聚芳醚砜行业特点及发展趋势

聚芳醚砜行业特点及发展趋势聚芳醚砜行业特点及发展趋势我国PSF产业起步晚、底子薄、总体发展慢，仍处于发展阶段，核心技术与专用装备水平相对落后，创新能力薄弱。在国家政策对PSF材料发展的积极扶持下，产业链的补短板将是未来一段期间的发展重点。在行业标准方面，我国尚未出台统一的PSF材料国家标准，导致市场竞争无序，产品良莠不齐。2016年工信部发布《石化和化学工业发展规划（2016-2020年）》，指出要强化行业标准，加强工程塑料、特种化学品等化工新材料标准化工作，正是为了要解决行业标准缺失的问题。随着PSF材料在我国应用范围的扩大、应用水平的提升和应用场景的丰富，预计将在重点应用领域逐步建立和完善相应的行业标准，规范和指导PSF产业的健康发展。产业配套能力提升方面，以原材料为例，国内可以采购的PSF生产原材料与国外原料相比产量、品质方面还存在一定差距，导致国产PSF高端产品在纯度和色泽方面与国际水平相比还存在差距，并最终体现在产品性能方面的缺陷。随着我国PSF产业的逐步发展壮大，经济效益将逐步得到体现，吸引资金、技术、人才的加入，产业配套能力预计将获得不断提升。在高端应用方面，例如用于生物医药领域的血液透析分离膜、用于燃料电池领域的离子交换膜等PSF产品，国内仍主要依赖进口，市场主要由比利时索尔维和德国巴斯夫占据，随着产业扶持政策的出台以及国内企业不断的资本投入、研发投入、人力资源投入等，未来有望在PSF高端应用方面逐步实现进口替代。高温尼龙：耐温性能优异，契合汽车轻量化趋势的以塑代钢材料耐高温尼龙因为优异的机械性能和耐高温性能被广泛用在电子和汽车领域。尼龙（聚酰胺，PA）是主链中重复单元含有酰胺基团（-CONH-）的高聚物的总称。耐高温尼龙是长期使用温度在150℃以上的PA，主要分为半芳香尼龙和全芳香尼龙。全芳香尼龙的熔点很高，不利于加工；半芳香尼龙可以兼顾良好的耐热性和加工性能。常见的耐高温尼龙有PPA、PA4T、PA6T、PA9T和PA10T。耐高温尼龙因为不仅具有良好的机械、抗蠕变、阻燃以及耐高温性能，且与金属相比也更加轻便，因此被应用在汽车领域，作为发动机区域的零部件、管子等。耐高温尼龙优异的可塑性以及高强度和低翘曲度也使其可以被应用在电子领域，作为连接器等。电子和汽车是高温尼龙最主要消费市场，二者合计占总消费量的85%以上。2020年电子和交通运输分别占高温尼龙消费量的58%和30%。高温高压溶液缩聚法是耐高温尼龙主流的工业生产方法。目前高温尼龙的合成方法主要有5种，分别是高温高压溶液缩聚法、低温溶液缩聚法、聚酯缩聚法、界面聚合法和直接熔融缩聚法。高温高压溶液缩聚工艺是在N2气氛保护下，将等物质的量的二元酸和二元胺与适量水和少量反应剂在高压聚合反应釜中，先低温合成尼龙盐，再升温预聚合物得到低分子量的预聚物。预聚物真空干燥后通过固相缩聚或者熔融聚合得到高熔点、高分子量的最终产物。该反应为水相反应体系，生产成本低，经过多年发展，该工艺已经相当成熟，并且成功应用在工业生产中。高温尼龙生产企业主要在海外，国内高温尼龙企业与海外仍有差距。2020年全球高温尼龙产能为26．4万吨，主要生产企业有杜邦、帝斯曼、艾曼斯、索尔维、巴斯夫以及日本的三井化学、可乐丽。国内产能约为1．65万吨/年。国内高温尼龙企业起步时间晚，数量仍然较少，生产规模较小，品类相对单一，产品性能稳定性不足，目前主要厂商有金发科技、新和成、沃特股份等。电子和汽车是高温尼龙最主要消费市场。目前，高温尼龙产品的消费主要集中在电子、汽车、消费品以及航空航天和等领域，其中，电子和汽车占高温尼龙总消费量的85%以上。2020年电子和交通运输分别占高温尼龙消费量的58%和30%。耐高温尼龙可承受LDS和SMT加工中的高温，用在小型化电子器件中。耐高温尼龙具有优异的耐高温性能、机械性能、尺寸稳定性和介电性能，也被应用在电子领域内。与LCP相比，耐高温尼龙结合线强度高且耐漏电性更好，更加安全，机械强度也更高。