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蓝图分享|PEEK聚合及下游薄膜一体化研究

蓝图分享|PEEK聚合及下游薄膜一体化研究 蓝图创投
2023-09-05
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导读:聚醚醚酮(PEEK)是综合性能最优的特种工程塑料之一。


聚醚醚酮(PEEK)是综合性能最优的特种工程塑料之一,融合了众多优越特性,广泛应用于多个领域。其卓越的耐热性、高耐辐射性、出色的耐腐蚀性以及尺寸的稳定性,使其在恶劣环境下表现出色。同时,PEEK具备卓越的电性能,为电子领域提供了理想的材料选择。其优异的综合性能和出色的机械强度,使其在高温、高压和化学侵蚀的条件下保持稳定。此外,PEEK还以其良好的加工性能脱颖而出,适用于多种加工方法,如注塑成型、挤出成型和切削加工,从而满足不同需求。总之,PEEK以其多方面的优势,使其成为特种工程塑料领域中不可或缺的材料之一。





什么是PEEK?




聚醚醚酮(PEEK)是一种线性芳香族高分子材料,其组成单元为氧-对亚苯基-氧-对亚苯基-羰-对亚苯基,为半结晶性、热塑性塑料,是聚芳醚酮(PAEK)家族中最重要的品种之一,占PAEK的80%以上。聚醚醚酮(PEEK)是聚芳醚酮家族中研究最深入、商品化应用最广泛的典型代表。

聚醚醚酮(PEEK)作为当今特种工程塑料领域中的佼佼者,堪称综合性能的典范,其地位犹如塑料工业金字塔的巅峰。其出众的特性与多方面优势使其在众多材料中脱颖而出,如出色的机械特性、耐热性、阻燃性、耐磨性、耐腐蚀性、耐水解、耐剥离性和生物相容性等




PEEK及PEEK薄膜性能特点




(一)PEEK的性能特点:

(二)PEEK薄膜的性能特点:





PEEK合成及薄膜制备工艺




(一)PEEK树脂的合成工艺:

有亲核取代和亲电取代两种方式,主流方式为亲核取代。亲核取代是以4,4-二氟二苯甲酮、对苯二酚为原料,以碳酸钠为催化剂,以二苯砜为溶剂,在氮气的保护下,在逐渐升温至接近聚合物熔点的温度(280°C-340°C)时发生缩聚反应得到高分子PEEK树脂。亲核反应的原料需要高纯度的4,4-二氟二苯甲酮,成本较高,也导致了PEEK价格昂贵。

在亲电取代路线中,通过对二苯醚和间苯二甲酰氯进行低温反应,来合成PEEK。尽管该方法具有条件温和、原料易得等优点,但也存在一些缺点,如合成得到的PEEK纯度相对较低,且催化剂和溶剂用量较大,环境友好性有所欠缺。因此,目前更为普遍采用的是亲核取代路线

下图为亲核取代的化学反应方程式:

(二)PEEK薄膜制备工艺:

  • 熔融挤出流延法:PEEK 薄膜由T形口模熔融挤出流延制备,口模温度须在400 ℃以上,挤出机螺杆可采用PA或PP薄膜用螺杆结构。为了使PEEK薄膜具有高的拉伸强度等优异性能,可对其进行单向或双向拉伸。

