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(报告出品方/作者:中信建投证券,杨光)
一、珠光颜料属于战略新兴产业,上下游延伸成长性显著
1.1珠光颜料进入“3.0时代”,成为战略新兴产业
珠光颜料是一种模仿珍珠形成原理而发明出来的复合新材料,内核是微米级的云母薄片等基材,表层包覆多层纳米级的金属氧化膜(涂覆层)。在阳光的照射下,珠光颜料能够发出绚丽的色彩,又有天然珍珠的柔和效果,因此得名。
从历史发展历程来看,珠光颜料行业大致可划分成以下3个阶段。1.0时代:最初的珠光颜料是用天然鱼鳞制成,20世纪20年代,合成出氯化银珠光颜料,30年代为碱式碳酸铅,40年代为砷化合物,但这些珠光颜料的毒性太大。20世纪60年代,氯氧化铋珠光颜料被研究出来,但光稳定性差。2.0时代:年,美国杜邦公司以天然云母为原料,用二氧化钛包膜制得一种新型珠光颜料——云母钛珠光颜料。由于云母钛珠光颜料无毒、化学性质稳定、光稳定性好、色相丰富,因此受到市场的青睐。默克、巴斯夫等化工集团掌握先发优势,获得国际龙头地位。3.0时代:合成云母珠光颜料研制成功,环保性及使用范围大幅提升,年国内企业实现合成云母基产品自主生产,坤彩、七色等公司逐渐在国际市场崭露头角;同时玻璃片、氧化硅基等产品陆续推出,标志珠光颜料品质的提升、行业逐渐迈向高端领域。
珠光颜料是一种高档颜料,属于战略性新兴产业。根据国家发布的《战略性新兴产业分类()》,云母制品属于战略性新兴产业中的新能源材料制造以及功能性填料制造板块;云母珠光颜料属于其他新型功能材料,属于战略性新兴产业中的颜料制造板块。
相较于传统颜料有颠覆性创新,具备替代性优势。珠光颜料比传统颜料有两大颠覆性的创新:1)颠覆了传统颜料三基色的成色原理,采用了光的干涉效应原理进行成色,当白光照射到珠光颜料薄片表面时,经光线多重反射,就可以呈现出多种鲜艳夺目的干涉色,而通过控制金属氧化物薄膜的厚度可以得到不同色彩的干涉色,通过控制不同金属氧化物包覆类型可得到不同的色相,这种成色原理能有效解决颜色褪色的问题。2)珠光颜料无毒无害,更加健康环保,同时还具有堆密度低、耐光、耐热、耐候、化学性质稳定、不导电、不导磁、物理性质稳定等特点。因此,珠光颜料正在部分领域快速替代传统的有机颜料和金属颜料。
1.2上游延伸+下游需求增长,行业具备高成长性
上游原材料为基材+氧化物前体,下游涵盖多个热门消费板块,珠光颜料行业具备高成长属性。从上游来看,云母和金属氧化物前体为珠光颜料制造行业重要的原材料,中游厂商主要参与云母片等基材与氧化物的深加工及销售环节,先进的研发实力、优良的产品色泽与差异化的营销战略是珠光颜料厂商的核心竞争力。从下游来看,由于珠光颜料在物理和化学性能上的独特优势,其下游涉及的应用行业涵盖涂料、塑料、汽车、化妆品、油墨、皮革、陶瓷、建材等行业,应用极其广泛;因而消费属性较强,周期性较弱,行业具有高成长性。
珠光颜料头部企业向上游拓展顺利,严控品质与供应的同时实现降本增效。上游原材料质量和品质在很大程度上影响珠光颜料的性能和质量,同时上游原材料的供求关系和价格波动将对行业的盈利能力产生重要影响。行业上游原材料多为直接供应成品,但部分中游珠光颜料厂商会参与自主合成云母,或者自主生产二氯氧钛替代四氯化钛(钛液)等,降本增效成果显著。以基材为例,合成云母的自供不仅能避免原料供应受制于人,还能大幅度提升产品质量;相较于杂质较多的天然云母,合成云母纯度更高且更加安全、无毒。并且合成云母原料较为普遍,能够缓解天然云母资源枯竭带来的影响,长期自主合成云母基材有望形成规模效应,实现降本增效。
