塑料按行使温度可分为三个品级:通用塑料(<100摄氏度)、工程塑料(<150摄氏度)和特种工程塑料(恒久行使温度正在150摄氏度以上,个人产物可正在200摄氏度以至400摄氏度苛苛境况使用)。塑料功能越高,价钱越高,但特种工程塑料市集周围对比幼,只占热塑性塑料市集的1.8%。
特种工程塑料一般拥有轻质高强、耐高温、耐侵蚀、耐劳累、耐磨损、耐辐照、易加工的特色。目前,可贸易化出产、大周围投放市集的特种工程塑料紧要有六种:聚酰亚胺(PI)、聚醚醚酮(PEEK)、聚芳醚砜(PSF)、液晶聚会物(LCP)、聚苯硫醚(PPS)、耐高温尼龙(PPA)。
一代设备一代原料,高功能军械设备需求具备高速率、高机动性、高无误局限、高荫蔽性,这就央浼原料轻质、高强、高耐热、高抗膺惩、多效用。于是,特种工程塑料正在上世纪60~80年代联贯拓荒出来,当时国际上惟有极少欧美至公司操作本领并拥有出产才具。我国起步较晚,直到上世纪七八十年代才下手联贯管理极少特种工程塑料的根底题目,现正在才不妨量产、投放市集,于是本领上基础都有自决常识产权。
跟着本领打破、产能晋升、本钱消重,特种工程塑料正在民用周围可用于航空航天、电子、电器、能源、汽车、医疗、呆板人等。
目前,我国特种工程塑料发体近况是:产能神速拉长,但达产率一般偏低,产物格地不太平,工程化本领秤谌亟待进步;低端产物产能过剩,价钱内卷;高端产物进口依存度居高不下。火急需求加快科研成绩转化、打破症结原料的供应瓶颈、晋升产物层次、大肆拓荒改性本领和使用本领。
原料性子:PPA不断行使温度领先170摄氏度。高强度、高硬度,拥有精良的耐劳累性、耐磨性和抗蠕变性,正在遍及的温度边界内和高湿度境况中都能维系良好的刻板性子。拥有极幼的线膨胀系数、很高的尺寸精度和尺寸太平性。吸水率低于尼龙6,耐油和绝公多半化学药品,但怕强酸和强氧化剂,可溶于苯酚和甲酚。正在高紫表线辐射、高湿、高温等异常条款下,可恒久正在室表行使。耐焊锡性好,合用于电子电器工业表貌贴装。PPA是尼龙6(PA6)、尼龙66(PA66)及尼龙46(PA46)的升级替换产物。
出产工艺:PPA的上游化工原原料紧倘使浓郁型二元酸和脂肪族二元胺。PPA的中游中心产物有PA46、PA4T、PA6T、PA9T、PA10T、PAMXD6等,但正在原料和本领方面,基础都被欧美垄断,我国出产更多的是PA6T。PPA产物能够通过增加防老化剂、光太平剂、阻燃剂、偶联剂等加工帮剂,以及玻璃纤维、碳纤维等加强填料,竣工改性。
使用周围:因功能优异,PPA近年来使用场景不断拓展,下游成品遍及使用于汽车工业、电子电器、石油化工、航空航天等周围。PPA照旧一种庖代金属的理念原料,目前已正在平板电脑、手机、遥控器等产物中使用。
原料性子:LCP耐热性好,热变形温度可达320摄氏度。线膨胀系数极幼,拥有很高的尺寸精度和尺寸太平性。耐侵蚀性好,LCP成品正在浓度90%酸及浓度50%碱存鄙人不会被腐蚀。电绝缘功能越过,介电常数和介电损耗很低,因此正在电子电器方面用处遍及。
出产工艺:LCP由二酚(醇)单体和二酸单体聚会而成。LCP依照热变形温度,分为高耐热型(Ⅰ型)、中耐热型(Ⅱ型)、低耐热型(Ⅲ型)。I型的热太平性额表好,熔点额表高,这也意味着加工难度变大。II型的耐热性、加工性介于Ⅰ类、Ⅲ类之间,分子布局中萘环发作的“侧步”效应低落了分子链段的刚性,于是比Ⅰ型加工功能和接收性更好。Ⅲ型分子布局中含有PET(聚对苯二甲酸乙二醇酯),柔性酯基的到场进一步低落了原料的耐热功能,温度较高会产生昭着的理解、水解景象,耐温、耐湿性差,但加工性好。目前市集上紧倘使Ⅰ型和Ⅱ型,Ⅲ型量很少。
