聚砜全景調研與發(fā)展戰(zhàn)略研究

聚砜全景調研與發(fā)展戰(zhàn)略研究液晶高分子：5G領域用途廣泛，不斷加速液晶聚合物（LCP）因優(yōu)異的耐高溫性和介電性質，被廣泛應用在電子領域。液晶聚合物（LCP，LiquidCrystalPolyester）是由剛性分子鏈構成，具有一定（一維或二維）的有序性，在一定條件下既能表現出液體的流動性又能表現出晶體的各向異性的，主鏈上含有大量剛性苯環(huán)結構的芳香族聚酯類材料。LCP可以分為溶致性液晶（LLCP）、熱致性液晶（TLCP）和壓致性液晶三類。LLCP在溶劑中呈液晶態(tài)，只能在溶液中加工，不能熔融，用作纖維和涂料；TLCP則因溫度變化而呈液晶態(tài)，綜合性能優(yōu)異，而且能夠進行注塑、擠出成型加工。根據熱變形溫度（HDT），TLCP還可以被細分為高耐熱型（HDT≥300℃）、中耐熱型（280℃≥HDT≥240℃）和低耐熱型（HDT≤210℃）。LCP具有優(yōu)異的機械性能，還具有低吸濕性、耐候性、耐熱性、阻燃性以及低介電常數和介電損耗因數等特點，在電子領域被廣泛應用。酸解法是主流的LCP工業(yè)生產方法。目前有4種主要的LCP的合成方法，分別是氧化酯化法、硅酯法、苯酯法和酸解反應法，其中，酸解反應法是現在最主要的工業(yè)生產LCP的方法。酸解法是通過芳香族二元酸與乙酰化的酚類單體進行熔融縮聚，脫去副產物醋酸后得到LCP，再通過注塑、擠出、溶液澆注、吹塑和拉膜等加工方法得到各種形態(tài)的LCP產品。全球LCP產能主要集中在日本和美國，國內LCP產能快速增長中。當前全球LCP材料產能約8．2萬噸，主要集中于日本和美國，行業(yè)集中度較高。美國塞拉尼斯擁有2．2萬噸產能位居全球第一，其次為日本寶理、住友，產能分別為1．5萬噸與1萬噸。國內LCP的發(fā)展起步較晚，總產能約1．6萬噸。近年隨著金發(fā)科技、普利特、沃特股份等企業(yè)迅速發(fā)展，國內產能快速增長。其中沃特股份預計在2022-2023年分別投產1．5萬噸、0．5萬噸LCP。有望成為全球最大的LCP材料供應商。未來我國LCP需求量有望持續(xù)增長。2020年全球LCP需求量為7．8萬噸，國內LCP的需求量為3．2萬噸。電子電器是LCP最主要的消費領域。隨著電子電氣產業(yè)發(fā)展迅速，未來我國LCP的需求有望持續(xù)增長。據中國化工信息中心預計，到2026年國內LCP總消費量將從現在3．2萬噸增至4．3萬噸。LCP輕便、耐高溫、介電損耗因子低，可作為5G基站天線的塑料振子材料。基站中天線振子是天線的主要組成部分，可以放大信號和控制信號輻射方向。5G基站對于振子材料有嚴格的要求：（1）表面組裝技術（SMT）的制造工藝要求振子材料可以承受260℃；（2）輕量化；（3）電磁波具有頻率越高，波長越短，越容易在傳播介質中衰減的特點，所以頻率越高，就要求振子材料的損耗更小。與傳統(tǒng)金屬振子相比，塑料振子除了輕便，還可以通過注塑成型的方法實現高精度，是5G天線振子的方向。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、耐熱性和更低的介電損耗，競爭優(yōu)勢更大。預計到2025年5G基站振子對應LCP新增需求量為1．07萬噸。截止到2022年6月，我國已建成的5G基站數量達到185．4萬個，占全球60%以上。根據工信部發(fā)布的《十四五信息通信行業(yè)發(fā)展規(guī)劃》，規(guī)劃到2025年實現每萬人擁有5G基站26個，據此預計到2025年，我國5G基站總數達364萬個。