  • 吹膜法:PEEK薄膜也可以采用挤出吹塑法制备,可得到薄的薄膜,但难以得到宽幅薄膜。




PEEK行业政策






PEEK产业链


























(一)PEEK产业链上游-原材料
原料4,4’-二氟二苯甲酮(DFBP)产能充足:每生产1吨 PEEK 需要消耗约0.7-0.8吨氟酮单体。目前全球PEEK需求量为7556吨,预计DFBP的需求量为6045吨;国内PEEK的需求量为1950吨,预计DFBP的需求量为1560吨。
DFBP行业供给格局相对集中,除威格斯配套的部分自产产能外,其余主要集中在国内,主要集中在中欣氟材、新瀚新材、营口兴福这三家企业。营口兴福目前产能2000吨/年;新瀚新材拥有4200吨/年的芳香酮产能,正在建设2500吨/年产能DFDP产线;中欣氟材5000吨氟酮产线在2023年第二季度逐渐投产。
原料对苯二酚产能充足:2021年全球对苯二酚市场规模大约为34亿元(人民币),结合对苯二酚约4万元/吨的价格,产量约8.5万吨。其中头部厂商有索尔维、Mitsui Chemicals、Eastman、江苏三吉利化工股份有限公司和宇部兴产等。在中国,对苯二酚主要由中国本国进行供应。
原料碳酸钠产能充足:中国是世界第一大纯碱消费国,随着经济发展纯碱消费量呈递增走势。2021年国内纯碱产能为3319万吨,2022年1-9月中国纯碱(碳酸钠)产量为2144.4万吨。
二苯砜(溶剂)产能充足:2021年全球二氯二苯砜的总生产能力约为4.8万吨/年,其中中国产能1.4万吨/年。二苯砜作为溶剂可以蒸馏提纯回收。
(二)PEEK产业链中游-PEEK产品
聚醚醚酮(PEEK)作为一种高度多功能的特种工程塑料,广泛涵盖多种产品级别,以满足不同应用领域的独特需求。其丰富的产品衍生品包括纯PEEK树脂及经改性的PEEK树脂,此外还涵盖了由PEEK树脂制造的多种形式,如PEEK薄膜、PEEK纤维、PEEK涂料、PEEK复合带材以及PEEK管材和线材等。这种多样化的产品范围进一步凸显了PEEK在工程领域中的卓越应用潜力。
2022年,PEEK材料的全球市场需求预计可达到7560吨。全球PEEK消费区域主要集中在欧洲、美洲和亚太地区,其中欧洲是 PEEK的最大市场。PEEK的生产主要集中在英国、印度和中国,美国、日本和韩国都是PEEK的主要进口国。

近几年中国的 PEEK 市场消费量逐年增加,已经成为继欧洲和美国外最大的 PEEK 消费市场,并且增速远超全球平均水平,PEEK 的消费呈现局部高增长的情形。
(三)PEEK产业链下游-PEEK结构件
在全球范围内,聚醚醚酮(PEEK)作为一种卓越的特种工程塑料,广泛应用于多个关键领域。根据数据显示,其主要应用领域及全球占比如下:交通运输领域占比约为40.21%,工业制造领域占比约为25.30%,电子信息领域占比约为24.40%,医疗领域占比约为10.09%。这种分布反映了PEEK在各个领域中的多重优势和广泛适应性。





PEEK行业规模




(一)全球市场规模:

2012年PEEK消费量达到3590吨,2019年全球消费量5835吨,年均增长率 7.19%,预计2019-2022年全球PEEK总需求量将以年均9.0%的增长率逐步增加,到 2022年,PEEK材料的全球市场需求预计可达到7560吨。

市场容量方面,根据市场研究及咨询机构Emergen Research的数据,全球PEEK 市场容量在2019年为7.21亿美元,预计2022年市场容量为8.78亿美元预计到2027年将增长至12.26亿美元,年均复合增长率为6.8%

(二)中国市场规模:

随着全球电子信息、汽车、航空航天产能不断向亚太地区转移,亚太地区的PEEK 消费增长速度远超欧洲,尤其是中国 PEEK 市场增长迅猛。2012-2022 年,中国 PEEK 产品需求量不断增加,从 2012 年的80吨增长至2022年的 2419.8吨,年均复合增长率达到40.63%,中国 PEEK 市场增速数倍于全球市场平均增速。预计到2027年,中国PEEK产品需求量可达5078.98吨

2022年国内市场容量为14.96亿元,预计2027可增长至39.13亿元。2021年中国PEEK产量为1155吨,预计到2027年产量可达2967吨,中国 PEEK 产量依然无法满足 PEEK 的消费量,国内 PEEK 需求仍需大量通过进口满足。

