《2022年中国特种工程塑料市场需求驱动因素及企业扩产趋势研究报告(27页).pdf》由会员分享,可在线阅读,更多相关《2022年中国特种工程塑料市场需求驱动因素及企业扩产趋势研究报告(27页).pdf(27页珍藏版)》请在三个皮匠报告上搜索。
1、2022 年深度行业分析研究报告 目目 录录 1.特种工程塑料:塑料金字塔顶端产品,性能优异附加值高特种工程塑料:塑料金字塔顶端产品,性能优异附加值高.4 1.1.特种工程塑料具备优异理化性能.4 1.2.特种工程塑料的附加值更高,国产化进程加快.5 2.下游高新产业快速发展,拉动特种工程塑料需求下游高新产业快速发展,拉动特种工程塑料需求.7 2.1.液晶高分子:5G 领域用途广泛,国产替代不断加速.7 2.1.1.LCP 具有优异的耐高温性和介电性质,主要以酸解法合成.7 2.1.2.全球 LCP 产能集中于美日,国内 LCP 产能迅速发展.8 2.1.3.5G 迅速发展,拉动液晶聚合物的需
2、求.8 2.1.4.未来有望实现 LCP 国产替代,受供求影响 LCP 价格上涨.12 2.2.聚苯硫醚:应用端多点开花,中国产能全球第二.12 2.2.1.PPS 耐热耐腐蚀性能好,中国产能全球第二.12 2.2.2.PPS 应用领域广泛,新能源车等新兴应用场景推动需求提升.14 2.3.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.15 2.3.1.高温尼龙机械性能和耐高温性能优异.15 2.3.2.国内高温尼龙进口依赖度高,国产高温尼龙加速布局.17 2.3.3.耐高温尼龙主要应用在电子和汽车领域.18 2.4.聚砜:耐温性优异,原料产能建设助力国产替代.20 2.4.1.聚
3、砜树脂化学稳定性和耐热性优良,生物安全性良好.20 2.4.2.聚砜产能集中于海外,国产原料与产品建设齐头并进.21 2.5.聚芳醚酮:应用广泛的高性能塑料,国产材料具备价格优势.22 2.5.1.聚芳醚酮电性能、耐磨性以及耐热性优异,聚醚醚酮为其主要品种.22 2.5.2.PEEK 产能主要集中于海外,国内产能有待提升.23 2.5.3.聚醚醚酮主要应用在汽车领域、半导体制备领域以及电子领域.24 图表目录图表目录 图图 1:塑料的市场规模、性能与附加值:塑料的市场规模、性能与附加值.4 图图 2:LCP 外观与产品外观与产品.7 图图 3:全球:全球 LCP 产能分布(万吨产能分布(万吨)
4、.8 图图 4:LCP 应用占比应用占比.9 图图 5:全球:全球 LCP 需求量需求量/万吨万吨.9 图图 6:我国:我国 5G 基站的发展基站的发展.10 图图 7:5G 天线的结构天线的结构.10 图图 8:LCP 基材的基材的 FPC.11 图图 9:LCP 连接器连接器.11 图图 10:工业机器人产量:工业机器人产量/万台万台.12 RVcZrVbWeZjUrRoOpN9PcM8OsQmMsQpNkPnMoOfQoOwO9PoPpOvPmMnQwMqRnR图图 11:PPS 硫化钠法硫化钠法合成工艺合成工艺.13 图图 12:聚苯硫醚产业链结构:聚苯硫醚产业链结构.15 图图 13
5、:我国:我国 PPS 产量产量.15 图图 14:我国:我国 PPS 需求量需求量.15 图图 15:全球高温尼龙产能分布(万吨):全球高温尼龙产能分布(万吨).18 图图 16:高温尼:高温尼龙在传统燃油车中的应用龙在传统燃油车中的应用.19 图图 17:高温尼龙在新能源车上的应用:高温尼龙在新能源车上的应用.19 图图 18:汽车产量:汽车产量.20 图图 19:PSU、PPSU、PES 的结构式的结构式.21 图图 20:全:全球主要聚砜生产企业产能(万吨)球主要聚砜生产企业产能(万吨).22 图图 21:PEEK 亲核取代合成路线亲核取代合成路线.23 图图 22:全球:全球 PEEK
6、 生产企业产能生产企业产能/吨吨.24 图图 23:PEEK 的应用占比的应用占比.25 图图 24:国内:国内 PEEK 消费量消费量/吨吨.25 图图 25:PEEK 在在传统汽车中的应用传统汽车中的应用.25 图图 26:新能源汽车的产量:新能源汽车的产量.26 图图 27:PEEK 在电磁线中应用在电磁线中应用.26 图图 28:PEEK 在半导体制造领域的应用在半导体制造领域的应用.26 图图 29:沃特股:沃特股份营业收入份营业收入.29 图图 30:沃特股份归母净利润:沃特股份归母净利润.29 图图 31:沃特特种营业收入:沃特特种营业收入.29 图图 32:沃特股份营收构成:沃
7、特股份营收构成.29 图图 33:金发科技营业收入:金发科技营业收入.30 图图 34:金发科技归母净利润:金发科技归母净利润.30 图图 35:金发科技特种工程塑料销量:金发科技特种工程塑料销量.31 图图 36:金发科技:金发科技 LCP 销量销量.31 表表 1:全球主要特种工程塑料企业产能:全球主要特种工程塑料企业产能.6 表表 2:LCP 的性能的性能.7 表表 3:LCP 的合成方法的合成方法.8 表表 4:LCP 和和 PI 基基 FCCL 的对比的对比.10 表表 5:2021 年全球年全球 PPS 产能产能.14 表表 6:耐高温尼龙的结构与性能:耐高温尼龙的结构与性能.16