通常5G基站有3面天線。假設單面天線主流方案采用192個振子，對應需要一個基站需要576個振子。LCP和PPS密度接近，96個振子約需PPS共1kg。預估到2025年LCP振子材料的新增需求量為1．07萬噸。LCP材料介電性能和柔韌性優(yōu)異，可替代傳統(tǒng)聚酰亞胺材料應用在5G柔性印刷電路板中。LCP材料可以作為基材用在5G高頻高速電路板，尤其是柔性印刷電路板（FPC）中。傳統(tǒng)電路板基材聚酰亞胺（PI）基材因介電常數和損耗因子較大且吸潮性較大，在高頻傳輸時損耗嚴重，無法適應當前的高頻高速趨勢。與PI相比，LCP材料在傳輸損耗優(yōu)勢顯著，基材損耗值僅為0．2%-0．4%，僅有傳統(tǒng)基材的1/10。并且，LCP的高機械強度可以支撐多層連線的架構；可彎折性也迎合了小型化趨勢。LCP基材的電路板多用在5G手機的天線（即以LCP為基材的FPC，承擔部分天線功能）以及筆記本電腦中。LCP可以作為高穩(wěn)定性、小型精密化的5G連接器。連接器在電路或其他部件之間架起橋梁，承擔著電流或信號連接的作用。5G連接器多應用于基站天線、BBU設備以及5G手機（FPC連接器）中。5G傳輸速度得到大幅提升，需要連接器有更低的低介電低損耗；連接器使用頻率極高，需要材料有良好的尺寸穩(wěn)定性；在連接器使用過程中，電流會在接觸點產生熱量，導致溫升，需要材料有較好的耐高溫性能。LCP材料低介電損耗，良好的尺寸穩(wěn)定性和耐高溫性能，適合作為5G高速連接器。5G基站建設和5G手機出貨量的增加帶動了高性能5G連接器的需求。根據現在5G通信基站的主流架構，每個基站將會用到64個射頻連接器，每座宏基站需要用到192套（采用介質濾波器的結構）或384套（采用金屬濾波器的結構）的板對板連接器。5G手機的輕薄化和多功能化也要求手機內部集成度高，對手機連接器的要求也更高。LCP在機器人的連接器和伺服電機中也有應用。隨著小米CyberOne的推出和特斯拉Optimus的即將發(fā)布，人型機器人發(fā)展逐漸提升。未來機器人對重量、體型要求越來越高，集成化非常關鍵，對連接器的應用會更多，有望帶來需求爆發(fā)式增長。機器人中的連接器要求材料具有可彎折性，低介電損耗，耐高溫且尺寸穩(wěn)定性和化學穩(wěn)定性好。LCP是機器人連接器的重要組成材料。人型機器人的核心組件伺服電機中也包含LCP。伺服電機一般安裝在機器人的關節(jié)位置，預計單臺人形機器人使用伺服電機超40個，要求里面的骨架材料具有輕量，易加工，絕緣性好以及可以承受電機發(fā)熱，LCP可較好滿足材料需求。由于人形機器人未來產量很大，預計到2025年有望達到百萬臺級產量，若以單臺機器人LCP用量1kg計，則每百萬臺機器人對應LCP為1千噸。目前我國LCP對外依存度較高，有望加速。2020年國內LCP的需求量為3．2萬噸，而國內年產能僅1．6萬噸。并且由于技術和產品質量的影響，根據《中國化工信息周刊》，我國LCP實際進口依存度為80%。預計2026年國內LCP的需求量為4．3萬噸。隨著LCP生產裝置實現投產和技術的進步，國內沃特股份、金發(fā)科技等廠商相繼加大布局力度，其中沃特股份預計在2022-2023年分別投產1．5萬噸、0．5萬噸LCP；金發(fā)科技已啟動年產1．5萬噸LCP項目，目前已完成工藝與土建設計。LCP進程加速。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品。