耐高温尼龙可以使用激光直接成型技术（LDS）和表面组装技术（SMT），具有良好的加工性。汽车轻量化趋势下，高温尼龙可替代金属材料用在传统燃油车多个系统中。汽车领域中，传统燃油汽车可以通过提高汽车发动机的燃烧温度来有效提升燃油利用效率、降低碳排放与油耗，因此对发动机零部件的耐热性要求不断提升，高温尼龙可满足相关发动机应用需求。并且，在汽车轻量化趋势下，高温尼龙可替代金属材料，应用在发动机（装饰罩盖、固定支架）、吸气系统（吸气导管、缓冲罐、节流阀体、进气歧管）、冷却系统（水室、支架、水管、风扇）、油路阀门系统（油底壳、同步皮带轮罩、链导槽）和燃油系统（燃油管道）中。高温尼龙被用在新能源汽车的电池系统和管路方面。新能源汽车也采用了轻量化的设计思路，使用高分子材料取代了原来的金属部件，要求材料能够有良好的介电性能、热学性能、机械性能以及阻燃性，高温尼龙材料可应用于交流电机外壳、充电器模块、电池箱和电子控制器、电动车的电池系统中。高温尼龙在新能源汽车管路方面市场前景广阔。混合动力车平均冷却管路13．5米，纯电动车16米，均高于传统燃油车的5．5米。耐高温尼龙采用碳纤维增强后还可用于制造车身、底盘等。金发科技和普利特在近五年也有2项专利提到可以将耐高温尼龙用在汽车结构上。据沃特股份，北汽极狐等车型已开始使用公司的尼龙材料。全球以及国内汽车产量回春，汽车轻量化设计有望为高温尼龙带来万吨级应用市场。中国汽车工程学会发布的《节能与新能源汽车发展技术路线图》指出，2020年、2025年、2030年单车重量需分别较2015达到年减重10%、20%、35%。以塑代钢趋势中，尼龙是重要的代钢材料。2017年我国平均每辆汽车使用尼龙量约为8kg，全球汽车平均单车尼龙用量为28-32kg。汽车产量方面，自2021年来随着全球经济逐步复苏，汽车行业情况开始回暖。国内汽车市场趋势与全球汽车市场一致。根据汽车工业协会预计，2025年国内汽车产量为3000万辆。到2025年，若以汽车单车平均尼龙用量15kg计，国内汽车领域需要尼龙材料45万吨。高温尼龙较传统尼龙66具备性能优势，随着高温尼龙在汽车生产中逐步替代传统尼龙应用，汽车轻量化有望为高温尼龙带来万吨级应用市场。聚砜：耐温性优异，原料产能建设助力聚砜可耐高温且化学稳定性好。聚砜对一般酸、碱、盐、醇、脂肪烃等稳定。刚性和韧性好，耐温、耐热氧化，抗蠕变性能优良，耐无机酸、碱、盐溶液的腐蚀，耐离子辐射，无毒，绝缘性和自熄性好，容易成型加工。并且可以在蒸汽或其他消毒环境下保留原有的机械性能。生物安全性良好，被广泛应用在奶瓶上。按照聚合单体的不同，聚砜可分为双酚A型聚砜（PSU）、聚芳砜（PAS）、聚醚砜（PES）、聚亚苯基砜（PPSU）等，其中PSU、PES、PPSU是三种成熟的商品化聚砜，广泛用于电子电气、医疗卫生、食品等领域。PSU一般通过成盐、缩聚等步骤进行合成得到。双酚A型聚砜可由双酚A和4，4'－二氯二苯砜通过成盐、缩聚进行合成，碱的选用和工序的不同使合成方法分为一步法和两步法。两步法先以水为溶剂，双酚A与氢氧化钠先反应生成钠盐，与共沸剂共沸脱水后再加入溶剂和4，4'－二氯二苯砜，使其缩聚;一步法所用的碱为碳酸钾，可将全部原料同时加入，无需单独的脱水步骤，有利于简化工序，减少反应时间。工业上常用的是两步法。聚砜主要产能集中于海外，我国聚砜产能有限，国产化仍在进程中。2021年全球聚砜产能8万吨左右，主要集中在美国、西欧等地区，主要生产企业有巴斯夫、索尔维等。我国目前聚砜生产企业数量较少，全国产能大约1．7万吨/年，且国产聚砜产品性能仍处于中低端位置，高端产品依赖进口。4，4-联苯二酚是聚砜主要生产原料，我国4，4-联苯二酚产能少，且在质量方面与国外存在较大差距，现阶段主要依赖进口，原材料及技术限制了我国聚砜行业发展。随着国内四川圣效年产1万吨4，4-联苯二酚产能投放，以及金发科技（现有聚砜产能1000吨，新增产能800吨）、沃特股份（现有聚砜产能6000吨，在建产能8000吨）等国内厂商加快产线的建设投放，我国聚砜产业迎来从原料到产品的加速国产化进程。