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    進口依存度多在70%以上,特種工程塑料國產化仍需努力!

    網站首頁    行業資訊    進口依存度多在70%以上,特種工程塑料國產化仍需努力!

    本文來源 | 《中國化工信息》雜志

     

    國內特種工程塑料戰略發展地位攀升

     

    特種工程塑料是指綜合性能較高,長期使用溫度在150℃以上的一類工程塑料。國際上,特種工程塑料始源于20世紀60年代后期,從60年代問世的聚酰亞胺到80年代初的聚醚醚酮,歐美等國各大公司對特種工程塑料進行大量研究和開發,目前已形成十余種具有應用價值并實現產業化的品種,廣泛應用于電子、汽車、航空航天、精密器械等高新技術行業。

     

    我國特種工程塑料起步于20世紀90年代中后期,與國外領先企業相比差異巨大,產業總體處于發展初期。特種工程塑料屬于國家經濟先導性產業,是高端制造的關鍵保證,在我國發展受到政府及各科研單位的高度重視,戰略發展地位不斷提升。但迄今未能形成較大規模。

     

    國內特種工程塑料產品市場前景可觀

     

    01 | PI:進口依存度約25%,國內PI薄膜逐漸實現高端產品國產化替代

     

    聚酰亞胺(以下簡稱PI)是分子主鏈中含有酰亞胺環(-CO-NH-CO-)的芳雜環高分子化合物,具備耐高溫、耐低溫、高強度、高模量、耐水解、耐輻射、耐腐蝕、高電絕緣、低介電常數等優異性能,被列為“21世紀最有希望的工程塑料之一”。

     

     

    PI上游原材料二元酐及二元胺首先在極性溶劑中低溫縮聚獲得前驅體聚酰胺酸,再通過熱亞胺或化學亞胺法,分子內脫水閉環生成PI。PI產品主要應用形式包括薄膜、纖維、復合材料、工程塑料、泡沫等,廣泛應用于航空航天、電氣絕緣、液晶顯示、微電子等領域。

     

     

    PI薄膜是最早實現商業化應用的PI產品。PI薄膜性能極佳,被稱作我國發展高技術產業的三大瓶頸性關鍵高分子材料之一。根據用途,PI薄膜可分為以絕緣、耐熱為目的的電工級PI薄膜和附有高撓性、低膨脹系數等性能要求的電子級PI薄膜。

     

    電子級PI薄膜價格高昂,行業進入難度大,目前仍屬于高技術壁壘行業,被稱為“黃金薄膜”。全球70%的生產集中在美國、日本、韓國等國家。主要由美國杜邦(Dupont)、日本東麗(Toray)、日本鐘淵化學(Kaneka)、日本宇部興產(Ube)、韓國SKC)等企業壟斷,產能集中度較高,企業規模多在2000~3000噸/年。

     

    我國PI薄膜行業起步晚,目前國內約有70家PI薄膜生產企業,產能規模多在百噸上下,主要應用于低端市場。隨著我國對高端電子級PI薄膜需求的不斷增加,國內企業開始向高性能PI薄膜市場進軍。目前國內已具有規模以上電子級PI薄膜生產能力的企業有時代新材、丹邦科技、瑞華泰以及中國臺灣地區的達邁科技、達勝科技等。2019年我國PI膜總產能達到1.6萬噸/年,開工率約為60%,高端電子級PI薄膜產量不足千噸。

     

    從需求端來看,2016—2020年國內對PI薄膜的需求復合增速高達10%,2020年總需求量約為1.3萬噸。目前我國電子級PI薄膜與電工級PI薄膜整體消費量相當,未來隨著電子顯示、柔性印刷電路(FPC)和導熱石墨膜等電子級應用領域的快速增長,電子級PI薄膜消費量規模進一步增大,預計2023年將超過電工級PI薄膜。但高端電子級PI薄膜在設備、工藝及人才方面存在較高技術壁壘,目前發展進入瓶頸期。2020年我國PI薄膜進口依存度約25%,隨著我國相關研發及技術人才的積累,疊加下游重點市場轉移至大陸市場及相關政策的利好,我國PI薄膜發展將不斷提速,逐步實現高端產品國產化替代。

     

    02 | PPA:進口依存度約為70%,國內需求量保持8%以上增速

     

