增速，歐美地區TPU消費增速與全世界TPU消費水平增速相當，非洲以及南美地區對TPU消費增速最低。將來全世界TPU的市場增速仍以亞洲以及歐美等地區為主。
中國TPU材料行業狀況
數據源自：天天化工網
2016年，我國TPU消費量32.1萬噸，2021年，TPU消費量已然達到60.2萬噸，2022年，受宏觀環境影響終端消費疲弱，加上TPU上游原料價格處在歷史較高水平，國內TPU消費量同比下降5.48%，降至56.9萬噸。2017-2022復合增長率達到10.4%，已然占據全世界TPU市場的消費大戶。在低端市場TPU材料在取代PVC、EVA等材料，高端市場是產業轉型升級的關鍵材料，市場前景廣闊，預計到2026年其消費量將達到90萬噸上下，將來五年年復合增長率在10%上下。
面對TPU巨大的消費市場和廣闊的市場前景，跨境企業如：美國路博潤、美國亨斯邁、德國科思創、德國巴斯夫等紛紛在我國新建或擴建生產基地，我國TPU企業面臨著很強的競爭壓力。
中國TPU材料行業的頭部企業和行業競爭格局
日前國內TPU生產企業重點分為三種類型：
第1類：以萬華化學、華峰化學為表率的持有MDI、多元醇或己二酸等重點原材料規?；a能力的化工企業。這類企業的特點是持有渾厚的化工生產基本、產業鏈長、整體規模大，擁有顯著的成本優良，業務行業亦不限于TPU行業。
第二類：以美瑞新材為表率的專注于TPU的開發生產，并以技術創新和專業服務為核心的企業。這類企業成長快速，技術實力較強，在市場研發、客戶服務等方面表現出競爭優良，在細分市場發展較快。
第三類：是數量眾多的小型企業，制品單1、技術含量低、生產環境存在區別程度的安全或環保問題，這類企業競爭力相對不足。
數據源自：率捷咨詢
但從整體上看，我國TPU生產企業大多屬于小型或微型企業，技術研發能力薄弱、生產分散、自動化水平低、規模生產能力不足、缺乏核心競爭力，重點制品集中在技術含量低、競爭激烈的中低端制品市場。
TPU材料的重點應用行業
數據源自：美瑞新材招股說明書
將來TPU材料的增長行業
1）頁巖油氣橡膠軟管
頁巖油氣開采是橡膠軟管行業的重要下游行業。因為頁巖油氣開采擁有高難度、高繁雜性，頁巖油氣管材對制品性能需求極高，如抗壓性、耐磨性、耐腐蝕性、抗撕裂等方面的需求極高，TPU材料能夠滿足行業管材需要。頁巖油氣開采行業的快速發展有利于助力TPU管材市場的興旺和長足發展。按照國家能源局數據表示，2022年頁巖氣產量達到240億立方米，較2018年增多122%。
2）TPU薄膜
3）中高端鞋材
中國做為世界上最大的鞋類生產和出口國，運動鞋市場保持相對快速的增長，近5年年均復合增長率達到近18%。
與傳統鞋底材料相比，TPU材料性能更佳，擁有卓越的回彈性、減震性，被廣泛用于鞋大底、鞋中底、氣墊、鞋飾、鞋面紗線等，因此呢鞋材是TPU下游應用第1大市場，2021年占比高達31%。將來，隨著技術進一步成熟，全鞋采用TPU材料將在鞋類行業掀起新熱潮，帶動TPU發泡鞋底材料需要放量。
電線電纜
4）電線電纜
（1） 傳統的電線電纜
2021年敗興我國電線電纜行業市場預測規模如下：
數據源自：前瞻產業科研院
電線電纜的傳統重點原材料為銅、鋁等金屬材料以及橡塑材料，其中橡塑材料占比達20%。隨著環保政策持續收緊，線纜料回收、降解將作為一個巨大的問題，而TPU材料做為一種可降解材料，有得天獨厚的優良，能夠對原來的材料進行替代；同期，擁有高附加值的特種電纜制品比例亦將持續增多，而做為優秀的護套絕緣材料的TPU線纜勢必將得到電線電纜市場份額的，將來TPU材料在線纜行業的用量將持續增長。
（2） 新能源汽車配套的電線電纜
隨著新能源汽車市場迎來高速發展期，配套設備充電樁需要旺盛，充電基本設備進入快速發展周期：按照中國電動車充電基本設備促進聯盟統計數據暗示，截止2023年5月我國充電設備累計數量為635.6萬臺，同比2022年5月份增多77.5%。2023年1-5月，充電基本設備增量為114.7萬臺，新能源汽車銷量294.0萬輛，充電基本設備與新能源汽車繼續快速增長，樁車增量比為1：2.6。
由于長時間戶外運用且拖拽頻繁，新能源汽車充電樁線纜對材料性能的需求比較高，我國針對充電樁線纜制定了專門的檢測標準GB/T33594，對線纜護套材料種類、性能做了知道規定，日前我國市場重點采用TPU和TPE材料。TPE材料的耐熱性、強伸性、耐候性、耐油性及耐磨性相對TPU存在必定差距，因此呢將來TPU替代空間非常廣闊。
綜上所述，在將來新能源汽車市場滲透率持續加強，配套基本設備持續完善的趨勢下，電線電纜應用行業對TPU材料的需要將得到進一步釋放。
綜述
盡管TPU材料在中國的發展時間僅有40余年的時間，在制品配方、生產工藝等方面與行業領先的跨境企業存在必定的差距。但經太多年的發展，中國的技術逐步完善，TPU制品的種類和產量都有了顯著進步，無論是產量還是銷量都在全世界TPU材料市場上霸占著重要的地位?；赥PU優秀的可拓展性和寬廣的可應用性，將來市場前景廣闊。
政策法規
隨著社會對節能、環保、可連續發展注重程度的持續加強，國家積極引導、支持新材料行業的發展，以帶動材料工業的轉型升級。彈性體制造屬于國家戰略性新興產業，TPU屬于國家重點制品和服務，始終受到國家關聯產業政策的支持。TPU做為有望替代PVC、橡膠、EVA、硅膠等傳統材料的新型環保材料，受到國家政策的重點關注與扶持被加入《戰略性新興產業歸類（2018）》重點制品和服務目錄。其他關聯偵測內容如下：
資料源自：
華安證券科研所、行業經濟科研網、智研咨詢、中國產業信息網、天天化工網、前瞻性產業科研院、美瑞新材招股說明書、中國電動車充電基本設備促進聯盟、中國公安部、率捷咨詢、立鼎產業科研中心、天天化工網、《中國聚氯酯工業協會彈性體專業委員會2005年年會論文集》、華經情報網、CNKI等。
參考文獻
《國內外熱塑性聚氨酯材料的技術和應用發展》作者：陳斌
《國內外聚氨酯行業情況分析科研》作者：秦穎
《熱塑性聚氨酯彈性體技術與市場發展近況》作者：黃茂松
《耐低溫熱塑性聚氨酯彈性體的合成及其性能科研》作者：耿燕斐
化學推進劑與高分子材料，《聚氨酯彈性體的新發展》作者：李汾