8、 表表 7:耐高温尼龙的合成方法:耐高温尼龙的合成方法.17 表表 8:耐高温尼龙在电子领域的应用:耐高温尼龙在电子领域的应用.18 表表 9:聚砜材料的主要性能优势:聚砜材料的主要性能优势.21 表表 10:PAEK 的分类的分类.23 表表 11:其他:其他 PAEK 的应用的应用.27 1.特种工程塑料特种工程塑料:塑料金字塔顶端产品,性能优异附加值高:塑料金字塔顶端产品,性能优异附加值高 1.1.特种工程塑料具备优异理化性能 特种工程塑料性能优异,特种工程塑料性能优异,是塑料金字塔顶端的产品是塑料金字塔顶端的产品。塑料按照生产规模、产品性能与附加值可大致分为通用塑料、工程塑料与特种工程
9、塑料三大类,其中通用塑料包括常见塑料聚乙烯 PE、聚丙烯 PP 等,其特点是生产规模大,但性能相对较低,价格便宜。特种工程塑料的生产规模较通用塑料更小,但因其耐温、耐光与力学等各项性能更为优异,是塑料金字塔顶端的产品。图图 1:塑料的市场规模、性能与附加值:塑料的市场规模、性能与附加值 数据来源:沃特股份招股说明书,东北证券 特种工程塑料主要分为特种工程塑料主要分为聚酰亚胺、聚苯硫醚、聚砜、液晶聚合物、耐高温尼龙和聚聚酰亚胺、聚苯硫醚、聚砜、液晶聚合物、耐高温尼龙和聚芳醚酮芳醚酮 6 大类大类,可应用在电子、交通、航天航空等领域,可应用在电子、交通、航天航空等领域。特种工程塑料早期也被称为耐高
10、温高分子材料,具有优异的耐高温性能,长期工作温度可在 150或以上。除此之外,特种工程塑料综合性能优异。聚酰亚胺稳定、耐腐蚀能力强、发烟率低,在液态氦中存在一段时间都不会发生断裂,应用于航空航天、电子电器、机械、电子显示等领域。聚苯硫醚具有一定的流动性,结晶速度快、耐热性能佳、抗腐蚀性能优异,主要应用于汽车、电子电器等领域。聚砜具有耐热和耐湿热性等优点,在力学性能、加工性能方面优异等特性,应用于机械工业、电子电器、交通运输、医疗器械等领域。液晶聚合物具有优异的机械性能、低吸湿性、低介电常数和介电损耗、尺寸稳定性好等优异性能,应用于电子电器、国防军工、航空航天、汽车、医疗等领域。耐高温尼龙耐高温
11、、机械性能好,主要应用于电子电器、汽车工业等领域。聚芳醚酮具有优异的耐高温性能、耐磨性、力学性能、尺寸稳定性、绝缘性和生物相容性,广泛应用于汽车、电子电器、航空航天、医疗卫生等领域。在国内,目前除了聚酰亚胺进口依赖度已经降低到 25%,聚苯硫醚打破完全进口依赖,其余的进口依赖性比较高。1.2.特种工程塑料的附加值更高,国产化进程加快 产品产品附加值方面,附加值方面,特种工程塑料特种工程塑料 通用工程塑料通用工程塑料 传统通用塑料。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
12、 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。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 45
13、00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;1964 年 ICI 公司报道了在催化剂存在下通过亲电取代得到聚芳醚酮,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
14、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。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 PA 10T,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
15、业不断扩产,印证了产业爆发趋势。表表 1:全球全球主要特种工程塑料企业产能主要特种工程塑料企业产能 国外主要生产企业及产能国外主要生产企业及产能 国内主要生产企业及产能国内主要生产企业及产能 液 晶 聚 合 物液 晶 聚 合 物LCP 塞拉尼斯 2.2 万吨 宝理 1.5 万吨 住友 1 万吨 新日石 0.5 万吨 沃特股份 0.8 万吨 金发科技 0.6 万吨 普利特 0.4 万吨 高温尼龙高温尼龙 PPA 帝斯曼 8.5 万吨 杜邦 5 万吨 三菱瓦斯 3.5 万吨 艾曼斯 2.5 万吨 索尔维 1.8 万吨 可乐丽 1.3 万吨 金发科技 0.9 万吨 沃特股份 0.5 万吨 三力新材
16、0.3 万吨 聚砜聚砜 PSF 索尔维 3.3 万吨 巴斯夫 2.4 万吨 住友 0.6 万吨 优巨新材 0.6 万吨 沃特股份 0.6 万吨 浩然特塑 0.28 万吨 金发科技 0.1 万吨 聚 芳 醚 酮聚 芳 醚 酮PAEK 威格斯 7150 吨 索尔维 1500 吨 赢创 1250 吨 中研股份 1000 吨 吉大特塑 100 吨 浙江鹏孚隆 200 吨 浩然特塑 100 吨 聚苯硫醚聚苯硫醚 PPS DIC 4.6 万吨 吴羽化学 3.27 万吨 东丽集团 3.06 万吨 索尔维 2 万吨 INITZ 1.2 万吨 新和成 1.5 万吨 重庆聚狮 1 万吨 数据来源:智研咨询,中国化
17、工信息中心,隆众资讯,中研股份招股书,东北证券 新型应用场景不断涌现,特种工程塑料销量有望爆发。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,我们判断,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。2.下游高新产业快速发展,拉动下游高新产业快速发展,拉动特种工程塑料特种工程塑料需求需求
