特種工程塑料是指綜合性能較高,長期使用溫度在150℃以上的一類工程塑料,主要包括聚苯硫醚(PPS)、聚酰亞胺(PI)、聚醚醚酮(PEEK)、液晶聚合物(LCP)及聚砜(PSF)等。特種工程塑料具有獨(dú)特、優(yōu)異的物理性能,主要應(yīng)用于電子電氣、汽車、航空航天、特種工業(yè)、精密器械等高科技領(lǐng)域。
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相對于通用工程塑料而言,特種工程塑料具有更加優(yōu)越、獨(dú)特的性能,長期使用溫度可超過177℃, 目前尚未大規(guī)模生產(chǎn)。
按照發(fā)展階段劃分,可將特種工程塑料定義為繼通用塑料、工程塑料之后的第三代高分子材料，具有如下特點(diǎn):
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暴露于某些苛刻環(huán)境時,超乎尋常的穩(wěn)定性以及超越傳統(tǒng)聚合物的性能。
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以非彈性熱塑性材料為主,主要通過擠出或注射方法成型加工。
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研究開發(fā)、推廣費(fèi)用高,售價高。特種工程塑料的高性能與高成本并存,從而使其性價比與通用工程塑料相比不夠優(yōu)越。
中國目前已經(jīng)初步實現(xiàn)了PI、PPA、LCP、PEEK 等品種的產(chǎn)業(yè)化 , 但與國外先進(jìn)水平相比差距較大, 產(chǎn)業(yè)整體仍處于發(fā)展初期。
國際上, 特種工程塑料的研發(fā)始源于20世紀(jì)60年代后期。歐美國家對特種工程塑料進(jìn)行了大量研究和開發(fā),從60年代問世的聚酰亞胺和80年代初問世的聚醚醚酮, 到目前已形成十余種具有應(yīng)用價值并實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化的品種。而中國特種工程塑料起步于20世紀(jì)90 年代中后期,與國外領(lǐng)先企業(yè)相比差異巨大,迄今未能形成較大規(guī)模,多數(shù)產(chǎn)品對外依存度高達(dá)70% 以上。
國內(nèi)原始技術(shù)積累薄弱 ,與國外先進(jìn)水平的差距明顯 ,存在產(chǎn)品批次穩(wěn)定性差等問題。而且產(chǎn)品結(jié)構(gòu)不夠合理 , 基礎(chǔ)樹脂合成企業(yè)少,改性加工型企業(yè)多;技術(shù)投入不夠,產(chǎn)品開發(fā)與市場服務(wù)脫節(jié),本土企業(yè)的競爭力較差。
總體來看, 國內(nèi)產(chǎn)品供應(yīng)不足,專用料比例低, 中低檔產(chǎn)品偏多,關(guān)鍵核心產(chǎn)品高度依賴進(jìn)口。中國工程塑料有效生產(chǎn)能力仍不能滿足國內(nèi)市場的需要,成為全球最大的工程塑料進(jìn)口國。
| 產(chǎn)品 |
2020 年總需求量 |
進(jìn)口依存度 |
| PI( 聚酰亞胺) |
1. 3 萬噸 |
25% |
| PPA( 半芳香族聚酰胺) |
3. 3 萬噸 |
70% |
| LCP( 液晶聚合物)? |
3 萬噸?? |
80%? |
| PEEK( 聚醚醚酮) |
1450 噸 |
75% |
PI是分子主鏈中含有酰亞胺環(huán)(-CO-NH-CO-)的芳雜環(huán)高分子化合物,具有良好的電氣絕緣性能、機(jī)械性能、化學(xué)穩(wěn)定性、耐老化性能、抗輻射性能、低介電損耗等優(yōu)異性能,且這些性能在-269 -400℃的溫度范圍內(nèi)不會有顯著變化 ,被列為“21世紀(jì)最有希望的工程塑料之一” 。
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PI產(chǎn)業(yè)鏈
PI薄膜屬于高技術(shù)壁壘行業(yè),其主要技術(shù)壁壘在于設(shè)備定制周期較長,工藝難度大、定制化程度高 ,技術(shù)人才稀缺。此外 , PI膜的投資規(guī)模也不小,投資一條產(chǎn)線需要 2-3億元人民幣,盡管投資規(guī)模不算特別大,但風(fēng)險高、投資周期長,也非一般企業(yè)能夠承擔(dān)。
