[隆眾聚焦]: 聚砜產(chǎn)業(yè)鏈全景梳理
【導(dǎo)語】:聚砜是一種新型熱塑性特種工程塑料,具有優(yōu)異的力學(xué)性能、介電性能、耐熱性、阻燃性、耐蠕變性、化學(xué)穩(wěn)定性、透明性以及食品衛(wèi)生性。聚砜“家族”包含PSU、PPSU、PESU,由于聚砜材料性能優(yōu)異,已在電子電氣、汽車、醫(yī)療衛(wèi)生和家用食品等領(lǐng)域獲得廣泛應(yīng)用。近幾年國(guó)內(nèi)投產(chǎn)積極,產(chǎn)能大幅增長(zhǎng),國(guó)產(chǎn)化進(jìn)程也在不斷加速!
一、聚砜主要分類和性能
(1)雙酚 A 型聚砜(PSF/PSU),略帶琥珀色非晶型透明或半透明聚合物,由雙酚 A和4,4'-二氯二苯砜縮聚而制得。其拉伸強(qiáng)度和彎曲強(qiáng)度均高于普通工程塑料,融化溫度處于 340℃-390℃之間,長(zhǎng)期使用溫度-100℃ -150℃之間。其具有良好的電絕緣性,尤其是在高溫環(huán)境及潮濕空氣中放置后 仍能保持良好的電絕緣性。對(duì)一般無機(jī)酸、堿、鹽以及脂肪烴,醇類和油類都 較穩(wěn)定,但會(huì)受到強(qiáng)溶劑濃硫酸、硝酸作用,某些極性溶劑如酮類,鹵代烴, 芳香烴,甲基甲酰等會(huì)使其發(fā)生溶解和溶脹。PSU的耐輻射性能良好。
(2)聚醚砜(PESU),分子主鏈由醚基、砜基和亞苯基組成,以 4,4'-二氯二苯砜和雙酚 S 為原料,在極性溶劑中,在堿的存在下進(jìn)行反應(yīng)。反應(yīng)過程中需要控制反應(yīng)溫度、反應(yīng)時(shí)間和原料配比等條件,以獲得高分子量的聚醚砜。聚醚砜呈淡黃色至灰褐色粒狀物, 屬于非晶態(tài)聚合物。耐熱性介于聚砜和聚芳砜之間,拉伸強(qiáng)度和彎曲強(qiáng)度均高于普通工程塑料。聚醚砜的耐老化性能優(yōu)異,在 180℃可使用 20 年左右。耐燃 性能良好,燃燒時(shí)不會(huì)釋放煙顆粒。另外,聚醚砜易于加工成型,可使用常規(guī)塑料加工方法。聚醚砜的機(jī)械性能是熱塑性塑料中的佼佼者。
(3)聚芳砜(PASF/PPSU),也稱為聚苯砜,是透明琥珀色堅(jiān)硬固體,由4,4'-二氯二苯砜與聯(lián)苯二酚反應(yīng)制得,耐熱性比雙酚 A 型聚砜更加優(yōu)良。熱變形溫度高于100℃,玻璃化轉(zhuǎn)變溫度略高,為 288℃。聚芳砜耐酸、堿、乙醇、丙酮、 醋酸乙酯、烴類、燃料油、潤(rùn)滑油等,可溶于二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺、 N-甲基-2-吡咯烷酮、二甲基亞砜、四甲基亞砜等溶劑。聚芳砜可用作耐高溫工程材料,與聚四氟乙烯、石墨進(jìn)行混合填充后,適用于在高溫、高負(fù)荷環(huán)境下工作的軸承材料。
聚砜類產(chǎn)品性能對(duì)比 | |||
對(duì)比 | 雙酚A型聚砜(PSF/PSU) | 聚醚砜(PES) | 聚芳砜/聚苯砜(PASF/PPSU) |
熱變形溫度(℃) | 174 | 204 | 207 |
相對(duì)密度 | 1.24 | 1.37 | 1.29 |
抗張強(qiáng)度(MPa) | 70 | 86 | 94 |
伸長(zhǎng)率(%) | 50~60 | 40~80 | 60~120 |
抗壓強(qiáng)度(MPa) | 280 | 130 | 150 |
抗彎強(qiáng)度(MPa) | 107 | 136 | 127 |