18、 2.1.液晶高分子:5G 领域用途广泛,国产替代不断加速 2.1.1.LCP 具有优异的耐高温性和介电性质,主要以酸解法合成 液晶聚合物液晶聚合物(LCP)因优异的耐高温性和介电性质,被广泛应用在电子领域。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,Liquid Crystal Polyester)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
19、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(HDT300)、中耐热型(280HDT240)和低耐热型(HDT210)。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。图图 2:LCP 外观与产品外观与产品 数据来源:Nature Materials,浩正塑料原料,橡塑网,东北证券 表表 2:LCP 的性能的性能 特性特性 具体表现具体表现 振动吸收特性振动吸收特性 振动吸收特性良好 介电
20、特性介电特性 介电常数在 10 GHz,23 以下,数值为 2.9,表面电阻 1.21012,体积电阻 2.61014 机械性能机械性能 机械性能好,高强度,高模量,拉伸模量 2255MPa 化学稳定性化学稳定性 90%碱通过(IPC2342)耐热性耐热性 耐热性好,熔点 430,分解温度 580,热变形温度 360以上 加工性加工性 熔融粘度低,可使用压力注射成型,且固化速度快,不易飞边 尺寸稳定性尺寸稳定性 流动方向线膨胀率小且成型后体积变化小 阻燃性阻燃性 阻燃性好,UL-94V-0 级 数据来源:高性能热致液晶聚合物 LCP 基板卷材开发与应用,东北证券 酸解法是主流的酸解法是主流的
21、LCP 工业生产方法。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。表表 3:LCP 的合成方法的合成方法 具体方法具体方法 特点特点 氧化酯化法氧化酯化法 吡啶或者酰胺溶剂中,芳香族羧酸与酚在含磷化合物或者亚硫酰氯等活化剂以及催化剂作用下的直接聚合 反应条件较温和 可通过单体加入顺序控制分子结构 硅酯法硅酯法 香族酸类单
22、体通过三甲基硅酯化后,再与乙酰化的酚类单体,通过溶液或者熔融聚合工艺,去除三甲基硅乙酸酯小分子 可以得到高分子量的 LCP 苯酯法苯酯法 芳香族羧酸苯酯与酚类单体进行熔融缩聚 芳香族羧酸苯酯原料较贵 反应副产物难以除干净 合成的 LCP 流动性较好 酸解反应法酸解反应法 芳香族二元酸与乙酰化的酚类单体进行熔融缩聚 最主流的工业生产方法 数据来源:全国能源信息平台,东北证券 2.1.2.全球 LCP 产能集中于美日,国内 LCP 产能迅速发展 全球全球 LCP 产能主要集中在日本和美国,产能主要集中在日本和美国,国内国内 LCP 产能快速增长中。产能快速增长中。当前全球 LCP材料产能约 8.2
23、 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。图图 3:全球:全球 LCP 产能分布产能分布(万吨)(万吨)数据来源:智研咨询,东北证券 2.1.3.5G 迅速发展,拉动液晶聚合物的需求 未来我国未来我国 LCP 需求量有望持续增长。需求量有
24、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2.2,27%1.5,18%1.0,12%0.5,6%0.4,5%0.6,7%0.8,10%1.2,15%美国塞拉尼斯(泰科纳)日本宝理日本住友日本新日石比利时索尔维金发科技沃特股份其他国内 LCP 总消费量将从现在 3.2 万吨增至 4.3 万吨。图图 4:LCP 应用占比应用占比 图图 5:全球全球 LCP 需求量需求量/万吨万吨 数据来源:华经情报网
25、,东北证券 数据来源:华经产业研究院,东北证券 LCP 轻便、耐高温、介电损耗因子低,可作为轻便、耐高温、介电损耗因子低,可作为 5G 基站基站天线的塑料振子材料。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
26、(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。预计到预计到 2025 年年 5G 基站振子基站振子对应对应 LCP 新增新增需求需求量为量为 1.07 万吨万吨。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
27、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。73%7%7%6%4%3%电子电器工业消费电子汽车医疗其他015年 2016年 2017年 2018年 2019年 2020年图图 6:我国我国 5G 基站的发展基站的发展 图图 7:5G 天线天线的结构的结构 数据来源:工信部,东北证券 数据来源:艾邦产业通,东北证券 LCP 材料材料介电性能和柔韧性介电性能和柔韧性优异优异,可可替代传统聚酰亚胺材料替代传统聚酰亚胺材料应用在应用在 5G 柔性印刷电柔性印刷电路板中。路板中。LCP 材料可以作为基
