聚芳醚砜行業(yè)

聚芳醚砜行業(yè)聚芳醚砜行業(yè)（一）聚芳醚砜的發(fā)展歷程聚芳醚砜，英文簡稱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、高機械性能等特點的一類特種工程塑料。國內(nèi)對PSF的開發(fā)工作由天津材料研究所于1966年率先開始，緊接著上海市合成樹脂研究所和天山塑料廠共同合作，研究砜類樹脂的應(yīng)用，在1969年建成了100噸/年的生產(chǎn)裝置，并進行生產(chǎn)。進入70年代，大連第一塑料廠利用上海市合成樹脂研究所的技術(shù)經(jīng)驗，建成了可以工業(yè)化規(guī)模生產(chǎn)的裝置。80年代初，上海曙光化工廠開始進行PSF的生產(chǎn)和銷售，設(shè)計生產(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2002年建成了PSF生產(chǎn)線，設(shè)計生產(chǎn)能力為200噸/年，該企業(yè)經(jīng)營至2007年。（二）聚芳醚砜行業(yè)特點及發(fā)展趨勢我國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落后，創(chuàng)新能力薄弱。在國家政策對PSF材料發(fā)展的積極扶持下，產(chǎn)業(yè)鏈的補短板將是未來一段期間的發(fā)展重點。在行業(yè)標準方面，我國尚未出臺統(tǒng)一的PSF材料國家標準，導(dǎo)致市場競爭無序，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）》，指出要強化行業(yè)標準，加強工程塑料、特種化學(xué)品等化工新材料標準化工作，正是為了要解決行業(yè)標準缺失的問題。隨著PSF材料在我國應(yīng)用范圍的擴大、應(yīng)用水平的提升和應(yīng)用場景的豐富，預(yù)計將在重點應(yīng)用領(lǐng)域逐步建立和完善相應(yīng)的行業(yè)標準，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，國內(nèi)可以采購的PSF生產(chǎn)原材料與國外原料相比產(chǎn)量、品質(zhì)方面還存在一定差距，導(dǎo)致國產(chǎn)PSF高端產(chǎn)品在純度和色澤方面與國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PSF產(chǎn)業(yè)的逐步發(fā)展壯大，經(jīng)濟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，國內(nèi)仍主要依賴進口，市場主要由比利時索爾維和德國巴斯夫占據(jù)，隨著產(chǎn)業(yè)扶持政策的出臺以及國內(nèi)企業(yè)不斷的資本投入、研發(fā)投入、人力資源投入等，未來有望在PSF高端應(yīng)用方面逐步實現(xiàn)進口替代。（三）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，其拉伸強度、沖擊強度等在-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UL94V0級，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、耐無機鹽，耐汽油、機油、潤滑油和氟利昂等。6）安全性：PSF是美國FDA和歐盟EU認可的一類符合食品級和衛(wèi)生級的高分子材料。（四）PSF的應(yīng)用領(lǐng)域PSF材料由于諸多優(yōu)異的性能，可廣泛應(yīng)用于航空航天、醫(yī)療器械、食品接觸、汽車、電子電氣、水處理、家居用品等行業(yè)，具體來說可分為兩板塊。