聚砜可用作制备各类先进膜材料。聚砜优秀的热稳定性、抗氧化性及生物相容性为其带来的广阔的用途，通过向其分子主链上结合不同官能团可使其制备为各种分离膜等，从而应用于水处理、燃料电池、医疗器械以及食品包装等行业。在生物医药方面，通过向聚砜膜表面掺杂抗菌粒子与改性材料，可有效杀菌并保持膜的高效分离性能；在燃料电池方面，将聚砜薄膜做改性处理后，可有效满足燃料电池对膜材料的溶胀度、尺寸稳定性、质子电导率等指标的需求，从而制成质子交换膜。2019年全球聚砜消费量为8．76万吨。工程塑料行业未来发展趋势随着行业对于产品要求的不断提高，预计工程塑料将朝着性能更高的改性化塑料发展；同时，在化工产业严防落后产能背景下，预计工程塑料生产技术将趋向环保化。汽车、现代轨道交通、航空航天等领域对轻量化、高强度等方面的要求对提高工程塑料的适用性提出要求，预计工程塑料向高性价比细分市场如改性工程塑料等方向发展。目前，我国工程塑料行业的规模化企业仍较少，加上工程塑料行业的技术壁垒较高，需要大量的研发资金，大型生产企业在资金能力方面具有竞争力。目前行业内技术研发企业集中在大型生产企业，预计行业集中度将提升。目前，我国的工程塑料自给率仅为60%，在新材料领域明显处于偏低水平。其中，特种塑料自给率不足50%。随着国内企业研发进程加快，以及国内企业对高技术企业进行收购，预计工程塑料自给率水平提升。工程塑料行业现状分析从全球工程塑料下游需求来看，工程塑料需求快速增加。由于具有良好的力学性能以及成本效益，叠加近年来以塑代钢、以塑代木等应用趋势持续推进，工程塑料产品在包括汽车、轨道交通、电子电气、家用电器、建筑建材、电动工具等产品制造业的应用越来越广泛。从国内工程塑料需求量来看，根据中国塑料工业协会数据，2021年我国工程塑料需求量约665万吨，同比增长6．06%，未来需求量将继续逐步提升。工程塑料行业竞争格局从市场竞争格局来看，目前，国内工程塑料行业企业数量较多，上市企业中，会通股份、国恩股份、普利特未披露业务毛利率数据。从披露工程塑料类业务毛利率的上市企业来看，国立科技、金发科技、南京聚隆、道恩股份、同益股份业务毛利率在20%以上，属于第一梯队；三房巷、江苏博云、云天化业务毛利率在15%以上，属于第二梯队；其他企业属于第三梯队。工程塑料综述工程塑料是指被用作工业零件或外壳材料的工业用塑料。与通用塑料相比，其在机械性能、耐热性、耐久性、耐腐蚀性等方面均能满足更高要求，此外还具有更加便于加工以及可替代金属材料的特性。从分类及品种来看，通用工程塑料包括聚酰胺（尼龙，PA）、聚碳酸酯（聚碳，PC）、聚甲醛（POM）、聚酯（PBT和PET）、聚苯醚（PPO）。特种工程塑料是综合性能较高，长期使用温度在150摄氏度以上的一类工程塑料，但目前大部分品种生产规模较小，包括聚苯硫醚（PPS）、聚酰亚胺（PI）、聚砜（PSF）、聚醚酮（PEK）、液晶聚合物（LCP）等。工程塑料已成为当今世界塑料工业中增长速度最快的领域，其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，同时也推动传统产业改造和产品结构的调整。其中，包含家用电器制造的电子电器、汽车工业、建材、机械为工程塑料主要下游应用领域。液晶高分子：5G领域用途广泛，不断加速液晶聚合物（LCP）因优异的耐高温性和介电性质，被广泛应用在电子领域。液晶聚合物（LCP，LiquidCrystalPolyester）是由刚性分子链构成，具有一定（一维或二维）的有序性，在一定条件下既能表现出液体的流动性又能表现出晶体的各向异性的，主链上含有大量刚性苯环结构的芳香族聚酯类材料。LCP可以分为溶致性液晶（LLCP）、热致性液晶（TLCP）和压致性液晶三类。LLCP在溶剂中呈液晶态，只能在溶液中加工，不能熔融，用作纤维和涂料；TLCP则因温度变化而呈液晶态，综合性能优异，而且能够进行注塑、挤出成型加工。