28、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。表表 4:LCP 和和 PI 基基 FCCL 的对比的对比 性能性能 LCP 基基 FCCL PI 基基 FCC
29、L 拉伸强度/MPa 120(涂布法)200(制模压合法)250-400 伸长率/%10 30-80 吸水率/%0.04 2.9 介电常数/1GHz 2.8 3.0 介质损耗/1GHz 0.0025 0.003 Tg/170 250 CTE/(10-6/)10-22 18-28 剥离强度/(kgf/cm)0.9(50m,HOz)1.0(25m,HOz)数据来源:LCP 在挠性覆铜板中的应用进展,东北证券 02040608001802002019年底2020年底2021年底 2022年6月我国已建成5G基站数/万个图图 8:LCP 基材的基材的 FPC 数据来源:印制电路资
30、讯,东北证券 LCP 可以作为高可以作为高稳定性稳定性、小型精密化小型精密化的的 5G 连接器连接器。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
31、 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。图图 9:LCP 连接器连接器 数据来源:宝理,东北证券 LCP 在机器人的连接器和伺服电机中也有应用。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
32、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。人型人型机器人的核心机器人的核心组件组件伺服电机伺服电机中也包含中也包含 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。图图 10:工业机器人产量:工业机器人产量/万台万台 数据来源:国家统计局,工信部,
33、东北证券 2.1.4.未来有望实现 LCP 国产替代,受供求影响 LCP 价格上涨 目前目前我国我国 LCP 对外依存度较高对外依存度较高,国产替代,国产替代有望加速有望加速。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
34、产 1.5 万吨 LCP 项目,目前已完成工艺与土建设计。LCP 国产替代进程加速。2.2.聚苯硫醚:应用端多点开花,中国产能全球第二 2.2.1.PPS 耐热耐腐蚀性能好,中国产能全球第二 聚苯硫醚(Polyphenylene Sulfide,PPS)是指主链由亚苯基与硫原子交替连接所形成002015年2016年2017年2018年2019年2020年2021年我国工业机器人产量/万套全球工业机器人产量/万套的聚合物,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
35、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 的合成的合成方法较多,最主要方法较多,最主要的工业化生产方法硫化钠法的工业化生产方法硫化钠法(Phillips 法)。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
36、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。图图 11:PPS 硫化钠法合成工艺硫化钠法合成工艺 数据来源:聚苯硫醚的合成方法、工艺及应用研究,东北证券 全球全球 PPS 产能主要集中于日本,中国产能居全球第二。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
37、.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。表表 5:2021 年全球年全球 PPS 产能产能 国家国家 企业企业 2021 年产能(万吨)年产能(万吨)日本 DIC 4.6 吴羽化学 3.27(包括美国 Fortron 产能)东丽集团 3.06 东曹公司 0.5 中国 新和成 1.5 重庆聚狮 1 成都乐天 0.1 四川得阳 0.3 中科兴业与中瑞投资 0.4 铜陵瑞嘉 1 中泰化学 1 磐迅科技 1 长先新材 0.5 新疆聚芳高科 0.3 滨化滨阳燃化 1 美国 Fortron 1.7 比利时 索尔维
38、 2 韩国 INITZ 1.2 合计产能 22.73 数据来源:前瞻网,东北证券 2.2.2.PPS 应用领域广泛,新能源车等新兴应用场景推动需求提升 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。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