抗沖強(qiáng)度(KJ/m2) | -- | 23 | 690 |
硬度(洛氏) | M69(R120) | M88 | M110 |
揉曲模量,23℃,GPa | 2.7 | 2.6 | 2.6 |
抗張模量,23℃,GPa | 2.2 | 2.7 | 2.4 |
連續(xù)使用最高溫度(℃) | 140 | 180 | 180 |
電阻率(23℃)(Ω·m) | 5×10 | 10 | 3.2×10 |
介電強(qiáng)度(KV/mm)(短時(shí)) | 3.0 | 16 | 6.3 |
介電常數(shù)60Hz | 3.07 | 3.5 | 3.94 |
介電常數(shù)1000Hz | 3.06 | 3.5 | 3.24 |
吸水性24h,3.2mm試樣(%) | 0.22 | 0.43 | 0.37 |
二、聚砜行業(yè)國(guó)產(chǎn)化進(jìn)程加速
全球聚砜的產(chǎn)能主要集中在北美、歐洲和中國(guó)。其中,索爾維和巴斯夫是全球主要的聚砜生產(chǎn)企業(yè),兩家企業(yè)的生產(chǎn)能力合計(jì)占全球總產(chǎn)能的55%。近年來,國(guó)內(nèi)的聚砜生產(chǎn)企業(yè)也逐漸崛起,如深圳沃特、廣東優(yōu)巨新材、山東浩然、華昌上海、山東富海、金發(fā)科技等企業(yè)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了聚砜的量產(chǎn),打破了國(guó)外壟斷。隨著產(chǎn)能以及技術(shù)水平的突破,國(guó)內(nèi)企業(yè)已經(jīng)具備了一定的技術(shù)實(shí)力和品牌影響力,在市場(chǎng)中占據(jù)了一定的份額,國(guó)產(chǎn)化進(jìn)程不斷加速。
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數(shù)據(jù)來源:隆眾資訊
隆眾資訊統(tǒng)計(jì),截止到2024年底,中國(guó)聚砜總產(chǎn)能已達(dá)到4.48萬噸,較去年增長(zhǎng)48%,全球占比達(dá)40%。未來3年內(nèi),計(jì)劃在建的企業(yè)還有煙臺(tái)萬華、浙江鵬孚隆、山西湖大、南京清研等,合計(jì)新增產(chǎn)能有3.05萬噸。如果按計(jì)劃項(xiàng)目投產(chǎn),國(guó)內(nèi)聚砜產(chǎn)能將達(dá)到7.53萬噸,全球占比提升至53%,屆時(shí)國(guó)產(chǎn)化進(jìn)程將加速,國(guó)際話語權(quán)也將大幅提升。
三、聚砜材料的主要應(yīng)用
聚芳醚砜具有良好的力學(xué)性能、耐熱性、抗蠕變性、阻燃性、電性能、耐化學(xué)性、無毒性等。聚砜主要有透明級(jí)、食品級(jí)、醫(yī)療級(jí)、膜級(jí)等。聚砜成型工藝是將聚砜材料經(jīng)過加熱、壓縮、注射、吹塑、擠出等一系列工藝加工,制成不同結(jié)構(gòu)、形狀、尺寸和性能的零部件或成品,可應(yīng)用于下游醫(yī)療器械、食品容器、航空航天、汽車、工業(yè)、電子電氣、環(huán)保等領(lǐng)域。
食品接觸: 聚砜材料因其性能穩(wěn)定、無毒,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。生活中,聚砜材料可用于嬰兒奶瓶、微波烹調(diào)器具、咖啡濾析器、爆米花機(jī)器、電炸鍋、電飯鍋、蛋炊具及擠奶器部件、飲料和食品等食品接觸用具及廚房用具等。?
