醫(yī)療健康信息技術(shù)裝備制造汽車及零部件文體教育現(xiàn)代服務(wù)業(yè)金融保險(xiǎn)旅游酒店綠色環(huán)保能源電力化工新材料房地產(chǎn)建筑建材交通運(yùn)輸社消零售輕工業(yè)家電數(shù)碼產(chǎn)品現(xiàn)代農(nóng)業(yè)投資環(huán)境
產(chǎn)業(yè)新聞產(chǎn)業(yè)資訊產(chǎn)業(yè)投資產(chǎn)業(yè)數(shù)據(jù)產(chǎn)業(yè)科技產(chǎn)業(yè)政策
(1)聚芳醚砜的發(fā)展歷程
聚芳醚砜,英文簡(jiǎn)稱 PSF,是分子主鏈上含有砜基和芳環(huán)結(jié)構(gòu)的非結(jié)晶性琥珀色透明高分子化合物;具有耐高溫性能、高抗蠕變性能、高機(jī)械性能等特點(diǎn)的一類特種工程塑料。
20 世紀(jì) 60 年代,美國(guó)聯(lián)合碳化物公司(UCC)完成了 PSF 的開(kāi)發(fā),并于1965 年實(shí)現(xiàn)了工業(yè)化生產(chǎn),生產(chǎn)能力達(dá)到 4,500 噸/年,并以 Udel®PSU 為商品名正式在市場(chǎng)上銷售。1976 年,UCC 推出了聚苯砜 Radel®R,在 1983 年又推出了聚芳砜 Radel®A。
1986 年,Amoco Polymers 公司獲得了 UCC 公司的 PSF 經(jīng)營(yíng)權(quán),2001 年后期該經(jīng)營(yíng)權(quán)被比利時(shí)索爾維公司獲得,后者成為世界領(lǐng)先的 PSF 生產(chǎn)公司。1987 年,德國(guó)巴斯夫開(kāi)始生產(chǎn)和銷售 PSF,其商品名為 Ultrason®S,2004年該公司 PSF 的生產(chǎn)能力已達(dá)到 6,000 噸/年。日本目前主要的 PSF 生產(chǎn)公司是日本住友化學(xué)。
國(guó)內(nèi)對(duì) PSF 的開(kāi)發(fā)工作由天津材料研究所于 1966 年率先開(kāi)始,緊接著上海市合成樹(shù)脂研究所和天山塑料廠共同合作,研究砜類樹(shù)脂的應(yīng)用,在 1969 年建成了 100 噸/年的生產(chǎn)裝置,并進(jìn)行生產(chǎn)。進(jìn)入 70 年代,大連第一塑料廠利用上海市合成樹(shù)脂研究所的技術(shù)經(jīng)驗(yàn),建成了可以工業(yè)化規(guī)模生產(chǎn)的裝置。
80 年代初,上海曙光化工廠開(kāi)始進(jìn)行 PSF 的生產(chǎn)和銷售,設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力為 200 噸/年,2004 年該廠停止生產(chǎn)和銷售聚砜。上海曙鵬特種工程塑料有限公司 2002 年建成了 PSF 生產(chǎn)線,設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力為 200 噸/年,該企業(yè)經(jīng)營(yíng)至 2007 年。
(2)聚芳醚砜行業(yè)特點(diǎn)及發(fā)展趨勢(shì)
我國(guó) PSF 產(chǎn)業(yè)起步晚、底子薄、總體發(fā)展慢,仍處于發(fā)展階段,核心技術(shù)與專用裝備水平相對(duì)落后,創(chuàng)新能力薄弱。在國(guó)家政策對(duì) PSF 材料發(fā)展的積極扶持下,產(chǎn)業(yè)鏈的補(bǔ)短板將是未來(lái)一段期間的發(fā)展重點(diǎn)。
在行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)方面,我國(guó)尚未出臺(tái)統(tǒng)一的 PSF 材料國(guó)家標(biāo)準(zhǔn),導(dǎo)致市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)無(wú)序,產(chǎn)品良莠不齊。2016 年工信部發(fā)布《石化和化學(xué)工業(yè)發(fā)展規(guī)劃(2016-2020年)》,指出要強(qiáng)化行業(yè)標(biāo)準(zhǔn),加強(qiáng)工程塑料、特種化學(xué)品等化工新材料標(biāo)準(zhǔn)化工作,正是為了要解決行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)缺失的問(wèn)題。