39、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军工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。图图 12:聚苯硫醚产业链结构:聚苯硫醚产业链结构 数据来源:中国产业信息网,智研咨询,东北证券 受益于新能源汽车等新兴领域的发展,受益于新能源汽车等新兴领域的发展,PPS 需求持续增长。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
40、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%。图图 13:我国:我国 PPS 产量产量 图图 14:我国:我国 PPS 需求量需求量 数据来源:华经情报网,东北证券 数据来源:华经情报网,东北证券 2.3.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 2.3.1.高温尼龙机械性能和耐高温性能优异 0%10%20%30%40%50%60%70%0200192020产量(万吨)
41、同比增长0%5%10%15%20%25%30%35%40%45%50%0200192020需求量(万吨)同比增长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。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
42、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%。表表 6:耐高温尼龙:耐高温尼龙的结构与性能的结构与性能 结构结构 熔点熔点/特点特点 PA4T 430 熔点高于分解温度 需要共聚后使用 PA6T 370 可焊接 吸水率低 流动性和成型性好 PA9T 306 吸水性低 高温下韧性好 PA
43、10T 316 耐热性好 吸水率低 耐化学腐蚀 数据来源:耐高温尼龙的发展与应用,东北证券 高温高压溶液缩聚法是耐高温尼龙主流的工业生产方法。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
44、艺已经相当成熟,并且成功应用在工业生产中。表表 7:耐高温尼龙的合成方法:耐高温尼龙的合成方法 具体方法具体方法 特点特点 高温高压溶液高温高压溶液缩聚法缩聚法 高温高压溶液缩聚工艺主要是在 N2 气氛保护下,将等摩尔的二元酸和二元胺在催化剂的作用下,发生逐步聚合反应 生产成本低 工艺成熟 已被用于工业生产 低温溶液缩聚低温溶液缩聚法法 在溶剂中混合二元酸、二元胺单体和少量的稳定剂,加入适量的氯化钙和氯化锂,在一定条件下反应,所得产物在醇类溶剂中洗涤过滤后烘干,最后得到分子量较低的预聚物 溶剂成本较高 后续处理较为麻烦 副产物会对反应容器造成腐蚀 没有被应用在工业生产中 聚酯缩聚法聚酯缩聚法
45、利用聚酯与脂肪族二胺单体进行酰胺化反应制得 环保 产物分子量无法控制 反应后期产物分子量增长困难 界面聚合法界面聚合法 将含有苯环的酰氯化合物分散在与水不相容的有机溶剂中,将二元胺分散在水相中,聚合反应发生在有机相和水相的界面上,通过搅拌就可得到相对分子量较高的产物 反应要求简单且不可逆 产物分子量较高 溶剂回收处理较麻烦 溶剂消耗量大,设备利用率低 易造成环境污染 直接熔融缩聚直接熔融缩聚法法 在反应单体和聚合物熔融温度以上,保持熔融状态,在减压和氮气保护下,在熔融状态下发生聚合 设备及操作简单,成本较低 高温有利于反应进行并提高产物的分子量 产物出料时存在粘釜问题,且在空气中易被氧化 数据
46、来源:耐高温尼龙材料的研究进展,东北证券 2.3.2.国内高温尼龙进口依赖度高,国产高温尼龙加速布局 高温尼龙生产企业高温尼龙生产企业主要主要在海外,国内高温尼龙企业在海外,国内高温尼龙企业与海外仍有差距与海外仍有差距。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。图图 15:全球高温尼龙产能分布(万吨):全球高温尼龙产能分布(万吨)数据来源:中国化
47、工信息中心,东北证券 2.3.3.耐高温尼龙主要应用在电子和汽车领域 电子和汽车是高温尼龙最主要消费市场。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军工等领域,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
48、光直接成型技术(LDS)和表面组装技术(SMT),具有良好的加工性。表表 8:耐高温尼龙在电子领域的应用耐高温尼龙在电子领域的应用 应用应用 性质性质 5G 手机天线手机天线 优异的力学性能及尺寸稳定性,耐高温,在无铅焊接后无发泡、低翘曲等情况,无线电信号耗损很低 手机结构件手机结构件 耐高温,可以进行纳米注塑,机械性能优异,与金属有很好的结合力 USB 连接器连接器 耐高温,不变形 笔记本电脑、平板笔记本电脑、平板 用于笔记本电脑外壳、平板外壳取代金属达到轻薄设计,优异的耐高温性和尺寸稳定性可作为笔记本电脑的风扇和接口 数据来源:耐高温尼龙的发展与应用,东北证券 汽车轻量化趋势下,高温尼龙可
49、替代金属材料汽车轻量化趋势下,高温尼龙可替代金属材料用在传统燃油车多个系统中。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。8.5,32%5.0,19%3.5,13%2.5,9%1.8,7%1.3,5%0.