航空航天:由于聚砜材料具有超強(qiáng)的韌性和抗沖擊力,且滿足低煙密度、低毒排放以及低熱量釋放的安全要求,在飛機(jī)結(jié)構(gòu)與內(nèi)飾元件的使用量日益增大,如飛行甲板化霜水盤、座椅影音顯示器罩、餐飲回收小車等。
汽車:聚砜材料作為一種結(jié)構(gòu)材料,具有眾多的優(yōu)異性能,如可長(zhǎng)時(shí)間承受180℃高溫,尺寸穩(wěn)定,即便在高溫下也能保持較好的抗蠕變性能,而且耐熱水、燃油以及冷卻液等溶劑,因此在汽車與交通領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用,比如在交流發(fā)動(dòng)機(jī)、導(dǎo)火線連接系統(tǒng)、轉(zhuǎn)向柱罩和發(fā)動(dòng)機(jī)罩下的零件,以及汽車分速罩、電池罩、傳感器、點(diǎn)火器零件、汽車燈罩等方面均有應(yīng)用。此外,聚砜材料還用于生產(chǎn)保險(xiǎn)絲密封件、車內(nèi)反光鏡、熱空氣導(dǎo)管、止推環(huán)、帶進(jìn)油控制柱的油泵等汽車用制品。
衛(wèi)生/醫(yī)療行業(yè):醫(yī)療領(lǐng)域中,器械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,聚砜材料符合ISO 10993標(biāo)準(zhǔn),即不具有細(xì)胞毒性、致敏性與組織毒性,又能經(jīng)受高壓蒸汽、環(huán)氧乙烷、低溫等離子與伽馬射線等常規(guī)滅菌方式,可以在II級(jí)與III級(jí)醫(yī)療裝置中使用。聚砜材料相對(duì)于現(xiàn)在使用最多的金屬醫(yī)療材料,其質(zhì)量更輕、能夠被X射線穿過、制作靈活(可制成透明、不透明以及各種彩色制件)。因此,聚砜材料在消毒盤/盒、手術(shù)牽開器、股骨試驗(yàn)盒、牙科器械、醫(yī)用軟管等應(yīng)用方面正逐步取代金屬材料。此外,聚砜材料還因其優(yōu)異的化學(xué)惰性與生物相容性,在醫(yī)用膜材料上被大量的研究與應(yīng)用。
水處理膜:聚砜材料具有高纖維強(qiáng)度、韌性、剛度和水解穩(wěn)定性,可溶于傳統(tǒng)加工溶劑,用于制造中空纖維、平板和管狀膜,減少過濾器堵塞,并最大限度地減少制造缺陷。
電子電氣: 聚砜材料不但具有良好的絕緣性能、極低的介電損耗因子、較高的介電強(qiáng)度,而且在190℃高溫下能保證其性能不出現(xiàn)較大波動(dòng)。隨著電子電器向小型輕量化發(fā)展,聚砜材料在變壓絕緣器件、電線絕緣材料、各類接觸器、斷路器鎖閂、以及電路基板等方面的使用量也日益增多。?