隨著 PSF 材料在我國(guó)應(yīng)用范圍的擴(kuò)大、應(yīng)用水平的提升和應(yīng)用場(chǎng)景的豐富,預(yù)計(jì)將在重點(diǎn)應(yīng)用領(lǐng)域逐步建立和完善相應(yīng)的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn),規(guī)范和指導(dǎo) PSF 產(chǎn)業(yè)的健康發(fā)展。
產(chǎn)業(yè)配套能力提升方面,以原材料為例,國(guó)內(nèi)可以采購(gòu)的 PSF 生產(chǎn)原材料與國(guó)外原料相比產(chǎn)量、品質(zhì)方面還存在一定差距,導(dǎo)致國(guó)產(chǎn) PSF 高端產(chǎn)品在純度和色澤方面與國(guó)際水平相比還存在差距,并最終體現(xiàn)在產(chǎn)品性能方面的缺陷。隨著我國(guó) PSF 產(chǎn)業(yè)的逐步發(fā)展壯大,經(jīng)濟(jì)效益將逐步得到體現(xiàn),吸引資金、技術(shù)、人才的加入,產(chǎn)業(yè)配套能力預(yù)計(jì)將獲得不斷提升。
在高端應(yīng)用方面,例如用于生物醫(yī)藥領(lǐng)域的血液透析分離膜、用于燃料電池領(lǐng)域的離子交換膜等 PSF 產(chǎn)品,國(guó)內(nèi)仍主要依賴進(jìn)口,市場(chǎng)主要由比利時(shí)索爾維和德國(guó)巴斯夫占據(jù),隨著產(chǎn)業(yè)扶持政策的出臺(tái)以及國(guó)內(nèi)企業(yè)不斷的資本投入、研發(fā)投入、人力資源投入等,未來(lái)有望在 PSF 高端應(yīng)用方面逐步實(shí)現(xiàn)進(jìn)口替代。
(3)PSF 的材料特性
PSF 具有良好的力學(xué)性能、耐熱性、抗蠕變性、阻燃性、電性能、耐化學(xué)性、無(wú)毒性等。
1)力學(xué)性能:作為特種工程塑料,PSF 在高溫條件下的力學(xué)性能優(yōu)于通用工程塑料,其拉伸強(qiáng)度、沖擊強(qiáng)度等在-60~120℃范圍內(nèi)變化較小。
2)耐熱性:PSF 具有高耐熱性,以聚醚砜(PES)為例,其熱變型溫度在200~220℃,連續(xù)使用溫度為 180~200℃,玻璃化溫度為 225℃,可以在 100℃以上蒸汽中連續(xù)使用。
3)抗蠕變性:PSF 在高溫下蠕變小,擁有良好的尺寸穩(wěn)定性。
4)阻燃性:PSF 不需要添加阻燃劑即可達(dá) UL94 V0 級(jí),燃燒煙霧量低,是阻燃性較好的特種塑料之一。
5)耐化學(xué)性:PSF 耐酸、耐堿、耐無(wú)機(jī)鹽,耐汽油、機(jī)油、潤(rùn)滑油和氟利昂等。
6)安全性:PSF 是美國(guó) FDA 和歐盟 EU 認(rèn)可的一類符合食品級(jí)和衛(wèi)生級(jí)的高分子材料。
(4)PSF 的市場(chǎng)規(guī)模及應(yīng)用領(lǐng)域
開(kāi)源證券 2021 年行業(yè)研究報(bào)告《特種工程塑料系列四:聚砜應(yīng)用廣泛,國(guó)內(nèi)企業(yè)積極布局》載明:預(yù)計(jì) 2024 年聚砜合物消費(fèi)量可達(dá) 93,455 噸,2019-2024年復(fù)合增長(zhǎng)率為 6.64%。
根據(jù)Global Market Insights數(shù)據(jù)顯示,2020年P(guān)SF材料全球市場(chǎng)空間為16.60億美元,預(yù)計(jì) 2021-2027 年將保持 4.90%的年復(fù)合增長(zhǎng)率,2027 年市場(chǎng)規(guī)模將超過(guò) 23.00 億美元,亞太地區(qū)預(yù)計(jì)將成為主要市場(chǎng),其中醫(yī)療器械、食品接觸、汽車航空、電子電氣領(lǐng)域的份額總計(jì)超過(guò) 70.00%。
PSF 材料主要應(yīng)用于醫(yī)療器械、食品接觸、航空航天、汽車、電子電氣、水處理、其他工業(yè)等領(lǐng)域,各領(lǐng)域需求的穩(wěn)步增長(zhǎng)帶動(dòng) PSF 材料需求快速增加。