50、9,3%0.5,2%2.4,12%帝斯曼杜邦三菱瓦斯艾曼斯索尔维可乐丽金发科技沃特股份其他图图 16:高温尼龙在传统燃油车中的应用:高温尼龙在传统燃油车中的应用 数据来源:艾邦高分子,阿科玛,东北证券 高温尼龙高温尼龙被用在被用在新能源汽车的电池系统和管路方面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。高温尼龙在高温尼龙在新能源汽车新能源汽车管路管路方面方面市场前景广阔。市场前景广阔。混合动
51、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。图图 17:高温尼龙在新能源车上的应用:高温尼龙在新能源车上的应用 数据来源:杜邦,东北证券 全球以及国内汽车产量回春,全球以及国内汽车产量回春,汽车汽车轻量化设计轻量化设计有望为有望为高温尼龙高温尼龙带来万吨级应用市场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
52、 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
53、市场。图图 18:汽车产量汽车产量 数据来源:国家统计局,OICA,中商情报网,前瞻产业研究院,东北证券 2.4.聚砜:耐温性优异,原料产能建设助力国产替代 2.4.1.聚砜树脂化学稳定性和耐热性优良,生物安全性良好 聚聚砜砜可耐高温且化学稳定性好。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)、
54、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。02000400060008000015年2016年2017年2018年2019年2020年2021年全球汽车产量/万辆国内汽车产量/万辆图图 19:PSU、PPSU、PES 的结构式的结构式 数据来源:国内外聚砜的研究现状及其应用,东北证券 表表 9:聚砜材料的主要性能优势聚砜材料的主要性能优势 内容内容 应用领域应用领域 力学 作为特种工程塑料,聚砜具有优异的力学性能,其拉伸强度(70-94Mpa)和弯曲程度(107-136Mpa
55、)都高于一般的工程材料,在高温条件下的力学性能保持率高,能承受巨大压力且保持形状不变 汽车 耐热 热变形温度在 174-205,玻璃化转变温度指数为 187-225,连续使用最高温度为 150-200,可以在高温蒸汽中连续使用 医疗 耐药 非晶树脂中耐溶剂开裂性最强 阻燃 聚砜达到 UL94V-0 级,可以在不添加阻燃剂的条件下,明火点燃后可以自熄灭,是防火安全性最好的塑料之一 电子电器 介电 高介电常数和高体积电阻率,使其可以在较宽的温度和频率波动下保持恒定 无毒 获得美国农业部(USDA)及美国食品及药品管理局(FDA)的认证,可与食品及饮用水接触 食品 数据来源:隆众资讯,东北证券 PS
56、U 一般通过成盐、缩聚等步骤进行合成得到。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。2.4.2.聚砜产能集中于海外,国产原料与产品建设齐头并进 聚砜主要产能集中于海外聚砜主要产能集中于海外,我国,我国聚砜聚砜产能有限,国产化仍在进程中。产能有限
57、,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
58、投放,我国聚砜产业迎来从原料到产品的加速国产化进程。图图 20:全球主要聚砜生产企业产能:全球主要聚砜生产企业产能(万吨)(万吨)数据来源:隆众咨询,东北证券 聚砜可用作制备各类先进膜材料。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
59、而制成质子交换膜。2019年全球聚砜消费量为 8.76 万吨。2.5.聚芳醚酮:应用广泛的高性能塑料,国产材料具备价格优势 2.5.1.聚芳醚酮电性能、耐磨性以及耐热性优异,聚醚醚酮为其主要品种 聚芳醚酮种类很多,聚芳醚酮种类很多,都都具有优良的电性能、耐磨性、耐热性以及加工性,其中具有优良的电性能、耐磨性、耐热性以及加工性,其中聚醚聚醚醚酮醚酮用量最大。用量最大。聚芳醚酮(PAEK)是一种由亚苯基环通过氧桥和羰基(酮)连接而生成的结晶型聚合物。由于结构不同,聚芳醚酮种类多样,主要有聚醚酮(PEK)、聚醚醚酮酮(PEEKK)、聚醚酮醚酮酮(PEKEKK)、聚醚醚酮(PEEK)等。PAEK 是一