珠光颜料下游应用广泛,新兴应用成长性显著。珠光颜料按下游用途可分为工业级珠光颜料、汽车级珠光颜料和化妆品级珠光颜料三大类,汽车与化妆品领域比工业级应用更为高端。工业级珠光颜料主要用于涂料、塑料和油墨等领域,覆盖多种工业级建材原材料等;汽车级珠光颜料覆盖汽车和摩托车等多种交通工具,用于表面涂漆;化妆品级珠光颜料覆盖口红、指甲油、眼影和粉饼等多种产品。珠光颜料下游还可应用于农业领域、皮革领域和电子产品领域的多种产品。其中,传统工业级领域市场空间较为稳定,汽车、化妆品等新兴领域本身增速较快,并且对珠光颜料的应用渗透率有较大提升空间。
二、上游延伸:合成云母和钛白粉,探索材料市场新商机
2.1基材:合成云母大有可为,下游应用欣欣向荣
天然云母产能受进口限制,合成云母产能释放后可逐渐替代。美国内政部地质调查所于年1月所出具的美国地质调查-矿物产品摘要显示,有工业附加价值的片云母全球总产量为吨,其中印度产量吨,占比为70.18%,主要以白云母为主。我国伟晶岩型优质白云母已基本枯竭或部分枯竭,使得国内企业对于优质天然云母的需求严重依赖印度进口。珠光颜料、化妆品、高端绝缘与耐火材料等产业的快速发展提升了云母的需求,但是天然云母质量不稳定且含有杂质,往往不能满足工业高端需求。这势必要求人工合成云母逐渐替代天然云母,成为珠光颜料的主要基材。
但合成云母制备技术壁垒较高,主要采用内热法。内热法具有耗能少、收率高、氟化物挥发小的优点,且不需要坩埚,因此该方法是目前大规模生产合成云母的主要方法。生产合成云母的技术壁垒具体体现在:1)产品配方:原材料配方决定云母的析晶速度和制备成本;2)生产工艺:生产周期长且复杂工艺需要稳定和成熟的工艺参数和工艺控制,电极的插入方式、尺寸形状以及通电的电能都会对原料的熔融过程以及生成的熔块形状造成影响,这都需要成熟的工艺、人才和经验;3)生产设备:部分设备不是标准化设备,需要靠自主研发和生产。
2.1.1珠光颜料市场:合成云母基正逐渐替代天然云母基
珠光颜料主要分为5种基材,云母基占比超过80%以上。若按基材划分则可分为天然云母基、合成云母基、氧化铝基、氧化硅基及玻璃片基等其他基材,不同基材成色效果不同,并且对应的安全级别有差异。合成云母基安全级别高于天然云母基,并且与涂覆层黏着力更强、光泽更好,而氧化物以及玻璃片基通常对应着更高端领域的应用;通常化妆品、汽车等高端领域需要使用合成云母基乃至氧化物与玻璃片基,天然云母基很少能达到化妆品的健康要求。
珠光级合成云母在诸多特性上优于天然云母,其中化妆品级合成云母性能尤其突出。合成云母优势在于:1)最高使用温度:天然白云母和金云母耐受最高温度分别为℃和℃,而合成云母耐受最高温度均大于℃,高温下的稳定性更强。2)绝缘性:合成云母的绝缘性能优异,其平均表面电阻率优于天然白云母、金云母;并且化妆品级和珠光级云母的体积电阻率优于工业级天然云母。3)纯度及有害元素含量:合成云母各元素化学成分与理论值更接近,纯度及质量稳定性等优势明显。化妆品级合成云母的Cd(镉元素)未检出,Pb(铅元素)仅0.05×10^-6,明显低于珠光级云母和工业级云母。4)白度:我国合成云母的白度平均值高达98.87%,普遍高于天然白云母、金云母原矿。不同品级合成云母之间白度的差别是化妆品级汽车级工业级,化妆品级合成云母白度优于其他云母。
因此全球合成云母基珠光颜料占比将提升,年市场规模有望超百亿。年全球珠光颜料市场规模达到亿元人民币,同比增长9.88%。据FrostSullivan预测,在消费升级以及珠光颜料逐渐取代其他颜料的大趋势下,未来5年全球珠光颜料市场CAGR有望达到18.73%,即年全球规模将达到亿元。随着人们认知及接受程度的提升,合成云母基珠光颜料市场份额从年的5.3%快速提升至年的11.7%;受合成云母技术及生产进步所推动,预计年该市场份额将达到23.6%。