    半芳香族聚酰胺(以下簡稱PPA)是由脂肪族二胺或二酸與含苯環的二酸或二胺縮聚而成。與脂肪族聚酰胺相比,由于分子鏈中引入了剛性的苯環,力學強度和耐熱性均有較大的提升,同時吸水率大幅度降低;與芳香族聚酰胺相比,半芳香聚酰胺的分子量中多了柔性的脂肪族結構,熔點更低,有效的改善了芳香族聚酰胺的加工性能。因PPA兼具芳香族聚酰胺優異的性能和脂肪族聚酰胺良好的成型加工性,經過多年發展現已成為特種工程塑料中最主要的品種之一,被廣泛應用于電子電器、汽車工業等領域。

     

    目前市場上常見的PPA品種有PA4T、PA6T、PA9T、PA10T以及PA11T和PA12T等,以PA6T為主。由于均聚PA6T的熔點超過其分解溫度,一般需要通過引入第三單體進行共聚改性以降低其樹脂熔點。因此,目前商品化的PA6T都是共聚物,如PA6T/66、PA6T/6I等。

     

     

    據統計,國外PPA樹脂總產能超過15萬噸/年,發展相對成熟。主要生產企業有美國杜邦(Dupont)、荷蘭帝斯曼(DSM)、瑞士艾曼斯(EMS-Chemie)、比利時索爾維(Solvay)、德國巴斯夫(BASF)、法國阿科瑪(Arkema)以及日本三井化學(MitsuiChemicals)、可樂麗(Kuraray)。其中,帝斯曼作為全球唯一掌握丁二胺工業化方案的公司,獨家生產PA4T等相關產品;可樂麗憑借壬二胺的特有技術,很長一段時間可樂麗是PA9T的唯一生產商,隨著可樂麗PA9T專利的過期,巴斯夫也逐步推出PA9T相關產品,而其他國外企業均以生產PA6T產品為主。

     

    我國PPA的產業化起步較晚,國內具備PPA生產能力的企業仍然較少,全球主要產能和生產核心技術掌握在國外化工巨頭手中。據統計,目前國內PPA樹脂總產能約為1.6萬噸/年,主要生產企業包括金發科技、江門德眾泰、青島三力以及浙江新和成,其中,金發科技是國內最大的PPA樹脂生產企業,主要以生產PA10T為主。

     

    從需求端看,2016—2020年國內對PPA的需求增速超過10%,2020年需求量達到3.3萬噸,但由于國內PPA產品競爭力不足,消費仍大量依賴進口,進口依存度超過70%。目前,PPA產品的消費主要集中在電子、汽車、消費品以及航空航天和軍工等領域,其中,電子和汽車PPA的最主要消費市場,二者合計占總消費量的85%以上。預計未來5年,中國對PPA的需求將保持8%以上的增速,至2025年國內PPA需求量將達到5萬噸,電子行業的快速發展仍將是帶動PPA需求增長的主要動力。

     

    03 | LCP:進口依存度約為80%,國內消費量保持6%以上增速

     

    液晶聚合物(以下簡稱LCP)是一種主鏈上含有大量剛性苯環結構的芳香族聚酯類材料,在一定條件下能以液晶相存在,冷卻固化后,形態保持穩定,因此LCP材料具有優異的機械性能。此外還具有低吸濕性,耐高溫、耐輻射、耐水解、耐候性、耐腐蝕、天然阻燃性、低熱膨脹率、高抗沖擊性、高剛度以及吸振性能等特點,被廣泛應用于電子電器、汽車工業、航空航天、國防軍工等領域。

     

     

    目前,全球液晶聚合物產能約為7.8萬噸/年,集中分布在美國、日本和中國。其中,美國和日本企業約占全球總產能的80%左右,中國僅占20%左右。海外主要生產企業包括塞拉尼斯、寶理、住友、索爾維、東麗等,其中,塞拉尼斯和寶理各占美日產能的一半以上,行業集中度較高。

     

    我國進入LCP領域較晚,隨著近年多個項目陸續投產,LCP產能快速增長,至2020年國內LCP產能達到1.8萬噸/年。主要生產企業包括沃特股份、金發科技、普利特、聚嘉新材料,沃特股份為中國最大的LCP生產企業,總產能達到8000噸/年,占全國總產能的45%左右。

     