第一板塊是工程類應(yīng)用，具體可以分為三類：1）第一類作為注塑級的工程塑料，應(yīng)用領(lǐng)域包括醫(yī)療器械（呼吸機配件、麻醉機配件、牙醫(yī)工具盒、消毒器具、IVC實驗用品等）、食品接觸（奶瓶、吸奶器、水杯、航空餐盤、高溫烤盤等）、航空及汽車（ABS制動系統(tǒng)零件、車燈、齒輪轉(zhuǎn)動裝置、傳感器、燈罩等）、建材（管接頭等）、家電（如洗碗機部件、榨汁機部件、咖啡機部件、烤箱部件等）、電子電氣（連接器、端子、絕緣件等）。2）第二類屬于PSF的復(fù)合材料，PSF的纖維增強復(fù)合是改性材料的方向之一，利用玻璃纖維增強之后，可以得到高剛性的PSF復(fù)合材料，應(yīng)用領(lǐng)域包括繩纜、線纜、防割手套等；3）第三類是PSF合金，PSF與PEEK、PPS、PEI等不同的耐高溫塑料共混制備合金材料。另一板塊是PSF類膜的應(yīng)用，主要集中在生物醫(yī)藥、燃料電池領(lǐng)域和水處理等領(lǐng)域。1）生物醫(yī)藥領(lǐng)域：PSF由于毒性低、化學(xué)穩(wěn)定性好、生物相容性好，對多余毒素的選擇性過濾高等性能，是制備血液透析膜的基礎(chǔ)材料。2）燃料電池領(lǐng)域：PSF膜的機械性能、溶脹度、吸水率以及離子交換量可以滿足燃料電池的要求，正在行業(yè)內(nèi)推廣使用。3）水處理領(lǐng)域：PSF具有優(yōu)良的耐腐蝕性、耐藥性，可連續(xù)使用等性能對在工業(yè)水處理膜、超濾膜、RO反滲透膜等領(lǐng)域應(yīng)用廣泛。工程塑料行業(yè)現(xiàn)狀分析從全球工程塑料下游需求來看，工程塑料需求快速增加。由于具有良好的力學(xué)性能以及成本效益，疊加近年來以塑代鋼、以塑代木等應(yīng)用趨勢持續(xù)推進，工程塑料產(chǎn)品在包括汽車、軌道交通、電子電氣、家用電器、建筑建材、電動工具等產(chǎn)品制造業(yè)的應(yīng)用越來越廣泛。從國內(nèi)工程塑料需求量來看，根據(jù)中國塑料工業(yè)協(xié)會數(shù)據(jù)，2021年我國工程塑料需求量約665萬噸，同比增長6．06%，未來需求量將繼續(xù)逐步提升。特種工程塑料的附加值高，國產(chǎn)化進程加快產(chǎn)品附加值方面，特種工程塑料>通用工程塑料>傳統(tǒng)通用塑料。特種工程塑料具有難以替代性，因此價格較高。若以特種工程塑料液晶高分子LCP、通用工程塑料聚碳酸酯PC與傳統(tǒng)通用塑料聚乙烯PE為例，LCP、PC與PE價格約在5．5萬元/噸、2．5萬元/噸、0．9萬元/噸，特種工程塑料價格顯著高于另兩類塑料，并具有更高的毛利水平。國內(nèi)特種工程塑料發(fā)展起步晚，但近幾年國產(chǎn)化進程已加快。特種工程塑料發(fā)展于20世紀60年代，以聚酰亞胺的問世為起點，此后20年里發(fā)展出多種特種工程塑料。1961年杜邦公司通過芳香族二胺和芳香族二酐的縮合反應(yīng)制備了聚均苯四甲酰亞胺薄膜（Kapton）;1965年，耐高溫尼龍PA6T纖維專利問世，隨后PA6T及其共聚物被作為工程塑料使用；1965年聯(lián)合碳化物公司研制出聚砜，同年建成年產(chǎn)4500噸規(guī)模的產(chǎn)線（Udel）；1966年杜邦公司首次使用相列態(tài)聚合物溶液制備出高強度、高模量的纖維，1972年又成功開發(fā)出溶致液晶Kevlar纖維；1967年菲利普斯公司取得以對二氯苯和硫化鈉為原料在N-甲基吡咯烷酮溶劑中合成聚苯硫醚的專利，1971年實現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)，并于1973年建成2600噸產(chǎn)線；1979年，制得了高分子量的PEK，1977年又研發(fā)出PEEK，1980年投產(chǎn)。