根据热变形温度（HDT），TLCP还可以被细分为高耐热型（HDT≥300℃）、中耐热型（280℃≥HDT≥240℃）和低耐热型（HDT≤210℃）。LCP具有优异的机械性能，还具有低吸湿性、耐候性、耐热性、阻燃性以及低介电常数和介电损耗因数等特点，在电子领域被广泛应用。酸解法是主流的LCP工业生产方法。目前有4种主要的LCP的合成方法，分别是氧化酯化法、硅酯法、苯酯法和酸解反应法，其中，酸解反应法是现在最主要的工业生产LCP的方法。酸解法是通过芳香族二元酸与乙酰化的酚类单体进行熔融缩聚，脱去副产物醋酸后得到LCP，再通过注塑、挤出、溶液浇注、吹塑和拉膜等加工方法得到各种形态的LCP产品。全球LCP产能主要集中在日本和美国，国内LCP产能快速增长中。当前全球LCP材料产能约8．2万吨，主要集中于日本和美国，行业集中度较高。美国塞拉尼斯拥有2．2万吨产能位居全球第一，其次为日本宝理、住友，产能分别为1．5万吨与1万吨。国内LCP的发展起步较晚，总产能约1．6万吨。近年随着金发科技、普利特、沃特股份等企业迅速发展，国内产能快速增长。其中沃特股份预计在2022-2023年分别投产1．5万吨、0．5万吨LCP。有望成为全球最大的LCP材料供应商。未来我国LCP需求量有望持续增长。2020年全球LCP需求量为7．8万吨，国内LCP的需求量为3．2万吨。电子电器是LCP最主要的消费领域。随着电子电气产业发展迅速，未来我国LCP的需求有望持续增长。据中国化工信息中心预计，到2026年国内LCP总消费量将从现在3．2万吨增至4．3万吨。LCP轻便、耐高温、介电损耗因子低，可作为5G基站天线的塑料振子材料。基站中天线振子是天线的主要组成部分，可以放大信号和控制信号辐射方向。5G基站对于振子材料有严格的要求：（1）表面组装技术（SMT）的制造工艺要求振子材料可以承受260℃；（2）轻量化；（3）电磁波具有频率越高，波长越短，越容易在传播介质中衰减的特点，所以频率越高，就要求振子材料的损耗更小。与传统金属振子相比，塑料振子除了轻便，还可以通过注塑成型的方法实现高精度，是5G天线振子的方向。相比于目前主流的聚苯硫醚（PPS）塑料振子，LCP塑料振子具有更好的注塑性、耐热性和更低的介电损耗，竞争优势更大。预计到2025年5G基站振子对应LCP新增需求量为1．07万吨。截止到2022年6月，我国已建成的5G基站数量达到185．4万个，占全球60%以上。根据工信部发布的《十四五信息通信行业发展规划》，规划到2025年实现每万人拥有5G基站26个，据此预计到2025年，我国5G基站总数达364万个。通常5G基站有3面天线。假设单面天线主流方案采用192个振子，对应需要一个基站需要576个振子。LCP和PPS密度接近，96个振子约需PPS共1kg。预估到2025年LCP振子材料的新增需求量为1．07万吨。LCP材料介电性能和柔韧性优异，可替代传统聚酰亚胺材料应用在5G柔性印刷电路板中。LCP材料可以作为基材用在5G高频高速电路板，尤其是柔性印刷电路板（FPC）中。传统电路板基材聚酰亚胺（PI）基材因介电常数和损耗因子较大且吸潮性较大，在高频传输时损耗严重，无法适应当前的高频高速趋势。与PI相比，LCP材料在传输损耗优势显著，基材损耗值仅为0．2%-0．4%，仅有传统基材的1/10。并且，LCP的高机械强度可以支撑多层连线的架构；可弯折性也迎合了小型化趋势。LCP基材的电路板多用在5G手机的天线（即以LCP为基材的FPC，承担部分天线功能）以及笔记本电脑中。LCP可以作为高稳定性、小型精密化的5G连接器。连接器在电路或其他部件之间架起桥梁，承担着电流或信号连接的作用。5G连接器多应用于基站天线、BBU设备以及5G手机（FPC连接器）中。5G传输速度得到大幅提升，需要连接器有更低的低介电低损耗；连接器使用频率极高，需要材料有良好的尺寸稳定性；在连接器使用过程中，电流会在接触点产生热量，导致温升，需要材料有较好的耐高温性能。LCP材料低介电损耗，良好的尺寸稳定性和耐高温性能，适合作为5G高速连接器。5