年中国合成云母基珠光颜料市场占比较当前有望翻倍,上游合成云母需求旺盛。-年,整个市场产品结构也将发生变化,传统天然云母基市场占比将由74.4%下降至53.8%。合成云母基市场占比将由15.8%上升至32.6%,玻璃片基市场占比将由4.2%上升至6.9%;上游合成云母基材和玻璃片基材的需求将持续处于高景气阶段。
合成云母未来价格看涨,少数自制企业将掌握珠光颜料。年年内中国约有云母粉供应商,其中约有50家供应商生产合成云母粉,而在50供应商中,约有10家供应商生产珠光颜料用合成云母粉,产能吃紧叠加下游需求旺盛,合成云母价格将稳步提升。以环球新国际年原材料成本占比为例,天然云母片、合成云母片等基材成本占原材料成本36%以上,未来随着合成云母基珠光颜料的景气,合成云母片成本占比有望进一步提升,因此珠光颜料行业中环球新材国际和坤彩科技纷纷开启了合成云母片自主产能的扩张。
截至年,环球新材国际合成云母片设计产能吨以上,未来5年产能扩张节奏明晰,计划到年二季度累计新增3万吨合成云母片产能;坤彩科技当前合成云母片产能最高可达1万吨,十四五期间计划建成3万吨合成云母产能规模。未来自制合成云母的珠光颜料厂商将获得产业链主动权和较高的毛利率水平。
2.1.2其他工业级市场:合成云母被称为“工业味精”,在新材料领域大有可为
合成云母性能优势在冶金、汽车和化妆品等工业市场能够完全替代甚至超越天然云母。合成云母相比于天然云母受自然资源条件限制较少,其结构与天然云母相似,并且其纯度、透明性、绝缘性以及耐高温能力均优于天然云母,因此在某些工业应用方面能够完全替代甚至超越天然云母,是一种具有战略意义的人工合成薄片状非金属晶体新材料。合成云母的韧性和弹性极好,滑动能力大,抗拉、抗压强度高,可作为很好的弹性填料。可被广泛地应用于涂料、塑料、橡胶、造纸、化妆品、建材、冶金等行业。合成云母粉中不含重金属离子,无放射性,可用于高端化妆品、食品、玩具、医药包装品等领域。合成云母优良的绝缘性能也在高温冶金市场广泛用作绝缘材料。
合成云母被称为“工业味精”,添加合成云母的新材料领域正百花齐放。在绝缘材料中,合成云母纸系列产品是用量最大、用途最广的电工绝缘材料。在增强塑料中,合成云母粉可作为塑料生产原料中的添加剂,制作具有强度高、弹性好、重量轻的现代工程塑料,应用在汽车、飞机、国防工业领域等重要领域,代替金属材料。在陶瓷中,以云母作为原材料制作的合成云母陶瓷新型复合材料可代替氧化铝瓷、滑石瓷等,广泛应用在航空工业、船用电器、电力高速列车等领域。在高端化妆品中,云母粉具有分散性好、抗紫外线、质地细腻、富有弹性等性能,能满足高档美容化妆品的特殊要求,是美容化妆品行业中的优质原料。在涂料中,合成云母粉广泛应用于涂料领域,例如:轿车、建筑装饰涂料,珠光油墨、薄膜等。在橡胶工业中,合成云母粉是一种良好的润滑剂和脱模剂。
云母可降低锂电池正负极短路风险,有望切入锂电池隔膜黄金赛道。锂电池是新能源汽车的核心部件,而隔膜作为电池核心组件具备较高的资金与技术壁垒,因而成为产业链上享有高毛利率的一环。当前国内隔膜市场规模30亿元以上,平均毛利率超过40%。云母是一种绝缘、耐热、耐腐蚀、性质稳定的环保材料,能够分别从空间稳定性与耐热性能方面改善隔膜与隔板的安全性。在电池隔膜上涂覆云母材料,在不影响锂离子透过性的前提下,有望提升隔膜的空间稳定性和平整性,从而降低正负极接触而短路的风险。传统高分子材料隔板仅耐度温度,而用天然云母制成的隔板耐度高温,合成云母耐度以上的高温,使得电池安全性能大幅提升。随着下游车厂对电池安全性要求的提高,云母新材料在新能源电池的潜在应用将扩大。
年全球云母市场预计将超过亿元,汽车、化妆品和家用电器领域云母未来五年复合增速将超18%。云母终端行业包括汽车、化妆品、电力、高温冶金及家用电器。随着云母下游应用范畴持续扩展,全球云母市场规模将由年的.35亿元增长至年的.15亿元,年-年复合增速将达10.2%。下游终端中年高温冶金市场规模为49亿元,市场占比为33.2%。经济发展和基础设施升级需要,高度绝缘且耐高温云母产品通常用在保温材料和耐火材料中,其在冶金炉中的电极棒和终端套管也广泛使用。除此之外汽车、化妆品和家用电器将在未来五年大量使用云母产品,全球市场年复合增速超过18%,行业空间巨大。