Ⅰ型LCP主合成单体为对羟基苯甲酸、对苯二甲酸、4,4′-联苯二酚,Ⅱ型LCP主合成单体为6-羟基-2-萘甲酸、对羟基苯甲酸,过去因为4,4′-联苯二酚等症结单体被“卡脖子”,于是国内LCP产量较少,直至2022年,国内企业(如四川圣效等)管理了这一题目。
使用周围:LCP使用周围遍及,此中75%用于电子电器和5G通讯摆设,其他用于汽车工业和航空航天等周围。
市集供需:2023年环球LCP需求量为4.61万吨,估计到2025年将达8.17万吨。LCP产能紧要会集正在美国、日本等地的企业,我国重心单体竣工自决可控后,即将竣工产能打破,希望正在2025年到达5万吨/年,但需求进一步晋升单体纯度。
财产发起:LCP国内年需求增速正在15%~20%,但国产LCP的质地太平性和一律性与海表产物存正在差异,只可通过低落价钱争取市集份额,产物格地亟待进步。
市集供需:PPA2020年环球需求量达15万吨。2020年我国PPA需求量为3.2万吨,市集周围约22亿元美元。开端测算到2026年,我国PPA需求量将到达5.2万吨,市集周围约31亿元美元。
环球PPA产能会集于欧美荣华国度,我国企业占对比低。我国PPA需求量大但自给率低,2020年自给率仅为24%,希望迎来国产替换加快。目前,国内己二酸财产较为成熟,己二腈博得本领打破,估计2025年,我国PPA产能打破5万吨/年。
财产发起:PPA紧要用于电子和汽车周围,另日产物替换空间广宽。跟着国内PA6、PA66渐渐供大于求,企业结余空间退缩,火急需求丰厚产物品种、进步出产本领秤谌、晋升产物品格、加强市集竞赛力,不行只正在低端产物上竞赛。
原料性子:PSF耐热、太平性好,恒久行使温度高于180摄氏度。力学功能好,拉伸强度正在70兆帕以上,断裂伸长率最高可达70%以上。耐湿热,正在145摄氏度蒸汽下寿命起码为12年。阻燃性较好。耐化学性好,耐酸、耐碱、耐无机盐,耐汽油、机油、润滑油和氟利昂等,可用于石油化工管道和医疗用品的涂层等。安闲性好,是美国FDA(食物药品监视料理局)和欧盟认同的一类契合食物级和卫生级的高分子原料。
出产工艺:PSF合成的工艺途径有亲核途径和亲电途径两大类,目前国内工业化出产以亲核途径为主,均来自吉林大学。PSF紧要原原料为4,4′-二氯二苯砜,与双酚A可合成平时双酚A型聚砜(PSU),与双酚S可合成聚砜(PES),与4,4′-联苯二酚可合成聚芳砜(PPSU)。
使用周围:古代PSF最早用于军工产物及航空航天周围。跟着近年来产能拉长、缔造升级,PSF下手用于医疗器材(如血液透析膜等)、食物包装(如奶瓶等)、交通运输(如汽车轴瓦、齿轮等)、刻板缔造(如种种呆板的杠杆、柄、支架,X射线装配的考查玻璃等)、电子电器(如线圈骨架等)浩繁周围。
市集供需:PSF紧要出产商是海表企业,此中,德国巴斯夫、比利时索尔维、日本住友3家公司总产能为6万吨/年。环球PSF消费量2016年为5.11万吨,2019年到达8.76万吨,增速为6%支配,估计2020~2024年增速正在7%支配。
我国PSF近年来生长神速,总产能约1.6万吨/年,2022年产量切近4000吨,但需求量打破8000吨,需求巨额进口。
财产发起:PSF财产垄断规划趋向昭着,索尔维和巴斯夫两大出产商盘踞80%以上的市集份额。我国PSF市集蓄势待发,用于高端的水照料及血液透析周围的市集增速昭着,因性价比适宜,使用边界及使用境况拓展神速。国内目前有产能,但达产率偏低,工程化本领有待进一步晋升,产物布局亟须调度,低端产物竞赛激烈,高端产物较少。