1)衛(wèi)生/醫(yī)療行業(yè)
醫(yī)療器械所用材料必須具有極佳的生物相容性與承受苛刻環(huán)境的能力。PSF材料無(wú)細(xì)胞毒性、無(wú)致敏性、無(wú)皮膚刺激性,能經(jīng)受高壓蒸汽、環(huán)氧乙烷、低溫等方式滅菌,符合 ISO10993 標(biāo)準(zhǔn),可在 II 級(jí)與 III 級(jí)醫(yī)療器械中使用。PSF 材料因質(zhì)輕、能被 X 射線透過(guò)、設(shè)計(jì)自由度高等特點(diǎn)正逐步取代金屬醫(yī)療材料應(yīng)用于消毒盤、手術(shù)牽開(kāi)器、股骨試驗(yàn)盒、牙科器械等。
此外,PSF 材料還因其優(yōu)異的化學(xué)惰性與生物相容性,在醫(yī)用膜材上被大量的研究與應(yīng)用。早在 1999 年,美國(guó)國(guó)家透析相關(guān)疾病檢測(cè)顯示,超過(guò) 70%的血液透析膜是基于 PSF 材質(zhì)制備而成,相比傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)件,其功能性更強(qiáng)。目前,各類具有不同選擇透過(guò)性的 PSF 膜材料層出不窮,如血液透析膜、選擇性阻隔膜等。
根據(jù)艾媒咨詢《2022 年中國(guó)醫(yī)療器械行業(yè)發(fā)展?fàn)顩r》顯示:自 2013 年以來(lái),我國(guó)醫(yī)療器械行業(yè)市場(chǎng)規(guī)模不斷擴(kuò)大,預(yù)計(jì) 2022 年達(dá) 12,529.00 億元,2025 年將達(dá) 18,414.00 億元。隨著產(chǎn)業(yè)發(fā)展政策環(huán)境持續(xù)優(yōu)化,以及公眾對(duì)醫(yī)療器械診斷精準(zhǔn)化的需求日趨強(qiáng)烈,未來(lái)中國(guó)醫(yī)療器械行業(yè)市場(chǎng)規(guī)模,將會(huì)保持穩(wěn)定增長(zhǎng)態(tài)勢(shì)。
2)食品接觸
PSF 材料因其性能穩(wěn)定、無(wú)毒,符合美國(guó)食品藥品監(jiān)督管理局和歐洲委員會(huì)對(duì)食品及其接觸應(yīng)用的相關(guān)法規(guī)要求,廣泛應(yīng)用于食品接觸領(lǐng)域。隨著人們健康意識(shí)不斷提高,對(duì)食品安全越來(lái)越重視。2011 年,PC 嬰兒奶瓶制品因安全毒性問(wèn)題遭到了歐盟的全面禁止,PPSU 因其無(wú)毒、耐高溫、高透明及優(yōu)異的抗沖擊性能成為 PC 的替代品之一。
2017 年 5 月舉辦的 ChinaPlas2017 國(guó)際橡塑展中,德國(guó)巴斯夫展示了以 Ultrason®E2010 PES 為材料生產(chǎn)的空氣炸鍋,比傳統(tǒng)的玻璃材料更輕、韌性更優(yōu)、使用壽命更長(zhǎng)。PSF 材料可廣泛用于嬰兒奶瓶、微波烹調(diào)器具、咖啡濾析器、爆米花機(jī)、電炸鍋、電飯鍋、蛋炊具及吸奶器部件、飲料和食品等食品接觸用具及廚房用具等。
廚具行業(yè)規(guī)模未來(lái)將不斷擴(kuò)大。根據(jù) Statista 統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù),預(yù)計(jì) 2022 年全球炊具和烤箱領(lǐng)域的收入可達(dá)到 58.60 億美元,其中中國(guó)市場(chǎng)收入可達(dá) 28.82 億美元,占據(jù)主要份額。預(yù)計(jì)全球炊具和烤箱領(lǐng)域的收入在 2022-2027 年的復(fù)合年增長(zhǎng)率為 4.59%,全球炊具和烤箱領(lǐng)域的銷量在 2027 年將達(dá)到 1,348 萬(wàn)臺(tái)。
3)汽車、航空領(lǐng)域
在汽車、航空航天領(lǐng)域,利用 PSF 的耐磨、耐負(fù)載性能,可制成止推環(huán)、燈具部件、空調(diào)系統(tǒng)密封條等;利用其可塑性、耐熱性能可制作防護(hù)罩元件、電動(dòng)齒輪、蓄電池蓋、雷管、電子點(diǎn)火裝置元件等;利用其天然阻燃、耐化學(xué)性、低變形性可生產(chǎn)飛機(jī)內(nèi)部配件和飛機(jī)外部零件、宇航器外部防護(hù)罩、照明器檔板、電傳動(dòng)裝置、傳感器等。