塑料按照生產規(guī)模、產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，其特點是生產規(guī)模大，但性能相對較低，價格便宜。特種工程塑料的生產規(guī)模較通用塑料更小，但因其耐溫、耐光與力學等各項性能更為優(yōu)異，是塑料金字塔頂端的產品。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，可應用在電子、交通、航天航空等領域。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，應用于航空航天、電子電器、機械、電子顯示等領域。聚苯硫醚具有一定的流動性，結晶速度快、耐熱性能佳、抗腐蝕性能優(yōu)異，主要應用于汽車、電子電器等領域。聚砜具有耐熱和耐濕熱性等優(yōu)點，在力學性能、加工性能方面優(yōu)異等特性，應用于機械工業(yè)、電子電器、交通運輸、醫(yī)療器械等領域。液晶聚合物具有優(yōu)異的機械性能、低吸濕性、低介電常數和介電損耗、尺寸穩(wěn)定性好等優(yōu)異性能，應用于電子電器、國防、航空航天、汽車、醫(yī)療等領域。耐高溫尼龍耐高溫、機械性能好，主要應用于電子電器、汽車工業(yè)等領域。聚芳醚酮具有優(yōu)異的耐高溫性能、耐磨性、力學性能、尺寸穩(wěn)定性、絕緣性和生物相容性，廣泛應用于汽車、電子電器、航空航天、醫(yī)療衛(wèi)生等領域。在國內，目前除了聚酰亞胺進口依賴度已經降低到25%，聚苯硫醚打破完全進口依賴，其余的進口依賴性比較高。工程塑料行業(yè)未來發(fā)展趨勢隨著行業(yè)對于產品要求的不斷提高，預計工程塑料將朝著性能更高的改性化塑料發(fā)展；同時，在化工產業(yè)嚴防落后產能背景下，預計工程塑料生產技術將趨向環(huán)?；?。汽車、現代軌道交通、航空航天等領域對輕量化、高強度等方面的要求對提高工程塑料的適用性提出要求，預計工程塑料向高性價比細分市場如改性工程塑料等方向發(fā)展。目前，我國工程塑料行業(yè)的規(guī)?；髽I(yè)仍較少，加上工程塑料行業(yè)的技術壁壘較高，需要大量的研發(fā)資金，大型生產企業(yè)在資金能力方面具有競爭力。目前行業(yè)內技術研發(fā)企業(yè)集中在大型生產企業(yè)，預計行業(yè)集中度將提升。目前，我國的工程塑料自給率僅為60%，在新材料領域明顯處于偏低水平。其中，特種塑料自給率不足50%。隨著國內企業(yè)研發(fā)進程加快，以及國內企業(yè)對高技術企業(yè)進行收購，預計工程塑料自給率水平提升。PSF材料市場狀況PSF材料主要應用于醫(yī)療器械、食品接觸、航空航天、汽車、電子電氣、水處理、其他工業(yè)等領域，各領域需求的穩(wěn)步增長帶動PSF材料需求快速增加。預計2024年聚砜合物消費量可達93，455噸，2019-2024年復合增長率為6．64%。根據GlobalMarketInsights數據顯示，2020年PSF材料全球市場空間為16．60億美元，預計2021-2027年將保持4．90%的年復合增長率，2027年市場規(guī)模將超過23．00億美元，亞太地區(qū)預計將成為主要市場，其中醫(yī)療器械、食品接觸、汽車航空、電子電氣領域的份額總計超過70．00%。（一）PSF材料衛(wèi)生/醫(yī)療行業(yè)市場狀況醫(yī)療器械所用材料必須具有極佳的生物相容性與承受苛刻環(huán)境的能力。