原料性子:PPS不断行使温度正在200~240摄氏度。热太平性好,正在气氛中热理解肇始温度高达450摄氏度,阻燃性也高于尼龙。耐化学性越过,正在200摄氏度以下没有溶剂能够熔解,可与PTFE(聚四氟乙烯,俗称“塑料王”)相媲美。刻板功能上发挥为强度普通、刚性强、韧性差的特色,正在种种境况下都能够维系耐劳累性、抗蠕变性,且正在高温、高湿、变频等条款下仍能维系精良的绝缘性,被以为是“性价比之王”,于是生长速率速。
出产工艺:PPS的紧要合成工艺是硫化钠法,上游原原料紧倘使硫化钠、氢氧化钠、对二氯苯等,不存正在“卡脖子”题目。
使用周围:PPS的生长成熟,功能优异,市集价钱正在5万元/吨以上,比拟其他特种工程塑料,价钱较低,性价比高,常行为布局性高分子原料行使。PPS使用周围最广,险些无所不必。40%的PPS用于汽车工业,况且正在电动汽车中的用量是燃油车的两倍以上。PPS正在环保行业的用量占比达25%,PPS纤维已成为燃煤电厂烟道气除尘和都会垃圾点火厂尾气过滤及除尘升级的首选滤材,拥有较高附加值。正在石油化工周围,PPS可用于石油深井部件,种种泵、阀门,以及化工填料、防腐原料等。正在新能源周围,PPS可用于碱性造氢电解槽隔阂、燃料电池端板等。
市集供需:我国PPS原料需求由2015年的2万吨增至2021年的7万吨,市集周围由9.62亿元涨至31.2亿元,年均复合增速约22%。跟着我国汽车和电工电子等高端周围迅速生长,我国PPS的需求拉长将远高于全国均匀秤谌。
PPS环球产能正在2021年头次领先20万吨/年(22.93万吨/年),从产能漫衍看,紧要会集于日本和我国。我国2021年产能到达9.6万吨/年,但紧要出产低端产物,于是达产率不高,70%以上产物依赖进口。另表,我国自2020年12月1日起下手对原产日本、美国、韩国和马来西亚的进口PPS征收反推销税,执行刻期至2024年11月,这一战略为我国PPS厂商创设了精良的生长机会,有利于促使国产PPS产销量及价钱晋升,加快PPS的国产化替换历程。
财产发起:PPS另日市集远景精良,但我国PPS低端产物多、高端产物少,产物急需升级,且国内工艺设备主动化秤谌相对海表企业较低、产物的批次太平性差,很难包管产物格地的太平性和一律性,工程化本领秤谌亟待进步。
原料性子:PAEK是目前特种工程塑料里归纳功能最好的一类原料。它的熔点高于310摄氏度,恒久行使温度高于210摄氏度。力学功能明显,拉伸强度90兆帕以上,断裂伸长率最高可达70%以上。耐湿热。阻燃性较好。耐化学性好,除浓硫酸表,无溶剂可熔解。耐辐照才具强,正在高剂量电离辐射下可长年光太平处事。
出产工艺:PAEK合成有亲核途径和亲电途径,国内工业化出产紧要为亲核途径,来自吉林大学。PAEK品种繁多,目前PEEK(聚醚醚酮)使用需求最高、商品化最成熟。PEEK的原原料紧倘使氟酮、对苯二酚、二苯砜、碳酸钠,通过亲核工艺造得PEEK后,到场碳纤维、玻璃纤维、石墨、聚四氟乙烯、芳纶等加强原料,造得复合改性树脂,分为板材、棒材、片材、膜材、丝材等。
使用周围:PEEK遍及用于军械设备、核工业、航空航天、汽车、刻板、石油化工、医疗卫生等周围。因为拥有额表好的生物相容性,PEEK现正在是骨科、牙科等最答应行使的主材。
市集供需:2021年环球PEEK市集周围达44.9亿元,我国PEEK市集周围达13.33亿元,估计到2027年环球PEEK市集周围将达70.6亿元,2021~2027年市集年复合拉长率预估为7.54%。