汽車領(lǐng)域中,新能源汽車將成為 PSF 市場(chǎng)增長(zhǎng)較快的終端市場(chǎng)之一。中國(guó)新能源汽車產(chǎn)銷量在 2012 年至 2021 年實(shí)現(xiàn)飛速增長(zhǎng),其產(chǎn)量從 2012 年的 1.30萬(wàn)輛增長(zhǎng)至 2021 年的 354.50 萬(wàn)輛,復(fù)合增長(zhǎng)率為 86.48%。
航空航天領(lǐng)域也將成為 PSF 市場(chǎng)增長(zhǎng)較快的終端市場(chǎng)之一。目前波音、空客等大型航空航天公司對(duì)輕量化飛機(jī)部件的需求不斷增加,驅(qū)使 PSF 生產(chǎn)企業(yè)推陳出新。PlastiComp 與德國(guó)巴斯夫公司合作推出了“基于聚芳醚砜的長(zhǎng)纖維熱塑性塑料(LFT)”,該復(fù)合材料作為以塑代鋼的首選,為航空航天器的持續(xù)輕量化提供了解決方案,對(duì) PSF 材料在航空航天領(lǐng)域的應(yīng)用產(chǎn)生積極影響。
4)電子電氣領(lǐng)域
PSF 具有天然阻燃性、良好絕緣性、耐熱性、耐化學(xué)性及加工穩(wěn)定性,可用于制作各種高溫用接觸器、接插件、變壓器絕緣件、可控硅帽、絕緣套管、線圈骨架、接線柱、印刷電路板、軸套、TV 系統(tǒng)零件、電容器薄膜、電刷座、堿性蓄電池盒等。我國(guó)集成電路產(chǎn)業(yè)規(guī)模持續(xù)增加,貿(mào)易摩擦加速國(guó)產(chǎn)化進(jìn)程。2018年,我國(guó)集成電路市場(chǎng)規(guī)模已達(dá) 1.50 萬(wàn)億元,成為全球最大的半導(dǎo)體市場(chǎng),PSF在集成電路以及半導(dǎo)體中的應(yīng)用隨之增長(zhǎng)。
2022 年全球半導(dǎo)體設(shè)備銷售額有望連續(xù)刷新歷史記錄。根據(jù) SEMI 預(yù)計(jì),2021年半導(dǎo)體設(shè)備全球銷售總額將達(dá)到1,030.00億美元的新高,較2020年的710億美元增長(zhǎng) 45.07%。預(yù)計(jì) 2022 年全球半導(dǎo)體設(shè)備市場(chǎng)總額將擴(kuò)大到 1,140 億美元,有望連續(xù)三年創(chuàng)歷史新高。
5)水處理膜和超濾膜
PSF 具有高強(qiáng)度、高韌性、高剛度和水解穩(wěn)定性及可溶于極性溶劑,可用于制造中空纖維膜、平板膜、管狀膜和超濾膜等。
根據(jù)東興證券 2021 年出具的《水處理膜產(chǎn)業(yè)深度報(bào)告》顯示,近 20 年是我國(guó)膜產(chǎn)業(yè)的高速增長(zhǎng)期。至 2017 年底,全球膜產(chǎn)值已達(dá) 1,050.00 億美元,我國(guó)膜產(chǎn)業(yè)的總產(chǎn)值約為 2000.00 億人民幣,我國(guó)膜產(chǎn)業(yè)占全球膜產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值比重從1999 年的 1.70%提升到了 2017 年的 27.00%以上。未來(lái)隨著污水資源化、深度水處理的需求增加,水處理膜產(chǎn)業(yè)仍將快速發(fā)展。
根據(jù) BCC research《Ultrafiltration Membranes》顯示,PES 和 PPSU 可作為聚合物和共混物提升工程膜的性能從而制得超濾膜。超濾膜的全球市場(chǎng)在 2021年為 44.00 億美元,預(yù)計(jì)在 2026 年增長(zhǎng)到 59.00 億美元;2021-2026 年,復(fù)合增長(zhǎng)率為 6.04%。
6)其他應(yīng)用
PSF 可用于制作加濕器、吹風(fēng)機(jī)、服裝汽蒸、照相機(jī)盒,放映機(jī)元器件等耐熱、耐水解產(chǎn)品。帶硅烷的 PSF 如 PSU-SR、PKXR 等可作為玻纖和碳纖等纖維的上漿粘合劑。PSF 與 PTFE 粉末混合后,應(yīng)用于制備水溶或油溶耐磨粉末涂料。除此之外,PSF 還可制造各種化工加工設(shè)備、食品加工設(shè)備、污染控制設(shè)備、奶制品加工設(shè)備及工程、建筑、化工用管道等。