壹定发平台特种工程塑料:塑料界的“特种兵”|WRITEAS流水|

发布时间 :2024-06-142024-11-13 壹定发官方网站化学集团

  壹定发ღღ,edf壹定发官网登录ღღ,壹定发官网入口ღღ。塑料按使用温度可分为三个等级ღღ:通用塑料(<100摄氏度)ღღ、工程塑料(<150摄氏度)和特种工程塑料(长期使用温度在150摄氏度以上ღღ,部分产品可在200摄氏度乃至400摄氏度严苛环境应用)ღღ。塑料性能越高,价值越高ღღ,但特种工程塑料市场规模比较小ღღ,只占热塑性塑料市场的1.8%ღღ。

  特种工程塑料普遍具有轻质高强ღღ、耐高温ღღ、耐腐蚀ღღ、耐疲劳ღღ、耐磨损ღღ、耐辐照ღღ、易加工的特点ღღ。目前ღღ,可商业化生产ღღ、大规模投放市场的特种工程塑料主要有六种ღღ:聚酰亚胺(PI)ღღ、聚醚醚酮(PEEK)ღღ、聚芳醚砜(PSF)ღღ、液晶聚合物(LCP)ღღ、聚苯硫醚(PPS)ღღ、耐高温尼龙(PPA)ღღ。

  一代装备一代材料ღღ,高性能武器装备需要具备高速度ღღ、高机动性ღღ、高精确控制ღღ、高隐蔽性ღღ,这就要求材料轻质ღღ、高强ღღ、高耐热ღღ、高抗冲击ღღ、多功能ღღ。因此ღღ,特种工程塑料在上世纪60~80年代陆续开发出来ღღ,当时国际上只有一些欧美大公司掌握技术并具有生产能力ღღ。我国起步较晚ღღ,直到上世纪七八十年代才开始陆续解决一些特种工程塑料的基础问题ღღ,现在才能够量产ღღ、投放市场ღღ,因此技术上基本都有自主知识产权ღღ。

  随着技术突破ღღ、产能提升ღღ、成本下降ღღ,特种工程塑料在民用领域可用于航空航天ღღ、电子ღღ、电器ღღ、能源ღღ、汽车ღღ、医疗ღღ、机器人等ღღ。

  目前ღღ,我国特种工程塑料发展现状是ღღ:产能迅速增长ღღ,但达产率普遍偏低ღღ,产品质量不稳定ღღ,工程化技术水平亟待提高ღღ;低端产品产能过剩ღღ,价格内卷ღღ;高端产品进口依存度居高不下ღღ。迫切需要加快科研成果转化ღღ、突破关键原料的供应瓶颈ღღ、提升产品档次ღღ、大力开发改性技术和应用技术ღღ。

  材料特性ღღ:PPA连续使用温度超过170摄氏度ღღ。高强度ღღ、高硬度ღღ,具有良好的耐疲劳性ღღ、耐磨性和抗蠕变性ღღ,在广泛的温度范围内和高湿度环境中都能保持优越的机械特性ღღ。具有极小的线膨胀系数ღღ、很高的尺寸精度和尺寸稳定性ღღ。吸水率低于尼龙6ღღ,耐油和绝大多数化学药品ღღ,但怕强酸和强氧化剂ღღ,可溶于苯酚和甲酚ღღ。在高紫外线辐射ღღ、高湿ღღ、高温等极端条件下ღღ,可长期在室外使用ღღ。耐焊锡性好壹定发平台ღღ,适用于电子电器工业表面贴装ღღ。PPA是尼龙6(PA6)ღღ、尼龙66(PA66)及尼龙46(PA46)的升级替代产品ღღ。

  生产工艺ღღ:PPA的上游化工原材料主要是芳香型二元酸和脂肪族二元胺ღღ。PPA的中游中间产品有PA46ღღ、PA4Tღღ、PA6Tღღ、PA9Tღღ、PA10Tღღ、PAMXD6等ღღ,但在原料和技术方面ღღ,基本都被欧美垄断ღღ,我国生产更多的是PA6Tღღ。PPA产品可以通过添加防老化剂ღღ、光稳定剂ღღ、阻燃剂ღღ、偶联剂等加工助剂ღღ,以及玻璃纤维ღღ、碳纤维等增强填料ღღ,实现改性ღღ。