PSF材料無細胞毒性、無致敏性、無皮膚刺激性，能經受高壓蒸汽、環(huán)氧乙烷、低溫等方式滅菌，符合ISO10993標準，可在II級與III級醫(yī)療器械中使用。PSF材料因質輕、能被X射線透過、設計自由度高等特點正逐步取代金屬醫(yī)療材料應用于消毒盤、手術牽開器、股骨試驗盒、牙科器械等。此外，PSF材料還因其優(yōu)異的化學惰性與生物相容性，在醫(yī)用膜材上被大量的研究與應用。早在1999年，美國國家透析相關疾病檢測顯示，超過70%的血液透析膜是基于PSF材質制備而成，相比傳統(tǒng)結構件，其功能性更強。目前，各類具有不同選擇透過性的PSF膜材料層出不窮，如血液透析膜、選擇性阻隔膜等。自2013年以來，我國醫(yī)療器械行業(yè)市場規(guī)模不斷擴大，預計2022年達12，529．00億元，2025年將達18，414．00億元。其中，2020至今，受新冠疫情和國內龐大需求的影響，醫(yī)療器械行業(yè)投融資金額逐漸增加，投資者活躍度較高。隨著國家不斷頒布政策，指導醫(yī)療器械行業(yè)發(fā)展，中國醫(yī)療器械發(fā)展空間大。隨著產業(yè)發(fā)展政策環(huán)境持續(xù)優(yōu)化，以及公眾對醫(yī)療器械診斷精準化的需求日趨強烈，未來中國醫(yī)療器械行業(yè)市場規(guī)模，將會保持穩(wěn)定增長態(tài)勢。（二）PSF材料食品接觸市場狀況PSF材料因其性能穩(wěn)定、無毒，符合美國食品藥品監(jiān)督管理局和歐洲委員會對食品及其接觸應用的相關法規(guī)要求，廣泛應用于食品接觸領域。隨著人們健康意識不斷提高，對食品安全越來越重視。2011年，PC嬰兒奶瓶制品因安全毒性問題遭到了歐盟的全面禁止，PPSU因其無毒、耐高溫、高透明及優(yōu)異的抗沖擊性能成為PC的替代品之一。2017年5月舉辦的ChinaPlas2017國際橡塑展中，德國巴斯夫展示了以Ultrason?E2010PES為材料生產的空氣炸鍋，比傳統(tǒng)的玻璃材料更輕、韌性更優(yōu)、使用壽命更長。PSF材料可廣泛用于嬰兒奶瓶、微波烹調器具、咖啡濾析器、爆米花機、電炸鍋、電飯鍋、蛋炊具及吸奶器部件、飲料和食品等食品接觸用具及廚房用具等。廚具行業(yè)規(guī)模未來將不斷擴大。根據Statista統(tǒng)計數據，預計2022年全球炊具和烤箱領域的收入可達到58．60億美元，其中中國市場收入可達28．82億美元，占據主要份額。預計全球炊具和烤箱領域的收入在2022-2027年的復合年增長率為4．59%，全球炊具和烤箱領域的銷量在2027年將達到1，348萬臺。（三）PSF材料汽車航空領域市場狀況在汽車航空航天領域，利用PSF的耐磨、耐負載性能，可制成止推環(huán)、燈具部件、空調系統(tǒng)密封條等；利用其可塑性、耐熱性能可制作防護罩元件、電動齒輪、蓄電池蓋、雷管、電子點火裝置元件等；利用其天然阻燃、耐化學性、低變形性可生產飛機內部配件和飛機外部零件、宇航器外部防護罩、照明器檔板、電傳動裝置、傳感器等。汽車領域中，新能源汽車將成為PSF市場增長較快的終端市場之一。中國新能源汽車產銷量在2012年至2021年實現飛速增長，其產量從2012年的1．30萬輛增長至2021年的354．50萬輛，復合增長率為86．48%。航空航天領域也將成為PSF市場增長較快的終端市場之一。目前波音、空客等大型航空航天對輕量化飛機部件的需求不斷增加，驅使PSF生產企業(yè)推陳出新。