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PI薄膜可用作柔性電路材料
目前,全球PI膜產(chǎn)能70%的生產(chǎn)集中在美國、日本、韓國等國家,主要企業(yè)有美國杜邦、日本東麗、日本鐘淵化學(xué)、日本宇部興產(chǎn)、韓國SKC等,產(chǎn)能集中度較高 ,企業(yè)規(guī)模多在2000~ 3000噸/年。
中國PI 薄膜行業(yè)起步晚,目前國內(nèi)約有70家 PI 薄膜生產(chǎn)企業(yè),包括桂林電科院、今山電子、深圳瑞華泰等 ,產(chǎn)能規(guī)模多在百噸上下 ,主要應(yīng)用于低端市場 ,而高端產(chǎn)品自主研發(fā)水平不高,以進(jìn)口為主。
隨著中國對高端電子級PI薄膜需求的不斷增加 ,國內(nèi)企業(yè)開始向高性能 PI 薄膜市場進(jìn)軍,在開發(fā)新產(chǎn)品、新應(yīng)用領(lǐng)域方面有待加強(qiáng),將逐漸實現(xiàn)高端產(chǎn)品國產(chǎn)化替代。
PPA 兼具芳香族聚酰胺優(yōu)異的性能和脂肪族聚酰胺良好的成型加工性 ,經(jīng)過多年發(fā)展現(xiàn)已成為特種工程塑料中最主要的品種之一 , 被廣泛應(yīng)用于電子電器、汽車工業(yè)等領(lǐng)域。電子和汽車PPA 的是主要消費(fèi)市場,二者合計占總消費(fèi)量的 85% 以 上。
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PPA產(chǎn)業(yè)鏈
目前市場上常見的PPA 品種有PA4T、 PA6T、 PA9T、PA10T以及PA11T和PA12T等,以PA6T 為主。由于均聚PA6T的熔點(diǎn)超過其分解溫度 ,一般需要通過引入第三單體進(jìn) ? 行共聚改性以降低其樹脂熔點(diǎn)。因此,PA6T主要是共聚物形式 ,如 PA6T/66 、PA6T/6I等。
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從需求端看, 2016-2020年國內(nèi)對PPA的需求增速超10%,2020年需求量達(dá)到3.3萬噸,但由于國內(nèi)PPA產(chǎn)品競爭力不足,消費(fèi)仍大量依賴進(jìn)口 ,進(jìn)口依存度超過70%。
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PPA的應(yīng)用
預(yù)計未來5年,中國PPA的需求將保持 8%以上的增速 ,至2025年國內(nèi) PPA 需求量將達(dá)到 5萬噸,電子行業(yè)的快速發(fā)展仍將是帶動PPA需求增長的主要動力。
| 國內(nèi)外總產(chǎn)能 |
主要生產(chǎn)企業(yè) |
企業(yè)亮點(diǎn) |
| 國外PPA樹脂總產(chǎn)能超過15萬噸/年。主要生產(chǎn)企業(yè)有杜邦、帝斯曼、艾曼斯、索爾維、巴斯夫、阿科瑪以及日本三井化學(xué)、可樂麗。 |
帝斯曼 |
全球唯一掌握丁二胺工業(yè)化方案的公司,獨(dú)家生產(chǎn)PA4T等相關(guān)產(chǎn)品 |
| 可樂麗 |
憑借壬二胺的特有技術(shù),很長一段時間可樂麗是PA9T的唯一生產(chǎn)商。 |
| 巴斯夫 |
隨著可樂麗PA9T專利的過期,巴斯夫也逐步推出PA9T相關(guān)產(chǎn)品。 |
| 國內(nèi)PPA樹脂總產(chǎn)能已超過2萬噸/年,主要生產(chǎn)企業(yè)包括金發(fā)科技、江門德眾泰、青島三力以及浙江新和成、惠生等。 |
金發(fā)科技 |
國內(nèi)PPA樹脂總產(chǎn)能已超過2萬噸/年,主要生產(chǎn)企業(yè)包括金發(fā)科技、江門德眾泰、青島三力以及浙江新和成、惠生等。 |
液晶聚合物( 以下簡稱 LCP) 是一種主鏈上含有大量剛性苯環(huán)結(jié)構(gòu)的芳香族聚酯類材料，具有低吸濕性 , 耐高溫、耐輻射、耐水解、耐候性、耐腐蝕、天然阻燃性、低熱膨脹率、高抗沖擊性、高剛度以及吸振性能等特點(diǎn)。
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LCP 產(chǎn)業(yè)鏈
產(chǎn)能分布? ??