我國特種工程塑料的研究也起始于20世紀60年代，但是到了80年代才發(fā)展起來，整體和國際仍有一定差距，但國內(nèi)企業(yè)近年來突破了塞拉尼斯、寶理、住友、索爾維等海外企業(yè)壟斷，特種工程塑料的擴產(chǎn)主要集中于金發(fā)科技、沃特股份、普利特等國內(nèi)頭部企業(yè)。國內(nèi)企業(yè)擴產(chǎn)速度超市場預(yù)期，國產(chǎn)化進程加快。金發(fā)科技自有專利高溫尼龍PA10T，耗時10年從零開始發(fā)展到3000噸，2022年半年報披露新增年產(chǎn)1．5萬噸；同時已啟動年產(chǎn)1．5萬噸LCP與0．6萬噸PPSU/PES合成樹脂項目，目前已完成工藝與土建設(shè)計。沃特股份于2021年啟動年產(chǎn)2萬噸LCP與年產(chǎn)1萬噸高性能新材料項目，其中LCP項目已完成主體設(shè)備安裝。行業(yè)內(nèi)主體企業(yè)不斷擴產(chǎn)，印證了產(chǎn)業(yè)爆發(fā)趨勢。新型應(yīng)用場景不斷涌現(xiàn)，特種工程塑料銷量有望爆發(fā)。通常新產(chǎn)品的推出，往往需要相關(guān)頭部改性企業(yè)聯(lián)合引導(dǎo)推廣，憑借性能優(yōu)勢占據(jù)先機。而目前新興產(chǎn)業(yè)包括電動車、光伏、儲能、換電行業(yè)的高速發(fā)展，新型應(yīng)用場景的不斷迭代，諸如電動車新車型的更高頻推出，給了特種工程塑料不斷測試并強化應(yīng)用價值的機會。目前特種工程塑料已經(jīng)體現(xiàn)出一定的性價比優(yōu)勢，隨著國內(nèi)產(chǎn)能的規(guī)?；狭?，價格中樞下移，性價比進一步凸顯，銷量爆發(fā)是必然趨勢。聚砜：耐溫性優(yōu)異，原料產(chǎn)能建設(shè)助力聚砜可耐高溫且化學(xué)穩(wěn)定性好。聚砜對一般酸、堿、鹽、醇、脂肪烴等穩(wěn)定。剛性和韌性好，耐溫、耐熱氧化，抗蠕變性能優(yōu)良，耐無機酸、堿、鹽溶液的腐蝕，耐離子輻射，無毒，絕緣性和自熄性好，容易成型加工。并且可以在蒸汽或其他消毒環(huán)境下保留原有的機械性能。生物安全性良好，被廣泛應(yīng)用在奶瓶上。按照聚合單體的不同，聚砜可分為雙酚A型聚砜（PSU）、聚芳砜（PAS）、聚醚砜（PES）、聚亞苯基砜（PPSU）等，其中PSU、PES、PPSU是三種成熟的商品化聚砜，廣泛用于電子電氣、醫(yī)療衛(wèi)生、食品等領(lǐng)域。PSU一般通過成鹽、縮聚等步驟進行合成得到。雙酚A型聚砜可由雙酚A和4，4'－二氯二苯砜通過成鹽、縮聚進行合成，堿的選用和工序的不同使合成方法分為一步法和兩步法。兩步法先以水為溶劑，雙酚A與氫氧化鈉先反應(yīng)生成鈉鹽，與共沸劑共沸脫水后再加入溶劑和4，4'－二氯二苯砜，使其縮聚;一步法所用的堿為碳酸鉀，可將全部原料同時加入，無需單獨的脫水步驟，有利于簡化工序，減少反應(yīng)時間。工業(yè)上常用的是兩步法。聚砜主要產(chǎn)能集中于海外，我國聚砜產(chǎn)能有限，國產(chǎn)化仍在進程中。2021年全球聚砜產(chǎn)能8萬噸左右，主要集中在美國、西歐等地區(qū)，主要生產(chǎn)企業(yè)有巴斯夫、索爾維等。我國目前聚砜生產(chǎn)企業(yè)數(shù)量較少，全國產(chǎn)能大約1．7萬噸/年，且國產(chǎn)聚砜產(chǎn)品性能仍處于中低端位置，高端產(chǎn)品依賴進口。4，4-聯(lián)苯二酚是聚砜主要生產(chǎn)原料，我國4，4-聯(lián)苯二酚產(chǎn)能少，且在質(zhì)量方面與國外存在較大差距，現(xiàn)階段主要依賴進口，原材料及技術(shù)限制了我國聚砜行業(yè)發(fā)展。