2.2涂覆层:萃取法生成原材料,副产物钛白粉展露商机
2.2.1四氯化钛为核心原材料,涂覆层厚度决定颜色丰富变化
四氯化钛是珠光颜料的主要原材料,转化生成的二氧化钛涂覆层决定珠光颜料的颜色。四氯化钛是生产珠光颜料产品所使用的主要化学原材料,可用作形成珠光颜料基材上的金属氧化物涂层。四氯化钛加碱中合法是目前珠光颜料工业化生产普遍使用的一种方法:将云母片和去离子水按照一定比例配置成悬浮液置于反应釜中,精确控制悬浮液的温度、pH值、搅拌速率、四氯化钛溶液滴加速率等,若上述变量均在相应的参数范围内,四氯化钛会进行水解反应,生成层状结构的二氧化钛并在云母基材表面沉积。四氯化钛水解有时也会分步进行:将TiCl4溶于水配制成TiCl4储备液,此时会产生中间产物二氯氧钛,进一步水解将形成二氧化钛。因此,投料二氯氧钛或四氯化钛将达到相同的涂覆层沉积效果。随着二氧化钛沉积量的增加,珠光颜料依次呈现银白、金色、橙色、红色、紫色、蓝色、绿色的颜色变化。
四氯化钛占原材料成本的30%以上,过去1年价格温和上涨后趋于稳定。四氯化钛一般是由钛精矿进行氯化处理和精制后制得,因此四氯化钛价格主要受原材料氯气和钛精矿的价格而波动。近一年四氯化钛从年9月元/吨上涨至年9月的元/吨,累计涨幅21.54%,相较于同期其他化工品涨幅较为温和。在大宗化工颜料钛白粉(TiO2)的制备过程中,氯化法和盐酸萃取法都能较为便捷地获取四氯化钛(或二氯氧钛)中间产物;因此随着钛白粉制备方法逐渐由硫酸法转型为氯化法和盐酸萃取法后,四氯化钛的供应来源更加广泛,价格走势将趋向于稳定。
目前珠光颜料生产企业以外采四氯化钛为主,未来盐酸萃取二氯氧钛开辟一条新路径。我国目前氯化工艺主要有沸腾氯化、熔盐氯化和竖炉氯化三种,其中沸腾氯化是目前世界上比较主流的生产四氯化钛的工艺。沸腾氯化主要以富钛料和碳质作为原料,通过高温和氯气流工艺,使原材料变成流态化状态;沸腾氯化的温度一般在~℃左右,富钛料在高温下会发生氯化反应。作为珠光颜料重要原材料的四氯化钛价格近一年有明显涨幅,坤彩科技自研盐酸萃取法,以钛铁矿和氯化氢为原料,经过氧化萃取来生产二氯氧钛来替代四氯化钛的使用。该技术有望缓解上游原材料供应紧张的局面,向上游纵向延伸的同时,可围绕产业链横向发展打造协同业务,生产钛白粉(TiO2)、氧化铁等化工颜料产品。
2.2.2萃取法生产钛白粉,有望成为新工艺趋势
针对硫酸法和氯化法的不足,盐酸萃取法脱颖而出。钛白粉的传统生产工艺有硫酸法和氯化法,其中硫酸法已被列入《产业结构调整指导目录》限制类项目;氯化法对原料品质要求高,需大量从国外进口。硫酸法采用“固液分离”钛原料中的杂质模式对最终产品进行净化,工艺冗长,固液分离手段复杂、次数甚多,且耗水量大。氯化法因“气液”分离杂质彻底,产品色相好,氧化生成的氯气可直接循环回用,可克服掉硫酸法的诸多不足;但采用加工富集富钛料原料成本高,高温氯化与氧化的能耗高,所以全生命周期模式下氯化法成本相对较高。面对硫酸法与氯化法生产技术的不完美及各自存在的优缺点,采用“液液”分离溶剂萃取的盐酸法脱颖而出。盐酸萃取法作为新兴技术,对原料品质要求不高,流程短、成本低,发展前景较好。
工信部加快推进钛白粉核心工艺攻关及新工艺试点,盐酸萃取法有望加速推广应用。年8月25日,工信部答复政协《关于推广采用盐酸萃取法工艺推进钛白产业绿色发展的提案》中提出在加快推进核心工艺攻关及新工艺试点方面,将会同有关部门密切
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