    從需求端看,2020年國內LCP需求量約為3萬噸,受技術及產品質量因素影響,國內消費高度依賴進口,進口依存度約為80%。從消費結構看,電子電器是LCP最主要的消費領域,約占總消費量的80%左右,主要用于生產各類電子設備上的連接器,目前用于5G通訊領域的總消費量不足1000噸。受“新基建”的拉動,預計未來五年,LCP在5G通訊領域的消費增速將達到30%以上,至2025年消費量達到4000噸??傮w來看,預計未來一段時間,受電子電器和汽車領域的需求拉動,LCP的總消費量仍將保持6%以上的增速,至2025年總消費量將超過4萬噸。

     

    04 | PEEK:進口依存度約為75%,國內需求增速高達15%~20%

     

    聚醚醚酮(以下簡稱PEEK)是一種半結晶性、熱塑性芳香族高分子材料,是聚芳醚酮(PAEK)系列聚合物中最主要的品種。PEEK分子鏈中含有大量苯環,具有極好的耐熱性、耐磨性、耐疲勞、耐輻照、耐剝離、抗蠕變等優異的物理及化學綜合性能,且其兩個醚鍵與羰基帶來柔韌性與優良的工藝性,在電子電氣、航空航天、汽車、能源及其他工業、醫療等多個領域得到廣泛的應用。

     

    PEEK工程塑料性能優異,但在部分極端苛刻條件下存在使用局限性。用玻纖(GF)、碳纖(CF)等材料增強的PEEK復合材料,能較大提升其力學性能。目前市面上的PEEK主要有三種類型:PEEK純樹脂、玻纖改性PEEK、碳纖改性PEEK。

     

     

    PEEK最初由英國帝國化學工業(ICI)于20世紀70年代末開發。隨后其PEEK業務被威格斯(Victrex)收購,目前,威格斯為全球最大的PEEK生產商,產能達約7000噸/年,約占全球總產能60%。全球第二、第三生產商分別為Solvay與Evonik。Solvay的PEEK產能達1500噸/年,主要供應蘋果手機使用,Evonik產能約1250噸/年,主要出口歐洲等國家。

     

    我國PEEK技術開發起步較晚,國內PEEK行業代表性研發機構是吉林大學。我國PEEK產能主要集中在中研股份、浙江鵬孚隆與長春吉大特塑,占我國總產能的80%,其中中研股份產能達1000噸/年,居全國首位。目前國內產品在連續化生產與質量控制方面劣于進口產品,與領先的外資生產企業差距較大。未來五年我國PEEK產能將持續擴張,目前威格斯和興?;ひ研荚诒P錦建立合資企業,預計將建設1500噸/年PEEK產能。

     

    從需求端看,2016-2020年國內對PEEK的需求增速高達20%,2020年需求量約為1450噸,產品的消費主要集中在電子、汽車、以及航空航天和軍工等領域。一方面,電子信息技術近年發展迅速,電子元器件集成化、小型化的發展趨勢為PEEK樹脂的消費帶來機遇;另一方面,PEEK材料優異的綜合性能正符合交通運輸行業輕量化需求。預計未來5年,中國對PEEK的需求仍將保持15%~20%的增速,至2025年國內PEEK需求量將達約3000噸。

     

    我國特種工程塑料總體處于產業發展初期

     

    國內目前已經初步實現了PI、PPA、LCP、PEEK等品種的產業化,由于對特種工程塑料的研發起步較晚,與國外先進水平相比差距較大,產業整體仍處于發展初期,行業內擁有話語權的國內企業極少。主要源自兩方面原因:

     

    01 | 國內原始技術積累薄弱,普遍存在產品批次穩定性差等問題,關鍵核心產品高度依賴進口;

     

    02 | 國內下游需求相對滯后,限制上游材料產業發展,高端應用需求落后于國外發達國家。

     

    國內特種工程塑料迎來巨大發展機遇

     

     

    從政策上看,特種工程塑料為國民經濟發展、高端制造業升級和國防工業建設提供關鍵保障,是國家戰略性新興產業中的關鍵性產品,為推動其產業化進程,國家發布了一系列利好政策。《新材料產業發展指南》中將工程塑料作為先進基礎材料重點,旨在提高材料國際競爭力;《重點新材料首批次應用示范指導名錄》、《戰略性新興產業分類》等產業政策也持續鼓勵特種工程塑料的應用和發展。

     

    從需求端看,全球對特種工程塑料的需求正在逐年穩步增加,尤其是國內市場需求增長迅速,發展前景可觀。隨著國內新能源汽車、5G通訊技術以及“兩新一重”(新型基礎設施建設,新型城鎮化建設,交通、水利等重大工程建設)等產業的發展,必將帶動對高性能材料需求的增長。

     

     



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