  应用领域ღღ:因性能优异ღღ,PPA近年来应用场景持续拓展ღღ,下游制品广泛应用于汽车工业ღღ、电子电器ღღ、石油化工ღღ、航空航天等领域ღღ。PPA还是一种取代金属的理想材料WRITEAS流水ღღ,目前已在平板电脑ღღ、手机ღღ、遥控器等产品中应用ღღ。

  材料特性ღღ:LCP耐热性好ღღ,热变形温度可达320摄氏度ღღ。线膨胀系数极小ღღ,具有很高的尺寸精度和尺寸稳定性ღღ。耐腐蚀性好ღღ,LCP制品在浓度90%酸及浓度50%碱存在下不会被侵蚀ღღ。电绝缘性能突出ღღ,介电常数和介电损耗很低ღღ,所以在电子电器方面用途广泛ღღ。

  生产工艺ღღ:LCP由二酚(醇)单体和二酸单体聚合而成ღღ。LCP根据热变形温度ღღ,分为高耐热型(Ⅰ型)ღღ、中耐热型(Ⅱ型)ღღ、低耐热型(Ⅲ型)ღღ。I型的热稳定性非常好ღღ,熔点非常高ღღ,这也意味着加工难度变大ღღ。II型的耐热性ღღ、加工性介于Ⅰ类ღღ、Ⅲ类之间ღღ,分子结构中萘环产生的“侧步”效应降低了分子链段的刚性ღღ,因此比Ⅰ型加工性能和回收性更好ღღ。Ⅲ型分子结构中含有PET(聚对苯二甲酸乙二醇酯)ღღ,柔性酯基的加入进一步降低了材料的耐热性能ღღ,温度较高会发生明显的分解ღღ、水解现象ღღ,耐温ღღ、耐湿性差ღღ,但加工性好ღღ。目前市场上主要是Ⅰ型和Ⅱ型ღღ,Ⅲ型量很少ღღ。

  Ⅰ型LCP主合成单体为对羟基苯甲酸ღღ、对苯二甲酸ღღ、4,4′-联苯二酚ღღ,Ⅱ型LCP主合成单体为6-羟基-2-萘甲酸ღღ、对羟基苯甲酸ღღ,过去由于4,4′-联苯二酚等关键单体被“卡脖子”ღღ,因此国内LCP产量较少ღღ,直至2022年ღღ,国内企业(如四川圣效等)解决了这一问题ღღ。

  应用领域ღღ:LCP应用领域广泛ღღ,其中75%用于电子电器和5G通信设备ღღ,其他用于汽车工业和航空航天等领域ღღ。

  市场供需ღღ:2023年全球LCP需求量为4.61万吨ღღ,预计到2025年将达8.17万吨ღღ。LCP产能主要集中在美国ღღ、日本等地的企业ღღ,我国核心单体实现自主可控后ღღ,即将实现产能突破ღღ,有望在2025年达到5万吨/年ღღ,但需要进一步提升单体纯度ღღ。

  产业建议ღღ:LCP国内年需求增速在15%~20%ღღ,但国产LCP的质量稳定性和一致性与国外产品存在差距ღღ,只能通过降低价格争取市场份额WRITEAS流水ღღ,产品质量亟待提高ღღ。

  市场供需ღღ:PPA2020年全球需求量达15万吨ღღ。2020年我国PPA需求量为3.2万吨ღღ,市场规模约22亿元美元ღღ。初步测算到2026年ღღ,我国PPA需求量将达到5.2万吨ღღ,市场规模约31亿元美元ღღ。

  全球PPA产能集中于欧美发达国家ღღ,我国企业占比较低ღღ。我国PPA需求量大但自给率低ღღ,2020年自给率仅为24%ღღ,有望迎来国产替代加速ღღ。目前ღღ,国内己二酸产业较为成熟ღღ,己二腈取得技术突破ღღ,预计2025年ღღ,我国PPA产能突破5万吨/年ღღ。

  产业建议ღღ:PPA主要用于电子和汽车领域ღღ,未来产品替代空间广阔ღღ。随着国内PA6ღღ、PA66逐步供大于求ღღ,企业盈利空间收缩ღღ,迫切需要丰富产品种类ღღ、提高生产技术水平ღღ、提升产品品质ღღ、增强市场竞争力ღღ,不能只在低端产品上竞争ღღ。