正在轻量化趋向下,PEEK希望以塑代钢成为汽车工业、航空航天、电子电器、医疗器材、3D打印、呆板人、低空翱翔器等多个终端周围布局件中的重心原料,其需求希望迎来大幅拉长。近几年我国PEEK消费量逐年增多,我国已成为继欧洲和美国后最大的PEEK消费市集。2021年国内PEEK消费量约1980吨,2022年切近2200吨,正在汽车、电子电器等需求发动下,估计2023~2027年将维系15%~20%的增速,至2027年消费量近5000吨。
国内PEEK产能拉长神速,本年总产能可达9250吨/年,仍旧切近海表超万吨/年的总产能,但产物商标不全、高端产物量产才具不强,于是,到目前为止本质销量1000多吨,仍存正在进口依赖的题目,国内PEEK市集存正在必然的产销失衡境况。
财产发起:跟着下游本领周围生长,PEEK使用周围神速拓展,我国、印度等新兴市集振起,市集周围将神速放大。但环球PEEK市集依旧一家独大,英国威格斯盘踞约70%的市集份额,且垄断规划高端品牌。我国PEEK产物格地与海表比拟尚有差异,产物商标简单,基础用于低端市集,亟须拓荒高端品牌。
原料性子:PI各方面功能都优异,能管理前述原料管理不了的题目,但价钱也很高。PI恒久行使温度边界正在零下269~260摄氏度,且正在零下269摄氏度的液氮中不会脆裂,个人PI没有熔点,理解温度可达600摄氏度。刻板功能方面,均苯型PI薄膜为250兆帕、联苯型PI薄膜可达530兆帕。热膨胀系数低,联苯型PI与金属正在统一秤谌。介电性精良。拥有最高的阻燃品级。经高强度辐照后,PI薄膜也能维系90%的功能。无毒,可经受数千次消毒操作,个人PI拥有精良的生物相容性。
使用周围:PI薄膜遍及使用于消费电子、轨道交通、风力发电、电工绝缘、航空航天等周围,是最早竣工贸易化、最成熟、市集容量最大的产物。PI纤维是航空航天等苛重周围的重心配件原料,正在环保高温滤材、防火原料等周围也有广宽的市集空间。PI泡沫用于航空航天、船舶缔造等周围。PI复材是目前行使温度最高的树脂基复合原料,紧要用于航空航天策划机、翱翔器轻量化等周围。光敏PI紧要用于光刻胶和电子封装。比拟古代光刻胶,光敏PI光刻胶毋庸涂覆光阻隔剂,可大幅缩减加工工序。
市集供需:PI薄膜有“黄金薄膜”的美称,与碳纤维、芳纶纤维一并被以为是限造我国生长高新本领财产的三大瓶颈性症结高分子原料,是PI原料用量最大的品类。差异种别PI薄膜价钱相差较大,低端电工PI薄膜为20万元/吨、低端电子PI薄膜为25万元/吨、电子级PI薄膜与热控PI薄膜为35万~60万元/吨、高端电子级PI或柔性显示用CPI薄膜超100万元/吨。
2021年,环球PI薄膜消费量1.63万吨,市集周围22.5亿美元,估计到2030年PI薄膜消费量将达2.9万吨,年均复合拉长率达6.5%。2022年国内PI薄膜市集总周围达72.4亿元,此中,电子级PI薄膜26.3亿元、特种级PI薄膜26.9亿元、导热级PI薄膜9.5亿元、电工级PI薄膜9.7亿元。
财产发起:出产高功能PI膜对摆设定造、创造工艺、本领人才等方面央浼苛刻,门槛较高。目前这一周围暴露寡头垄断的竞赛体例,90%以上的市集份额操作正在美国、日本、韩国出产商手中。国内已竣工电工级PI薄膜的大周围出产,但电子级PI薄膜进口依存度到达80%,高端PI薄膜的生长秤谌全部较低。高功能PI薄膜国产化需求火急,国内企业PI原料使用周围及产能周围仍有很大的扩展空间。
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