工業(yè)領(lǐng)域:聚砜材料還可以應(yīng)用于泵罩、塔填料、窺鏡、閥門、衛(wèi)生管道及部件、水管轉(zhuǎn)接頭、污染控制設(shè)備、軸承保持器等方面,比如,聚砜管道可以適應(yīng)不同的環(huán)境且能保持良好的防蠕變性和低吸水率,從而被廣泛應(yīng)用。
四、國(guó)內(nèi)聚砜主要龍頭生產(chǎn)企業(yè)
1. 深圳市沃特新材料股份有限公司
深圳市沃特新材料股份有限公司聚砜產(chǎn)能10000噸。包括聚苯砜(PPSU)、聚醚砜(PES)、雙酚A型聚砜(PSU)。沃特聚砜材料具有優(yōu)異的耐化學(xué)性,并且耐蒸汽反復(fù)消毒。其沖擊強(qiáng)度優(yōu)于聚碳酸酯,并且可避免雙酚A(BPA)和雙酚S(BPS)的使用。這將為醫(yī)療器材、水處理膜/血液透析膜、廚房食品器材、小家電、衛(wèi)浴、涂料添加劑、復(fù)合材料增韌劑等領(lǐng)域的客戶提供可信賴的新材料解決方案。同時(shí),沃特聚砜?jī)?yōu)異的阻燃特性和低發(fā)煙特性,可以為航空航天及軌道交通內(nèi)飾件、汽車部件等行業(yè)提供安全優(yōu)化的新材料解決方案。
2.廣東優(yōu)巨先進(jìn)新材料股份有限公司
廣東優(yōu)巨先進(jìn)新材料股份有限公司規(guī)劃建設(shè)聚砜產(chǎn)能1萬噸,包含PPSU、PES、PSU,可應(yīng)用于奶瓶等食品領(lǐng)域、醫(yī)療器械、航空航天、光纖通訊、水處理等行業(yè)。公司掌握了聚芳醚砜核心技術(shù),共有46項(xiàng)專利,其中35項(xiàng)國(guó)家發(fā)明專利,核心技術(shù)部分技術(shù)達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平、整體達(dá)到國(guó)內(nèi)領(lǐng)先水平。
優(yōu)巨新材料有限公司致力于多系列特種工程塑料產(chǎn)品的產(chǎn)業(yè)化,項(xiàng)目總占地約430畝,選址于姚家港化工園馬家沖路以東、高石崗路以南。項(xiàng)目分二期建設(shè),一期占地260畝,包括年產(chǎn)2萬噸耐高溫聚芳醚酰胺(耐高溫尼龍PPA)、年產(chǎn)2萬噸液晶聚合物(高溫聚酯LCP)、年產(chǎn)1萬噸透明芳綸(PEA)、年產(chǎn)2萬噸聚醚酰亞胺(PEI)等四個(gè)子項(xiàng)目,建設(shè)聚合車間、溶劑回收車間、倉(cāng)庫(kù)、罐區(qū)4個(gè)、辦公樓和研發(fā)大樓等。二期項(xiàng)目占地170畝,規(guī)劃建設(shè)年產(chǎn)萬噸級(jí)聚芳香性醚砜(PPSU、PES、PSU)產(chǎn)品生產(chǎn)線。
3. 山東富海集團(tuán)有限公司
富海(東營(yíng))新材料科技有限公司成立于2020年2月,注冊(cè)資本5000萬元,隸屬于中國(guó)企業(yè)500強(qiáng)富海集團(tuán)新能源控股有限公司,是一家專注于完全生物降解塑料、特種工程塑料、差異化聚酯、功能性聚合物、特種纖維與薄膜等高端產(chǎn)品研制和核心技術(shù)攻關(guān)的研究機(jī)構(gòu)。
富海(東營(yíng))新材料科技有限公司通過先進(jìn)的工藝流程及成套設(shè)備的開發(fā),成功研制出血液透析膜及水處理膜用聚砜材料。聚砜材料的二聚體雜質(zhì)含量低于1.3wt%、重均分子量65000±4000D,分子量分布小于4.5,不同實(shí)驗(yàn)批次做到各項(xiàng)性能波動(dòng)控制在±5%范圍內(nèi),金屬離子等雜質(zhì)灰分含量滿足醫(yī)用、水處理用要求?,F(xiàn)項(xiàng)目已經(jīng)完成中試研究,設(shè)計(jì)產(chǎn)能7000噸/年,2024年一季度已經(jīng)投產(chǎn)。項(xiàng)目建成后,預(yù)計(jì)年新增產(chǎn)值83700萬元,利稅29000萬元,新增就業(yè)100余人。