60、种新型的具有超高性能的特种工程塑料,属于聚芳醚酮类化合物,具有优良的电性能、耐燃性、耐辐照性、耐溶剂性等。PEEK 则是 PAEK 中用量最大品种,占 PAEK的 80%以上。3.3,41%2.4,30%0.6,7%0.6,7%0.6,7%0.28,3%0.1,1%0.13,2%索尔维巴斯夫住友优巨新材沃特股份浩然特塑金发科技其他表表 10:PAEK 的分类的分类 结构结构 Tg/Tm/PEEK 145 334 PEK 165 365 PEKK 156 338 PEKEEK 175 381 PEEKK 160 360 数据来源:特种工程塑料 PAEK 的性能及应用,东北证券 PEEK 主流合成
61、方式是亲核取代主流合成方式是亲核取代,原料成本较高,原料成本较高,国内,国内供应供应缺口较大缺口较大。PEEK 的合成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、对苯二酚和碳酸钠为原料,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(280-340)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。工业生产上,主要通过付氏烷基化法和重氮化法获得高纯度的 4,4-二氟二苯甲酮。国内生产 4,4-二氟二苯甲酮的企业较少,产能不足,市场存在较大供需缺口。除了原料
62、成本因素,PEEK 的制备工序繁多,反应条件苛刻,技术要求高,也导致了 PEEK 价格较高。图图 21:PEEK 亲核取代合成路线亲核取代合成路线 数据来源:聚醚醚酮(PEEK)合成研究,东北证券 2.5.2.PEEK 产能主要集中于海外,国内产能有待提升 威格斯、索尔维和赢创威格斯、索尔维和赢创合计占据合计占据全球全球 88%的的 PEEK 产能,我国产能,我国产能占比为产能占比为 12%。目前,威格斯是全球最大的 PEEK 生产商,产能约为 7150 吨/年,其次是索尔维(产能 1500 吨/年)与赢创(产能约 1250 吨/年)。国内 PEEK 产能主要集中在吉林中研股份、浙江鹏孚隆、长
63、春吉大特塑、山东浩然特塑四家企业中,其中中研股份产能最高达到 1000 吨/年。图图 22:全球全球 PEEK 生产企业产能生产企业产能/吨吨 数据来源:中研股份招股说明书,东北证券 2.5.3.聚醚醚酮主要应用在汽车领域、半导体制备领域以及电子领域 PEEK 在汽车工业、机械化工领域、航天航空领域、半导体制备以及医疗器械领域在汽车工业、机械化工领域、航天航空领域、半导体制备以及医疗器械领域中都有应用。中都有应用。因为 PEEK 高温性、耐磨性、力学性能好,最早被用在航天航空领域,用作替代铝等金属材料制造各种飞机零部件。后来 PEEK 也被作为发动机内置、汽车轴承等用在传统汽车工业以及被作为阀
64、门、泵体、活塞环等用在机械化工领域;良好的化学稳定性和阻燃性也让 PEEK 可以被作为叶轮片和火箭发动机零部件等用在航空航天领域;优良的电气性能也让 PEEK 可以被应用在晶圆承载器、印刷电路板中;并且,PEEK 优秀的化学稳定性和耐腐蚀性可以使其被应用在医疗器械领域。国内国内 PEEK 消费量将稳步上升消费量将稳步上升,国内企业产能布局加速,国内企业产能布局加速。根据 化工新材料 统计,全球 PEEK 消费量已从 2012 年的 3590 吨提升至 2019 年的 5835 吨,国内 2021 年PEEK 消费量为 1980 吨。根据中国化工信息中心资料,预计未来 5 年中国对 PEEK 的
65、需求仍将保持15%20%的增速,到2026年国内 PEEK 的消费量将达到3354吨。目前有中欣氟材开始布局生产 PEEK 的原料 4,4-二氟二苯甲酮 5000 吨;沃特股份2000 吨 PAEK(含 PEEK 和 PEKK)亦正在建设中,国产 PEEK 布局加速。7150,63%1500,13%1250,11%1000,9%100,1%200,2%100,1%威格斯索尔维赢创吉林中研高分子长春吉大特塑浙江鹏孚隆浩然特塑图图 23:PEEK 的应用的应用占比占比 图图 24:国内国内 PEEK 消费量消费量/吨吨 数据来源:中研股份招股书,东北证券 数据来源:聚醚醚酮市场分析及发展趋势,中商