  材料特性ღღ:PSF耐热ღღ、稳定性好ღღ,长期使用温度高于180摄氏度ღღ。力学性能好ღღ,拉伸强度在70兆帕以上ღღ,断裂伸长率最高可达70%以上ღღ。耐湿热ღღ,在145摄氏度蒸汽下寿命至少为12年ღღ。阻燃性较好ღღ。耐化学性好ღღ,耐酸ღღ、耐碱ღღ、耐无机盐ღღ,耐汽油ღღ、机油ღღ、润滑油和氟利昂等ღღ,可用于石油化工管道和医疗用品的涂层等WRITEAS流水ღღ。安全性好ღღ,是美国FDA(食品药品监督管理局)和欧盟认可的一类符合食品级和卫生级的高分子材料ღღ。

  生产工艺ღღ:PSF合成的工艺路线有亲核路线和亲电路线两大类ღღ,目前国内工业化生产以亲核路线为主ღღ,均来自吉林大学ღღ。PSF主要原材料为4,4′-二氯二苯砜ღღ,与双酚A可合成普通双酚A型聚砜(PSU)ღღ,与双酚S可合成聚砜(PES)ღღ,与4,4′-联苯二酚可合成聚芳砜(PPSU)ღღ。

  应用领域ღღ:传统PSF最早用于军工产品及航空航天领域ღღ。随着近年来产能增长ღღ、制造升级ღღ,PSF开始用于医疗器械(如血液透析膜等)ღღ、食品包装(如奶瓶等)ღღ、交通运输(如汽车轴瓦ღღ、齿轮等)ღღ、机械制造(如各类机器的杠杆ღღ、柄ღღ、支架WRITEAS流水ღღ,X射线装置的观察玻璃等)ღღ、电子电器(如线圈骨架等)众多领域ღღ。

  市场供需ღღ:PSF主要生产商是国外企业ღღ,其中ღღ,德国巴斯夫ღღ、比利时索尔维ღღ、日本住友3家公司总产能为6万吨/年ღღ。全球PSF消费量2016年为5.11万吨ღღ,2019年达到8.76万吨ღღ,增速为6%左右ღღ,预计2020~2024年增速在7%左右ღღ。

  我国PSF近年来发展迅速ღღ,总产能约1.6万吨/年ღღ,2022年产量接近4000吨ღღ,但需求量突破8000吨ღღ,需要大量进口ღღ。

  产业建议ღღ:PSF产业垄断经营趋势明显ღღ,索尔维和巴斯夫两大生产商占据80%以上的市场份额ღღ。我国PSF市场蓄势待发ღღ,用于高端的水处理及血液透析领域的市场增速明显ღღ,因性价比适宜ღღ,应用范围及应用环境拓展迅速ღღ。国内目前有产能ღღ,但达产率偏低ღღ,工程化技术有待进一步提升ღღ,产品结构亟须调整ღღ,低端产品竞争激烈ღღ,高端产品较少ღღ。

  材料特性ღღ:PPS连续使用温度在200~240摄氏度ღღ。热稳定性好ღღ,在空气中热分解起始温度高达450摄氏度WRITEAS流水ღღ,阻燃性也高于尼龙ღღ。耐化学性突出ღღ,在200摄氏度以下没有溶剂可以溶解ღღ,可与PTFE(聚四氟乙烯ღღ,俗称“塑料王”)相媲美ღღ。机械性能上表现为强度一般ღღ、刚性强ღღ、韧性差的特点ღღ,在各种环境下都可以保持耐疲劳性壹定发平台ღღ、抗蠕变性ღღ,且在高温ღღ、高湿ღღ、变频等条件下仍能保持良好的绝缘性ღღ,被认为是“性价比之王”ღღ,因此发展速度快ღღ。

  生产工艺ღღ:PPS的主要合成工艺是硫化钠法ღღ,上游原材料主要是硫化钠ღღ、氢氧化钠ღღ、对二氯苯等ღღ,不存在“卡脖子”问题ღღ。

  应用领域ღღ:PPS的发展成熟ღღ,性能优异ღღ,市场价格在5万元/吨以上ღღ,相比其他特种工程塑料ღღ,价格较低ღღ,性价比高ღღ,常作为结构性高分子材料使用ღღ。PPS应用领域最广ღღ,几乎无所不用ღღ。40%的PPS用于汽车工业ღღ,而且在电动汽车中的用量是燃油车的两倍以上ღღ。PPS在环保行业的用量占比达25%ღღ,PPS纤维已成为燃煤电厂烟道气除尘和城市垃圾焚烧厂尾气过滤及除尘升级的首选滤材ღღ,具有较高附加值ღღ。在石油化工领域ღღ,PPS可用于石油深井部件ღღ,各种泵ღღ、阀门ღღ,以及化工填料ღღ、防腐材料等ღღ。在新能源领域ღღ,PPS可用于碱性制氢电解槽隔膜ღღ、燃料电池端板等ღღ。

