聚苯砜产业市场前瞻

聚苯砜产业市场前瞻聚苯硫醚：应用端多点开花，中国产能全球第二聚苯硫醚（PolyphenyleneSulfide，PPS）是指主链由亚苯基与硫原子交替连接所形成的聚合物，分子内化学键结构高度稳定，形成具备热稳定性的晶体点阵结构，因而对热降解与化学反应不敏感。分子链内苯环刚性与硫醚键柔性兼备，易于结晶，结晶度可达75%，熔点285℃。PPS具备优异的耐热性、耐化学腐蚀性、阻燃性、突出的电性能、高刚性、尺寸稳定性、熔融流动性等独特性能。根据分子量的高低，PPS树脂可以分为高分子量、中分子量、低分子量树脂；按照结构组成可分为线型、支链型以及改性树脂（共聚、嵌段、交联、接支等）；根据用途的不同，PPS树脂又可分为涂料型、注塑型、纤维型、薄膜型等。PPS的合成方法较多，最主要的工业化生产方法硫化钠法（Phillips法）。PPS合成方法有硫化钠法、硫磺溶液法、氧化聚合法、对卤代苯硫酚盐熔盐或溶液自缩聚合法、硫化氢法、二苯基二硫醚合成法等，主流合成工艺为硫化钠法。硫化钠法反应原料主要为无水硫化钠Na2S和对二氯苯p-DCB，反应物在碱金属做催化剂作用下，在强极性有机溶剂中在一定的温度、压力下通过缩聚反应得到高分子量的PPS。全球PPS产能主要集中于日本，中国产能居全球第二。2021年，全球PPS产能为22．73万吨，主要分布于日本与中国。海外企业包括日本DIC、吴羽化学、东丽、东曹、比利时索尔维、美国FORTON、韩国INITZ（SK和帝人合资），其中日本产能为11．43万吨，占比在一半以上。中国产能为8．1万吨居全球第二，其中新和成拥有1．5万吨产能，并有7000吨新增产能正在试车。分产品看，PPS主要用于注塑制品，消费量占比约50%；由于我国煤电装机、化工制造与汽车产业规模巨大，尾气处理带来PPS纤维布需求，纤维制品占比也达约35%。分领域看，PPS主要用于环保、汽车、电子电工领域。PPS材料良好的耐温性、耐腐蚀性等性能为其带来了广泛的应用领域。PPS材料可用于汽车引擎盖与电子电器零部件，如冷却液系统、燃油喷射系统、恒温器支架等。工业领域中则可用于精密机械制造的各类部件，如阀门管道等。在供暖、通风和空调（HVAC）设备领域，聚苯硫醚用于压缩机、消声器/储液器等。PPS在成本相对不敏感的与航天领域应用广泛，可用于火箭引线底座、飞机与导弹结构零件。受益于新能源汽车等新兴领域的发展，PPS需求持续增长。在汽车轻量化大势下，PPS可作为金属材料替代品，广泛应用于新能源汽车HVAC系统、控制系统、传感器、发电机和驱动电机组件以及电池组件等。传统汽车上的PPS用量为700g，而在新能源汽车上PPS用量达到2500g（1800g用在HVAC+700g其他应用）。我国PPS需求量持续增长，从2015年的2．05万吨增长至2020年的6．35万吨，CAGR为25．37%。特种工程塑料行业（一）特种工程塑料的概念特种工程塑料是性能优异的一类高分子材料，亦称为耐高温塑料，长期使用温度在150℃以上，与通用工程塑料相比性能更优异、长期使用温度更高，能够应对各种严苛和复杂的工况环境。自上世纪60年代以来，在特种工程塑料领域，开发成功并产业化的主要品种有聚砜（PSU）、聚醚砜（PES）、聚苯砜（PPSU）、聚酰亚胺（PI）、聚酰胺酰亚胺（PAI）、聚醚酰亚胺（PEI）、聚苯硫醚（PPS）、聚醚醚酮（PEEK）、液晶聚合物（LCP）和高温尼龙（PPA）等。（二）我国特种工程塑料行业发展状况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､应用加工等相关配套能力的完整产业链，产业规模不断扩大，出口持续增长；企业规模日益壮大，产品品种不断增加，部分产品技术､质量指标已达到或接近国际先进水平。当前，我国工程塑料产业发展的矛盾主要体现在：通用工程塑料缺乏自主核心技术，特种工程塑料产研脱节；国产技术装备水平相对较低，产品质量稳定性差；国内高端产品供应不足，专用料比例低，中低档产品偏多；产品结构不够合理，基础树脂合成企业少，改性加工型企业多；技术投入不够，产品开发与市场服务脱节，竞争力较差。总体来看，我国工程塑料有效生产能力仍不能满足国内市场的需要，现已成为全球最大的工程塑料进口国。2017年科技部发布的《十三五材料领域科技创新专项规划》明确提出，要重点发展特种工程塑料等先进结构材料技术；在十三五期间将我国特种工程塑料等高端产品的自给率5年内从30%提高到50%；2021年1月，中国石油和化学工业联合会发布的《石油和化学工业十四五发展指南》提出，十四五末化工新材料的自给率要达到75%，占化工行业整体比重超过10%。产业政策推出以来，我国特种工程塑料的自给率仍有较大提升空间。特种工程塑料行业面临的挑战（一）特种工程塑料行业内高端人才的短缺特种工程塑料行业技术壁垒高，生产过程涉及化学化工、新材料、自动化控制等学科。目前国内行业基础较为薄弱，人才储备不足，特别是同时具备研发经验和工程经验的高素质人才尤为稀缺。