隨著國內(nèi)四川圣效年產(chǎn)1萬噸4，4-聯(lián)苯二酚產(chǎn)能投放，以及金發(fā)科技（現(xiàn)有聚砜產(chǎn)能1000噸，新增產(chǎn)能800噸）、沃特股份（現(xiàn)有聚砜產(chǎn)能6000噸，在建產(chǎn)能8000噸）等國內(nèi)廠商加快產(chǎn)線的建設(shè)投放，我國聚砜產(chǎn)業(yè)迎來從原料到產(chǎn)品的加速國產(chǎn)化進程。聚砜可用作制備各類先進膜材料。聚砜優(yōu)秀的熱穩(wěn)定性、抗氧化性及生物相容性為其帶來的廣闊的用途，通過向其分子主鏈上結(jié)合不同官能團可使其制備為各種分離膜等，從而應(yīng)用于水處理、燃料電池、醫(yī)療器械以及食品包裝等行業(yè)。在生物醫(yī)藥方面，通過向聚砜膜表面摻雜抗菌粒子與改性材料，可有效殺菌并保持膜的高效分離性能；在燃料電池方面，將聚砜薄膜做改性處理后，可有效滿足燃料電池對膜材料的溶脹度、尺寸穩(wěn)定性、質(zhì)子電導(dǎo)率等指標的需求，從而制成質(zhì)子交換膜。2019年全球聚砜消費量為8．76萬噸。工程塑料行業(yè)發(fā)展歷程2010年以來，工信部、發(fā)改委等陸續(xù)出臺工程塑料行業(yè)相關(guān)政策，主要政策內(nèi)容圍繞積極發(fā)展包括工程塑料在內(nèi)的先進結(jié)構(gòu)材料、發(fā)展包括特種工程塑料制備技術(shù)在內(nèi)的高性能高分子結(jié)構(gòu)材料的制備技術(shù)、加強應(yīng)用研究、鼓勵外商投資工程塑料領(lǐng)域等方面。特種工程塑料具備優(yōu)異理化性能特種工程塑料性能優(yōu)異，是塑料金字塔頂端的產(chǎn)品。塑料按照生產(chǎn)規(guī)模、產(chǎn)品性能與附加值可大致分為通用塑料、工程塑料與特種工程塑料三大類，其中通用塑料包括常見塑料聚乙烯PE、聚丙烯PP等，其特點是生產(chǎn)規(guī)模大，但性能相對較低，價格便宜。特種工程塑料的生產(chǎn)規(guī)模較通用塑料更小，但因其耐溫、耐光與力學(xué)等各項性能更為優(yōu)異，是塑料金字塔頂端的產(chǎn)品。特種工程塑料主要分為聚酰亞胺、聚苯硫醚、聚砜、液晶聚合物、耐高溫尼龍和聚芳醚酮6大類，可應(yīng)用在電子、交通、航天航空等領(lǐng)域。特種工程塑料早期也被稱為耐高溫高分子材料，具有優(yōu)異的耐高溫性能，長期工作溫度可在150℃或以上。除此之外，特種工程塑料綜合性能優(yōu)異。聚酰亞胺穩(wěn)定、耐腐蝕能力強、發(fā)煙率低，在液態(tài)氦中存在一段時間都不會發(fā)生斷裂，應(yīng)用于航空航天、電子電器、機械、電子顯示等領(lǐng)域。聚苯硫醚具有一定的流動性，結(jié)晶速度快、耐熱性能佳、抗腐蝕性能優(yōu)異，主要應(yīng)用于汽車、電子電器等領(lǐng)域。聚砜具有耐熱和耐濕熱性等優(yōu)點，在力學(xué)性能、加工性能方面優(yōu)異等特性，應(yīng)用于機械工業(yè)、電子電器、交通運輸、醫(yī)療器械等領(lǐng)域。液晶聚合物具有優(yōu)異的機械性能、低吸濕性、低介電常數(shù)和介電損耗、尺寸穩(wěn)定性好等優(yōu)異性能，應(yīng)用于電子電器、國防、航空航天、汽車、醫(yī)療等領(lǐng)域。耐高溫尼龍耐高溫、機械性能好，主要應(yīng)用于電子電器、汽車工業(yè)等領(lǐng)域。聚芳醚酮具有優(yōu)異的耐高溫性能、耐磨性、力學(xué)性能、尺寸穩(wěn)定性、絕緣性和生物相容性，廣泛應(yīng)用于汽車、電子電器、航空航天、醫(yī)療衛(wèi)生等領(lǐng)域。在國內(nèi)，目前除了聚酰亞胺進口依賴度已經(jīng)降低到25%，聚苯硫醚打破完全進口依賴，其余的進口依賴性比較高。工程塑