  市场供需ღღ:我国PPS材料需求由2015年的2万吨增至2021年的7万吨ღღ,市场规模由9.62亿元涨至31.2亿元ღღ,年均复合增速约22%ღღ。随着我国汽车和电工电子等高端领域快速发展ღღ,我国PPS的需求增长将远高于世界平均水平ღღ。

  PPS全球产能在2021年首次超过20万吨/年(22.93万吨/年)ღღ,从产能分布看ღღ,主要集中于日本和我国ღღ。我国2021年产能达到9.6万吨/年ღღ,但主要生产低端产品ღღ,因此达产率不高ღღ,70%以上产品依赖进口ღღ。此外壹定发平台ღღ,我国自2020年12月1日起开始对原产日本ღღ、美国ღღ、韩国和马来西亚的进口PPS征收反倾销税ღღ,实施期限至2024年11月ღღ,这一政策为我国PPS厂商创造了良好的发展机遇ღღ,有利于促进国产PPS产销量及价格提升ღღ,加快PPS的国产化替代进程ღღ。

  产业建议ღღ:PPS未来市场前景良好ღღ,但我国PPS低端产品多ღღ、高端产品少ღღ,产品急需升级ღღ,且国内工艺装备自动化水平相对国外企业较低ღღ、产品的批次稳定性差ღღ,很难保证产品质量的稳定性和一致性ღღ,工程化技术水平亟待提高ღღ。

  材料特性ღღ:PAEK是目前特种工程塑料里综合性能最好的一类材料ღღ。它的熔点高于310摄氏度ღღ,长期使用温度高于210摄氏度ღღ。力学性能显著ღღ,拉伸强度90兆帕以上壹定发平台ღღ,断裂伸长率最高可达70%以上ღღ。耐湿热ღღ。阻燃性较好ღღ。耐化学性好ღღ,除浓硫酸外ღღ,无溶剂可溶解ღღ。耐辐照能力强ღღ,在高剂量电离辐射下可长时间稳定工作ღღ。

  生产工艺ღღ:PAEK合成有亲核路线和亲电路线ღღ,国内工业化生产主要为亲核路线ღღ,来自吉林大学ღღ。PAEK种类繁多ღღ,目前PEEK(聚醚醚酮)应用需求最高ღღ、商品化最成熟ღღ。PEEK的原材料主要是氟酮ღღ、对苯二酚ღღ、二苯砜ღღ、碳酸钠ღღ,通过亲核工艺制得PEEK后ღღ,加入碳纤维ღღ、玻璃纤维ღღ、石墨ღღ、聚四氟乙烯ღღ、芳纶等增强材料ღღ,制得复合改性树脂ღღ,分为板材ღღ、棒材ღღ、片材ღღ、膜材ღღ、丝材等ღღ。

  应用领域ღღ:PEEK广泛用于武器装备ღღ、核工业ღღ、航空航天ღღ、汽车ღღ、机械ღღ、石油化工ღღ、医疗卫生等领域ღღ。由于具有非常好的生物相容性ღღ,PEEK现在是骨科ღღ、牙科等最愿意使用的主材ღღ。

  市场供需ღღ:2021年全球PEEK市场规模达44.9亿元ღღ,我国PEEK市场规模达13.33亿元ღღ,预计到2027年全球PEEK市场规模将达70.6亿元ღღ,2021~2027年市场年复合增长率预估为7.54%ღღ。

  在轻量化趋势下ღღ,PEEK有望以塑代钢成为汽车工业ღღ、航空航天ღღ、电子电器ღღ、医疗器械ღღ、3D打印ღღ、机器人ღღ、低空飞行器等多个终端领域结构件中的核心材料ღღ,其需求有望迎来大幅增长ღღ。近几年我国PEEK消费量逐年增加ღღ,我国已成为继欧洲和美国后最大的PEEK消费市场ღღ。2021年国内PEEK消费量约1980吨ღღ,2022年接近2200吨ღღ,在汽车ღღ、电子电器等需求带动下ღღ,预计2023~2027年将保持15%~20%的增速ღღ,至2027年消费量近5000吨ღღ。