此外，特种工程塑料行业下游应用领域众多，市场拓展需要销售人员和研发人员具有较高的专业能力，能够对市场需求的变化迅速响应。高端人才的培养需要很长周期，行业快速发展产生的高端人才需求短时间内难以满足。（二）特种工程塑料资金限制特种工程塑料行业属于典型的技术密集型、资金密集型行业。企业的资金实力是企业投资扩大产能、开展研发投入的重要影响因素。特种工程塑料的附加值高，国产化进程加快产品附加值方面，特种工程塑料>通用工程塑料>传统通用塑料。特种工程塑料具有难以替代性，因此价格较高。若以特种工程塑料液晶高分子LCP、通用工程塑料聚碳酸酯PC与传统通用塑料聚乙烯PE为例，LCP、PC与PE价格约在5．5万元/吨、2．5万元/吨、0．9万元/吨，特种工程塑料价格显著高于另两类塑料，并具有更高的毛利水平。国内特种工程塑料发展起步晚，但近几年国产化进程已加快。特种工程塑料发展于20世纪60年代，以聚酰亚胺的问世为起点，此后20年里发展出多种特种工程塑料。1961年杜邦公司通过芳香族二胺和芳香族二酐的缩合反应制备了聚均苯四甲酰亚胺薄膜（Kapton）;1965年，耐高温尼龙PA6T纤维专利问世，随后PA6T及其共聚物被作为工程塑料使用；1965年联合碳化物公司研制出聚砜，同年建成年产4500吨规模的产线（Udel）；1966年杜邦公司首次使用相列态聚合物溶液制备出高强度、高模量的纤维，1972年又成功开发出溶致液晶Kevlar纤维；1967年菲利普斯公司取得以对二氯苯和硫化钠为原料在N-甲基吡咯烷酮溶剂中合成聚苯硫醚的专利，1971年实现工业化生产，并于1973年建成2600吨产线；1979年，制得了高分子量的PEK，1977年又研发出PEEK，1980年投产。我国特种工程塑料的研究也起始于20世纪60年代，但是到了80年代才发展起来，整体和国际仍有一定差距，但国内企业近年来突破了塞拉尼斯、宝理、住友、索尔维等海外企业垄断，特种工程塑料的扩产主要集中于金发科技、沃特股份、普利特等国内头部企业。国内企业扩产速度超市场预期，国产化进程加快。金发科技自有专利高温尼龙PA10T，耗时10年从零开始发展到3000吨，2022年半年报披露新增年产1．5万吨；同时已启动年产1．5万吨LCP与0．6万吨PPSU/PES合成树脂项目，目前已完成工艺与土建设计。沃特股份于2021年启动年产2万吨LCP与年产1万吨高性能新材料项目，其中LCP项目已完成主体设备安装。行业内主体企业不断扩产，印证了产业爆发趋势。新型应用场景不断涌现，特种工程塑料销量有望爆发。通常新产品的推出，往往需要相关头部改性企业联合引导推广，凭借性能优势占据先机。而目前新兴产业包括电动车、光伏、储能、换电行业的高速发展，新型应用场景的不断迭代，诸如电动车新车型的更高频推出，给了特种工程塑料不断测试并强化应用价值的机会。目前特种工程塑料已经体现出一定的性价比优势，随着国内产能的规模化上量，价格中枢下移，性价比进一步凸显，销量爆发是必然趋势。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。5G基站建设和5G手机出货量的增加带动了高性能5G连接器的需求。根据现在5G通信基站的主流架构，每个基站将会用到64个射频连接器，每座宏基站需要用到192套（采用介质滤波器的结构）或384套（采用金属滤波器的结构）的板对板连接器。5G手机的轻薄化和多功能化也要求手机内部集成度高，对手机连接器的要求也更高。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的即将发布，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，对连接器的应用会更多，有望带来需求爆发式增长。机器人中的连接器要求材料具有可弯折性，低介电损耗，耐高温且尺寸稳定性和化学稳定性好。LCP是机器人连接器的重要组成材料。人型机器人的核心组件伺服电机中也包含LCP。伺服电机一般安装在机器人的关节位置，预计单台人形机器人使用伺服电机超40个，要求里面的骨架材料具有轻量，易加工，绝缘性好以及可以承受电机发热，LCP可较好满足材料需求。由于人形机器人未来产量很大，预计到2025年有望达到百万台级产量，若以单台机器人LCP用量1kg计，则每百万台机器人对应LCP为1千吨。目前我国LCP对外依存度较高，有望加速。2020年国内LCP的需求量为3．2万吨，而国内年产能仅1．6万吨。并且由于技术和产品质量的影响，根据《中国化工信息周刊》，我国LCP实际进口依存度为80%。预计2026年国内LCP的需求量为4．3万吨。随着LCP生产装置实现投产和技术的进步，国内沃特股份、金发科技等厂商相继加大布局力度，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；金发科技已启动年产1．5万吨LCP项目，目前已完成工艺与土建设计。LCP进程加速。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