66、产业研究院,东北证券 PEEK 可作为轴承等零部件应用在传统燃油车中。可作为轴承等零部件应用在传统燃油车中。交通运输工具是 PEEK 的重要应用领域。传统燃油车领域里,可以利用 PEEK 良好的耐摩擦性能和机械性能,可替代金属制造汽车密封件、垫片、轴承等零部件,在汽车的传动系统、刹车系统、转向系统、座椅系统等方面都有应用,可实现轻量化。但是与高温尼龙相比,PEEK 成本很高,限制了其在交通运输领域的广泛应用。图图 25:PEEK 在传统汽车中的应用在传统汽车中的应用 数据来源:CMF 设计军团,南京首塑,东北证券 PEEK 在新能源汽车中,尤其是电动车的在新能源汽车中,尤其是电动车的 800V
67、 高压充电线中应用前景高压充电线中应用前景较大较大。在新能源汽车领域,PEEK 还可以作为电池的保护盖、密封件、固定夹板以及电芯的集流体、阻燃片、极片等。此外,PEEK 还可以作为 800V 快充高压线的材料。800V的核心优势是可以快速充满电,有效缓解里程和补能问题,是新能源汽车未来的发展方向。但是 800V 充电的电晕腐蚀出现概率增加,对电磁线的要求更高,目前有厚漆膜和薄漆膜+PEEK 膜包两种技术路线。PEEK 是良好的绝缘体,在高温、高压、高湿度等恶劣环境下仍能保持很好的电绝缘性。与厚漆膜工艺相比,薄漆膜+PEEK膜包工艺的综合性能以及一致性更好,且因为 PEEK 耐磨性好,可实现更大
68、的空间利用效率。根据 Victrex 年报显示,截止至 2021 年,新能源汽车中 PEEK 使用量约20g。预计随着 800V 充电技术的普及以及汽车轻量化的发展,到 2025 年每辆新能40%25%24%10%交通运输工业电子电气医疗以及其他0500025002015年2017年2019年2021年源汽车中 PEEK 的使用量可达 100g。根据彭博数据,预计 2025 年全球新能源汽车产量预计将达 2100 万辆,对 PEEK 的需求量可达 2100 吨。图图 26:新能源汽车的产量新能源汽车的产量 图图 27:PEEK 在电磁线中应用在电磁线中应用 数据来源:中汽
69、协,国家统计局,前瞻产业研究院,东北证券 数据来源:新材料在线、Solvay,东北证券 半导体制造领域里,半导体制造领域里,PEEK 可用于制作多类工具可用于制作多类工具。化学机械研磨(CMP)是晶圆生产过程中一项关键性制程技术,CMP 固定环是用来在研磨过程中固定硅片、晶圆,选择的材料应具有良好的耐磨性、尺寸稳定、耐化学腐蚀、易加工。PEEK 是非常适合的材料。晶圆载具一般采用耐温、机械性能优异、尺寸稳定性以及坚固耐用、防静电、低释气、低析出、可回收再利用的材料,PEEK 可用于制作一般传输制程用载具。PEEK 还可以用来制备夹取晶圆或硅片的工具,如晶片夹、真空吸笔等。夹取晶片时,要求所采用
70、的的材料不会对晶圆的表面产生划痕,无残留物,保证晶圆的表面洁净度。PEEK 具有耐高温、耐磨性、尺寸稳定好、低释气性以及低吸湿性等特性,不会对晶圆、硅片的表面产生划痕或污染。图图 28:PEEK 在半导体制造领域的应用在半导体制造领域的应用 数据来源:沃特股份,东北证券 PEEK 在电子在电子领域可领域可用在用在连接器、印刷电路板、高温接插件连接器、印刷电路板、高温接插件中。中。PEEK 具有优异的绝缘性能、透波性,尺寸稳定性、耐高温性和自润滑性,且能在各种频率下都能保证很低的介电常数和损耗因子,可以用激光成型技术加工,迎合消费电子小型化、005006007002015年
71、2016年2017年2018年2019年2020年2021年国内新能源车产量/万全球新能源车产量/万轻量化和智能化的趋势,也可以作为硬刷电路板基材应用在 5G 领域。其他其他 PAEK 也被应用在也被应用在多个多个领域,但领域,但受受价格偏高以及制备复杂价格偏高以及制备复杂影响,影响,应用应用规模较小规模较小。PAEK 中除了用量最大的 PEEK,PEKK、PEK、PEEKK 和 PEKEKK 等也在汽车工业、航空航天、电子电器、医疗卫生以及工业领域有着广泛的应用。表表 11:其他:其他 PAEK 的应用的应用 应用领域应用领域 指标指标 3 航天航空航天航空 高温胶膜 PEK 轴承保持器 P
72、EKEKK 凸轮 PEKEKK 飞机操作杆 PEKEKK 电子电器电子电器 扬声器振膜 PEKK、PEK、PEEKK 晶片承载器 PEKK 电子绝缘膜 PEKK 连接器件 PEKK、PEK、PEEKK 半导体密封组件 PEK、PEEKK 有机发光 PEK 导热塑胶片 PEK 磁导线包覆 PEKEKK、PEEKK 高温接线柱 PEKEKK 印刷电路板 PEKEKK、PEEKK 医疗卫生医疗卫生 人体医疗植入部件 PEKK、PEEKK 工业领域工业领域 3D 打印 PEKK、PEK、PEEKK 压缩机阀片 PEKK 活塞环 PEKK 密封件 PEK、PEKK 化工用泵 PEKK 阀门 PEKK、PEEKK 数据来源:中国专利局,东北证券