PlastiComp與德國巴斯夫合作推出了基于聚芳醚砜的長纖維熱塑性塑料（LFT），該復合材料作為以塑代鋼的首選，為航空航天器的持續(xù)輕量化提供了解決方案，對PSF材料在航空航天領域的應用產生積極影響。（四）PSF材料電子電氣領域市場狀況PSF具有天然阻燃性、良好絕緣性、耐熱性、耐化學性及加工穩(wěn)定性，可用于制作各種高溫用接觸器、接插件、變壓器絕緣件、可控硅帽、絕緣套管、線圈骨架、接線柱、印刷電路板、軸套、TV系統(tǒng)零件、電容器薄膜、電刷座、堿性蓄電池盒等。我國集成電路產業(yè)規(guī)模持續(xù)增加，貿易摩擦加速國產化進程。2018年，我國集成電路市場規(guī)模已達1．50萬億元，成為全球最大的半導體市場，PSF在集成電路以及半導體中的應用隨之增長。2022年全球半導體設備銷售額有望連續(xù)刷新歷史記錄。根據SEMI預計，2021年半導體設備全球銷售總額將達到1，030．00億美元的新高，較2020年的710億美元增長45．07%。預計2022年全球半導體設備市場總額將擴大到1，140億美元，有望連續(xù)三年創(chuàng)歷史新高。（五）PSF材料水處理膜和超濾膜市場狀況PSF具有高強度、高韌性、高剛度和水解穩(wěn)定性及可溶于極性溶劑，可用于制造中空纖維膜、平板膜、管狀膜和超濾膜等。近20年是我國膜產業(yè)的高速增長期。至2017年底，全球膜產值已達1050．00億美元，我國膜產業(yè)的總產值約為2000．00億人民幣，我國膜產業(yè)占全球膜產業(yè)產值比重從1999年的1．70%提升到了2017年的27．00%以上。未來隨著污水資源化、深度水處理的需求增加，水處理膜產業(yè)仍將快速發(fā)展。根據BCCresearch《UltrafiltrationMembranes》顯示，PES和PPSU可作為聚合物和共混物提升工程膜的性能從而制得超濾膜。超濾膜的全球市場在2021年為44．00億美元，預計在2026年增長到59．00億美元；2021-2026年，復合增長率為6．04%。（六）PSF材料其他應用市場狀況PSF可用于制作加濕器、吹風機、服裝汽蒸、照相機盒，放映機元器件等耐熱、耐水解產品。帶硅烷的PSF如PSU-SR、PKXR等可作為玻纖和碳纖等纖維的上漿粘合劑。PSF與PTFE粉末混合后，應用于制備水溶或油溶耐磨粉末涂料。除此之外，PSF還可制造各種化工加工設備、食品加工設備、污染控制設備、奶制品加工設備及工程、建筑、化工用管道等。工程塑料下游應用介紹我國工程塑料起步較晚，但發(fā)展迅速，目前已逐步形成了具有樹脂合成、塑料改性與合金、加工應用等相關配套能力的完整產業(yè)鏈，產業(yè)規(guī)模不斷擴大，并且出口不斷增長;企業(yè)規(guī)模持續(xù)壯大，產品品種不斷增加;科技水平日益提高，部分產品技術、質量指標也已接近國外先進水平。近年來，PPS、PI、PEEK等特種工程塑料及下游制品的產業(yè)化發(fā)展提速，聚砜類、聚芳酯、特種聚酰胺等小品種處于技術開發(fā)和應用研究階段，產業(yè)化進程較慢。目前，我國工程塑料行業(yè)處于穩(wěn)定發(fā)展階段。各品種工程塑料發(fā)展程度不一，部分實現產業(yè)化且產能閑置，部分品種處于技術開發(fā)和應用研究階段。整體來看，有效生產能力尚不能滿足國內需求，需從國外大量進口。聚砜：耐溫性優(yōu)異，原料產能建設助力聚砜可耐高溫且化學穩(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