  国内PEEK产能增长迅速ღღ,今年总产能可达9250吨/年ღღ,已经接近国外超万吨/年的总产能ღღ,但产品牌号不全ღღ、高端产品量产能力不强ღღ,因此ღღ,到目前为止实际销量1000多吨ღღ,仍存在进口依赖的问题ღღ,国内PEEK市场存在一定的产销失衡状况ღღ。

  产业建议ღღ:随着下游技术领域发展ღღ,PEEK应用领域迅速拓展ღღ,我国ღღ、印度等新兴市场兴起ღღ,市场规模将迅速扩大ღღ。但全球PEEK市场仍然一家独大ღღ,英国威格斯占据约70%的市场份额ღღ,且垄断经营高端品牌ღღ。我国PEEK产品质量与国外相比尚有差距ღღ,产品牌号单一ღღ,基本用于低端市场ღღ,亟须开发高端品牌ღღ。

  材料特性ღღ:PI各方面性能都优异WRITEAS流水ღღ,能解决前述材料解决不了的问题ღღ,但价格也很高ღღ。PI长期使用温度范围在零下269~260摄氏度ღღ,且在零下269摄氏度的液氮中不会脆裂ღღ,部分PI没有熔点ღღ,分解温度可达600摄氏度ღღ。机械性能方面ღღ,均苯型PI薄膜为250兆帕ღღ、联苯型PI薄膜可达530兆帕ღღ。热膨胀系数低ღღ,联苯型PI与金属在同一水平ღღ。介电性良好ღღ。具有最高的阻燃等级ღღ。经高强度辐照后ღღ,PI薄膜也能保持90%的性能ღღ。无毒ღღ,可经受数千次消毒操作ღღ,部分PI具有良好的生物相容性ღღ。

  应用领域ღღ:PI薄膜广泛应用于消费电子ღღ、轨道交通ღღ、风力发电ღღ、电工绝缘ღღ、航空航天等领域ღღ,是最早实现商业化ღღ、最成熟ღღ、市场容量最大的产品ღღ。PI纤维是航空航天等重要领域的核心配件材料ღღ,在环保高温滤材ღღ、防火材料等领域也有广阔的市场空间ღღ。PI泡沫用于航空航天ღღ、船舶制造等领域ღღ。PI复材是目前使用温度最高的树脂基复合材料ღღ,主要用于航空航天发动机ღღ、飞行器轻量化等领域ღღ。光敏PI主要用于光刻胶和电子封装ღღ。相比传统光刻胶ღღ,光敏PI光刻胶无须涂覆光阻隔剂ღღ,可大幅缩减加工工序ღღ。

  市场供需ღღ:PI薄膜有“黄金薄膜”的美称ღღ,与碳纤维ღღ、芳纶纤维一并被认为是制约我国发展高新技术产业的三大瓶颈性关键高分子材料ღღ,是PI材料用量最大的品类ღღ。不同类别PI薄膜价格相差较大ღღ,低端电工PI薄膜为20万元/吨ღღ、低端电子PI薄膜为25万元/吨ღღ、电子级PI薄膜与热控PI薄膜为35万~60万元/吨ღღ、高端电子级PI或柔性显示用CPI薄膜超100万元/吨ღღ。

  2021年ღღ,全球PI薄膜消费量1.63万吨ღღ,市场规模22.5亿美元ღღ,预计到2030年PI薄膜消费量将达2.9万吨ღღ,年均复合增长率达6.5%ღღ。2022年国内PI薄膜市场总规模达72.4亿元ღღ,其中ღღ,电子级PI薄膜26.3亿元ღღ、特种级PI薄膜26.9亿元ღღ、导热级PI薄膜9.5亿元ღღ、电工级PI薄膜9.7亿元ღღ。

  产业建议ღღ:生产高性能PI膜对设备定制ღღ、制作工艺ღღ、技术人才等方面要求苛刻ღღ,门槛较高ღღ。目前这一领域呈现寡头垄断的竞争格局ღღ,90%以上的市场份额掌握在美国ღღ、日本壹定发平台ღღ、韩国生产商手中ღღ。国内已实现电工级PI薄膜的大规模生产ღღ,但电子级PI薄膜进口依存度达到80%WRITEAS流水ღღ,高端PI薄膜的发展水平整体较低ღღ。高性能PI薄膜国产化需求迫切ღღ,国内企业PI材料应用领域及产能规模仍有很大的扩展空间ღღ。