汽车、电子电气是主要驱动力,特种工程塑料供应能力将持续提升

橡塑人家 2023-06-17
1936 字丨阅读本文需 5 分钟

特种工程塑料是指综合性能优,长期使用温度在150℃以上的一类工程塑料。主要包括聚苯硫醚(PPS)、高性能聚酰胺(PPA,也称高温尼龙)、聚砜(PSF,包括普通双酚A型聚砜PSU、聚亚苯基砜树脂PPSU、聚醚砜PESU、聚芳砜PASF等)、聚芳醚酮(PAEK,包括聚醚醚酮PEEK、聚醚酮酮PEKK、聚醚酮PEK等)等。其兼具耐高温、绝缘、耐腐蚀和机械强度高等优点。

在国际上,特种工程塑料自20世纪60年代后期开始发展,从1960年最初问世的聚酰亚胺到80年代初问世的聚醚醚酮,欧美等国家各大公司先后对特种工程塑料进行大量研究和开发。目前已形成PPA、PPS、PSU等十余种具有应用价值、并实现产业化的品种,被广泛应用于电子、汽车、航空航天、精密器械等高新技术行业。

国外工程塑料行业起步较早

国外工程塑料行业起步较早。1931年,美国杜邦公司在实验室首次合成PA66,1939年,PA66实现工业化,是第一个工业化的工程塑料。1950-1980年为全球工程塑料行业研发快速发展期,德国拜耳、美国杜邦、美国奇异公司等先后开发了聚碳酸酯(PC)、聚甲醛(POM)、聚酰亚胺(PI)等工程塑料。

相比较而言,我国工程塑料起步较晚,但发展迅速,目前已逐步形成了具有树脂合成、塑料改性与合金、加工应用等相关配套能力的完整产业链,产业规模不断扩大,并且出口不断增长;企业规模持续壮大,产品品种不断增加;科技水平日益提高,部分产品技术、质量指标也已接近国外先进水平。近年来,PPS、PI、PEEK等特种工程塑料及下游制品的产业化发展提速,聚砜类、聚芳酯、特种聚酰胺等小品种处于技术开发和应用研究阶段,产业化进程较慢。

全球工程塑料优势企业分布于美国、德国等地区

随着汽车、电子、电气、通信技术以及机械工业的迅猛发展,具备高强度、耐热、阻燃等特殊优异性能的工程塑料的需求得以快速提升。

目前,美国、德国等工业化程度较高的国家的工程塑料产量遥遥领先于全球水平,是全球工程塑料发展较好的地区。全球知名的工程塑料生产企业主要有杜邦、陶氏、巴斯夫、罗地亚、三菱、帝人等企业。

从细分产品的企业竞争格局来看,杜邦是全球最大的尼龙树脂生产商、SABIC公司(收购GE塑料集团后)是全球最大的改性PC、PPO生产商;德国巴斯夫在汽车用工程塑料领域具有较强的竞争力。

近年来,在国家政策引导下,特种工程塑料在建、拟建项目增多,国产化进程加快。如沃特股份年产2.0万吨LCP树脂材料项目及年产4.5万吨特种高分子材料项目,金发科技新增年产1.5万吨PA10T/PA6T合成树脂项目等。随着相关在建、拟建、扩建项目投产,我国特种工程塑料供应能力将进一步提升。

特种工程塑料综合性能优异,近年来,轻量化、高端化、小型化、以钢代塑的发展趋势,为特种工程塑料产业发展提供了广阔的增长空间。以聚醚醚酮为例,受新能源汽车、电子电气产业发展拉动,我国聚醚醚酮市场需求呈高速增长态势,2016-2021年均复合增长率达到38.6%以上,2021年,我国聚醚醚酮市场需求量增长至1500.0万吨以上。特种工程塑料综合性能优异,应用领域广泛,随着新基建、新能源汽车、5G等产业发展,特种工程塑料市场空间将持续扩大,行业发展前景较好。我国特种工程塑料市场起步晚,受技术限制,目前大多数特种工程塑料进口依赖度仍较高,产业整体仍处于发展初期。

特种工程塑料需求不断提高

汽车、电子电气是主要驱动力

21世纪以来,在汽车与电子电气行业的带动下,特种工程塑料开始呈现快速增长,并且几乎所有细分产品在这两大市场中均有所应用。截至目前,特种工程塑料在汽车与电子电气中的消费占比共计70%,此外还少量应用于航空、工业机械以及医疗等领域。

汽车领域

在汽车领域,轻量化与电动化是带动特种工程塑料需求增长的主要因素。

在轻量化趋势影响下,特种工程塑料主要应用为在暴露于高温的零部件中替代金属材料,例如点火、燃料、制动以及冷却等系统,PPA、PPS是较为常用的产品。

电动化趋势对材料在高电流环境下提出了更高的耐久性需求,据估计日系厂商电动汽车中PPS的用量达到燃油汽车的2倍以上。例如,随着汽车行业逐步走入电气化时代,索尔维Amodel® PPA树脂于美国乔治亚州奥古斯塔市生产基地的产能提升15%,产品线在纯电动车(BEV)、电动马达、电子电力与电池技术等领域中的应用范围也逐渐扩大。

电子电气领域

电子元件组装温度提高以及通信传输频率增大是带动特种工程塑料需求增长的主要因素。

新型电子元件组装技术如使用无铅焊料、表面贴装技术(SMT)等,均要求材料具有较高的耐热性,其中后者加工过程最高温度可达250℃。另一方面,随着通信传输频率增大,对电子电气组件的介电损耗要求持续提高,例如LCP目前已成为5G天线的首选材料之一。同时LCP在机器人的连接器和伺服电机中也有应用。

随着小米 CyberOne 的推出和特斯拉 Optimus 的发布,人型机器人发展逐渐提升。未来机器人对重量、体型要求越来越高,集成化非常关键,有望给工程塑料在该领域的需求带来爆发式增长。

航空航天领域

在该领域,PPS、PEEK以及PEI等材料凭借耐高温、阻燃以及可加工性,正在部分替代金属与热固性塑料。

医疗领域

聚芳醚酮和砜类聚合物凭借良好的生物相容性,在可植入材料以及各种医疗器械中的应用备受关注。

总结

特种工程塑料的发展不仅对国家支柱产业和现代高新技术产业起着支撑作用,同时也对传统产业改造和产品结构调整起到推动作用。

未来,随着新型应用场景不断出现,特种工程塑料需求有望持续高增长。

文章来源: 前瞻产业研究院,新思界网,中国化工信息周刊

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