富海(東營(yíng))新材料科技有限公司已突破用于高水通量、高開孔率、高截留率纖維膜的聚砜樹脂合成技術(shù),紡絲穩(wěn)定性達(dá)到國(guó)際相關(guān)企業(yè)同等水平,將建成膜用聚砜樹脂國(guó)產(chǎn)生產(chǎn)線,實(shí)現(xiàn)成果轉(zhuǎn)化和產(chǎn)業(yè)化示范,屆時(shí)將成為國(guó)內(nèi)最大膜用聚砜樹脂生產(chǎn)基地,解決我國(guó)水處理膜及血液透析膜等膜制品企業(yè)原料“卡脖子”問題,從根本上解決我國(guó)高端聚砜樹脂材料受制于國(guó)外的局面,形成完整的產(chǎn)業(yè)鏈,為我國(guó)的醫(yī)療健康、環(huán)保水處理等領(lǐng)域快速發(fā)展提供保障。
4.山東浩然塑股份有限公司
山東浩然特塑股份有限公司聚砜類產(chǎn)品年產(chǎn)能已達(dá)6500噸,主要包含PSU/PPSU/PESU。山東浩然特塑股份有限公司成立于2010年8月,是專業(yè)從事塑料工業(yè)的“金字塔尖”的聚砜類、聚醚醚酮類特種工程塑料原料、改性料及二次制品研發(fā)、生產(chǎn)、銷售的高新技術(shù)企業(yè),公司屬于國(guó)家支持和鼓勵(lì)的戰(zhàn)略新興產(chǎn)業(yè),占地面積約100畝,規(guī)劃建設(shè)萬噸級(jí)特種工程塑料產(chǎn)業(yè)園。
5. 廣州金發(fā)科技股份有限公司(珠海萬通)
廣州金發(fā)科技股份有限公司(珠海萬通)年產(chǎn) 6000 噸 PPSU/PES 樹脂(聚砜)的產(chǎn)能已于 2024 年 6 月試車成功,在聚砜生產(chǎn)方面具備了一定的規(guī)模和能力。
金發(fā)科技股份有限公司,是一家主營(yíng)高性能改性塑料研發(fā)、生產(chǎn)和銷售的高科技上市公司?,F(xiàn)擁有上海金發(fā)科技發(fā)展有限公司、天津金發(fā)新材料有限公司、江蘇金發(fā)新材料有限公司、綿陽(yáng)長(zhǎng)鑫新材料發(fā)展有限公司、綿陽(yáng)東方特種工程塑料有限公司等五家子公司。
6. 華東理工大學(xué)華昌聚合物有限公司
華東理工大學(xué)華昌聚合物有限公司聚砜(PSU/PSF)年產(chǎn)能2000噸,主流牌號(hào)有P150S、P160S、P260S、P350S。華東理工華昌聚合物有限公司是上海市高新技術(shù)企業(yè),公司在行業(yè)內(nèi)率先通過ISO國(guó)際質(zhì)量體系認(rèn)證且成為國(guó)內(nèi)主要的乙烯基樹脂研發(fā)生產(chǎn)基地,主要從事研發(fā)、生產(chǎn)和銷售的環(huán)氧乙烯基酯樹脂、不飽和聚酯樹脂、重防腐涂料、高性能環(huán)氧樹脂,UV固化樹脂,3D打印樹脂、聚砜、陰極保護(hù)材料、離子交換和吸附樹脂以及設(shè)計(jì)、防腐工程的承包和施工服務(wù)。
7. 安徽摩納珀里科技有限公司
安徽摩納珀里科技有限公司主要從事特種聚合物的研發(fā)、生產(chǎn)及技術(shù)服務(wù),目前聚砜產(chǎn)能1000噸。
安徽摩納珀里科技有限公司年產(chǎn)1萬噸特種聚合物(聚砜、磺化聚砜、聚醚砜、磺化聚醚砜、聚苯砜、磺化聚苯砜、聚醚醚酮、聚芳醚酮、磺化聚醚醚酮、磺化聚芳醚酮)。摩納珀里成立于2019年1月14日,位于安徽省淮南市現(xiàn)代煤化工園,從事特種聚合物的研發(fā)、生產(chǎn)及技術(shù)服務(wù)。公司擁有自主研發(fā)的聚合技術(shù),致力于聚芳香醚類高分子的產(chǎn)業(yè)化。