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從國內(nèi)需求來看, 2020年國內(nèi)LCP需求量約為3萬噸 ,約80%依賴進(jìn)口。從消費(fèi)結(jié)構(gòu)看, 電子電器是LCP 最主要的消費(fèi)領(lǐng)域 ,約占總消費(fèi)量的80% 左右,主要用于生產(chǎn)各類電子設(shè)備上的連接器,目前用于5G通訊領(lǐng)域的總消費(fèi)量不足1000噸。
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LCP
受“ 新基建”的拉動 , 預(yù)計未來五年 , LCP在5G通訊領(lǐng)域的消費(fèi)增速將達(dá)到30%以上, 至2025年消費(fèi)量達(dá)到4000噸。總體來看,預(yù)計未來一段時間,受電子電器和汽車領(lǐng)域的需求拉動, LCP的總消費(fèi)量仍將保持6%以上的增速 ,至2025 年總消費(fèi)量將超過4萬噸。
聚醚醚酮(以下簡稱PEEK)是一種半結(jié)晶性、熱塑性芳香族高分子材料,是聚芳醚酮( PAEK) 系列聚合物中最主要的品種,具有柔韌性與優(yōu)良的工藝性。在航空航天、汽車、 電子電氣、醫(yī)療及其他工業(yè)領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。? ? ?
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PEEK應(yīng)用
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PEEK 產(chǎn)業(yè)鏈
產(chǎn)能分布? ??
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中國PEEK 技術(shù)開發(fā)起步較晚 , PEEK行業(yè)代表性研發(fā)機(jī)構(gòu)是吉林大學(xué)。中國PEEK 產(chǎn)能主要集中在中研股份、浙江鵬孚隆與長春吉大特塑, 占中國總產(chǎn)能的80%,其中中研股份產(chǎn)能達(dá)1000噸/年 , 居全國首位。但是 ,與國際龍頭相比 ,在實際產(chǎn)量和產(chǎn)品品質(zhì)方面還存在一定差距。
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PEEK 用于汽車高壓繞組電磁線
從國內(nèi)市場需求來看, 隨著國內(nèi)電子電氣、航空航天和汽車工業(yè)的不斷發(fā)展, 帶動PEEK 材料的市場需求高速增長, 到目前中國已成為全球重要的市場之一。據(jù)數(shù)據(jù)顯示, 到2020年中國PEEK 材料市場消費(fèi)需求量已達(dá)到1450噸 ,2015 -2020年的復(fù)合增長率達(dá)到40% 。
未來五年中國 PEEK 產(chǎn)能將持續(xù)擴(kuò)張,目前威格斯和興福化工已宣布在盤錦建立 合資企業(yè), 預(yù)計將建設(shè)1500噸/年P(guān)EEK產(chǎn)能。
隨著技術(shù)的進(jìn)步和工藝的改進(jìn),對特種工程塑料的需求越來越多。以塑代鋼 、以塑代木、輕量化、微型化的發(fā)展趨勢為特種工程塑料行業(yè)的發(fā)展提供了廣闊的市場空間,同時,各種特種工程塑料可進(jìn)一步提高產(chǎn)品性能,未來將會有更大比例的特種工程塑料應(yīng)用于下游行業(yè)。
中國特種工程塑料未來發(fā)展有4個重點(diǎn):
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一是要提升已實現(xiàn)工業(yè)化品種的技術(shù)水平、規(guī)模化水平, 提升產(chǎn)品的質(zhì)量 ;
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二是要加強(qiáng)產(chǎn)學(xué)研聯(lián)盟建設(shè),加快科研成果轉(zhuǎn)化,加速空白品種實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化;
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三是要突破關(guān)鍵配套原料的供應(yīng)瓶頸, 降低成本;
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四是注重改性技術(shù)和應(yīng)用技術(shù)的開發(fā)。
原文始發(fā)于微信公眾號（艾邦高分子）：PI、PPA、LCP、PEEK四種特種工程塑料行業(yè)現(xiàn)狀及發(fā)展前景