(三)中国市场主要细分行业规模

1、航天领域:

在航空航天领域,未来最主要的终端应用将会是CF/PEEK产品。其中,预计2027年航空航天级PEEK单价80万/吨,PEEK材料占飞机总重量5%,2027年我国PEEK材料在航空航天领域市场规模约12.64亿元

2、新能源汽车领域:

在新能源汽车领域,800V电机所需的扁线电机漆包线将成为未来需求明确的重要产品。NE时代的预测显示,到2027年,800V电机在新能源汽车领域的普及率有望达到40%。基于每台车扁线电机使用约470克PEEK材料、国内PEEK价格约为33.70万元/吨,以及沙利文对2027年新能源汽车销量预测的1399万辆,可以推算出2027年国内对800V电机漆包线所需PEEK约为2630.12吨,市场规模预计将达到8.87亿元

3、医疗领域:

在医疗领域,PEEK材料具备卓越的性能,在颅骨修补与固定手术以及脊柱类植入器械方面有广泛应用。根据预测,到2027年,我国PEEK颅骨类产品市场规模将达到约2.08亿元,而脊柱类植入器械市场规模预计将达到约3.77亿元。这些数字突显了PEEK在医疗领域的重要性,它为手术修复和脊柱植入提供了高性能、可靠的解决方案,有望在未来继续为医疗行业带来创新和改进。




PEEK薄膜行业规模




全球市场规模:预计2025年全球PEEK薄膜市场规模约4.328亿美元。

(一)细分行业规模

1.微型扬声器膜片

根据Yole测算,截至2024年全球微型扬声器市场规模将增长至109亿美元。结合豪声电子2022年微型扬声器集成模组销售额和销量测算,单个模组价格约为4.9元,同时结合上游采购金额与主营业务收入数据,计算得到原材料成本占收入约为49.14%。预估PEEK材料的渗透率约为20%,PEEK材料占原材料成本约10%,由此得到2024年PEEK微型扬声器膜片行业规模约1.07亿美元。按10%增长率测算,2025年PEEK微型扬声器膜片行业规模约1.177亿美元。

2.5G手机天线

PI 天线可以应用于5G 天线,但也存在吸水率较大、传输损耗较高等缺点。PEEK 具有低吸湿性、高耐化性、高阻气性的特点,介电常数和介电损耗随着频率的变化波动小于 PI,高频信号传输稳定性优越,用于制造手机 5G 射频天线时性能强于 PI,目前已经用于苹果手机的内置天线。预计2025年PEEK膜在5G手机天线领域的市场规模约0.526亿美元。

3.RFID标签的阻燃覆盖层

根据IDTechEx的数据,2023年RFID市场规模将从2022年的128亿美元上升到140亿美元,预计2025年全球RFID市场规模可达167亿美元,预计2025年全球电子标签出货量将达到423.9亿枚,期间将保持14.4%的年均复合增长率,单个RFID标签售价约0.4美元。预计2025年PEEK薄膜制作的RFID阻燃覆盖层渗透率约5%。单个RFID标签中PEEK薄膜成本约0.04美元。因此,2025年PEEK薄膜在全球RFID标签中的行业规模约0.84亿美元。

4.FPC基膜

PEEK薄膜的介电常数在很宽的温度和频率范围内非常稳定,而且数值低,耐磨性好,可以部分应用到一些高频高速FPC中,由于PEEK薄膜价格很高,因此只会小部分替代目前的PI、PET等,用于一些特殊场景。

测算PEEK薄膜使用75微米厚度,价格2000元/kg,密度1.35g/cm3预计到2025年PEEK薄膜在FCCL中的行业规模约为1.035亿美元。

5.其他

半导体工艺保护膜,压力传感器膜,粘合胶带(衬纸、胶带、垫圈),小型开关、触摸开关的按压凸点和覆盖材料,激光印字标贴,电容器、高速电机中的垫圈,移动电话铰链中的复合垫圈等应用的PEEK材料保守估计2025年市场规模有0.75亿美元


参考文献
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