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各大媒体争相报道的工程塑料新材料,它究竟有何魅力?

发布时间:2024-04-06 08:58:00

大家好 跟大伙分享个工程塑料新资讯!无锡润佳橡塑

受机器人和新能源汽车等产业“轻量化”影响,近期聚醚醚酮(PEEK)有点火,顺带上游原材料二氟二苯甲酮(DFBP)的热度也水涨船高。相关产业链企业如新瀚新材、中欣氟材、华密新材等股价均实现大幅上涨。

消息面上,特斯拉旗下电动皮卡Cybertruck开售,国内多家公司参与零部件供应。同期特斯拉还发布了人形机器人Optimus-Gen 2(第二代擎天柱)的新视频,相比第一代,第二代Optimus多方面性能显著提高,此外重量也减轻了10kg。针对减重,特斯拉未透露其方案,仅表明“减重没有任何(功能/性能)牺牲”。

人形机器人是近年来除新能源车外又一火爆的科技领域,得益于大模型的加持和各大巨头的持续投入,近期发展态势显著加速。

海外方面,特斯拉在这一领域今年以来进展迅速,已先后多次公布进展。特斯拉CEO马斯克此前甚至预测,Optimus 成熟可用后需求可能达到100亿甚至200亿台。

此外大模型在机器人领域的应用潜力也受到了各大巨头的关注。除了特斯拉外,英伟达于今年10月发布的AI系统Eureka,可将大模型与机器人相结合;此外还有微软的ChatGPT for Robotics,谷歌的PaLm-E、RT-1、RT-2,以及VoxPoser、BoboCat等等。

从国内来看,人形机器人产业的发展也受到了重点关注。企业方面,12月19日,“人形机器人第一股”优必选开启招股,计划年内于港交所上市,计划最多募资约13.09亿港元。此外包括小米、科大讯飞、小鹏、傅利叶、智元机器人、宇树科技等在内多家均发布了人形产品。据业内人士认为,人形机器人赛道有望在2024年迎来规模商业化元年。

而对于电子产品来说,无论是新能源车还是人形机器人,续航长短是关键问题之一。在携带电量有限的情况下,可通过轻量化材料减重从而实现续航增加。

PEEK作为高端工程塑料,比强度是铝合金的8倍,密度约为铝合金的1/3,十分适宜作为上述领域的轻量化解决方案。

PART.

01

聚醚醚酮概述

一、简介

聚醚醚酮(PEEK)是 20 世纪 70 年代末由英国帝国化学工业公司(ICI)开发出来的一种半结晶态芳香族热塑性高分子材料。PEEK 的分子结构中含有大量的刚性苯环、柔性醚键和强化分子间作用力的羰基,赋予了材料优异的耐热性,长期耐热温度超过 250℃,以及出色的耐腐蚀、耐辐射,【了解更多‘塑料’、‘工程塑料’、‘改性塑料’等行业知识,海量材料超级物性表、超多选材案例、降本增效方案,欢迎全网搜索《塑库网》或微信搜索塑库网小程序进入了解!!!】、耐疲劳性和尺寸稳定性,无毒无臭,可采用注塑成型、挤出成型、模压成型、熔融沉积成型、选择性激光烧结等多种方式加工成 PEEK 棒、PEEK 片材、PEEK 管、PEEK 薄膜、PEEK纤维等多种制品,被广泛应用于航空航天、电子设备、医疗、汽车制造等领域 。

表 PEEK 的应用领域及产品类型


二、制备工艺

最早开发出 PEEK 的英国帝国化学工业公司采用亲核取代工艺合成 PEEK。亲核取代是以二氟二苯甲酮和对苯二酚为原料,二苯砜为溶剂,氮气作为保护气,在无水碳酸钠存在的条件下,280℃ -340℃下进行缩聚反应获得 PEEK。该工艺目前仍是国际上工业化生产 PEEK 采用的主要方法。

聚醚醚酮在实际应用时存在表面粘结性差、表面疏水且呈生物惰性、成型加工比较困难等问题,为解决这些问题并同时满足各应用领域对制品的高性能要求,通常需要对 PEEK 进行改性后再应用。PEEK 材料常见的改性方法包括表面改性、填充改性、共混改性等。其中表面改性是指通过等离子体处理、辐射处理和化学溶液处理等物理或化学方法提高 PEEK 的表面活性;填充改性通常是在 PEEK 中添加纤维、金属氧化物、无机填料等增强材料以提高材料的生物学及力学性能;共混改性是将 PEEK 与聚四氟乙烯(PTFE)、聚苯硫醚(PPS)、聚醚砜(PES)等聚合物共混,通过优势互补提升 PEEK 的润滑性及加工性能。

PART.

02

全球产业格局

目前,全球 PEEK 的产能主要集中在欧洲,代表性企业包括英国威格斯(Victrex)、比利时索尔维(Solvay)和德国赢创(Evonik),这三家企业集中了全球 80% 以上的 PEEK 材料产能。国内的 PEEK 产能主要集中在吉林省中研高分子材料股份有限公司、浙江鹏孚隆新材料有限公司和吉林省长春吉大特塑工程研究有限公司等企业,产能数据如下图所示,【了解更多‘塑料’、‘工程塑料’、‘改性塑料’等行业知识,海量材料超级物性表、超多选材案例、降本增效方案,欢迎全网搜索《塑库网》或微信搜索塑库网小程序进入了解!!!】。据 Research And Markets 报告显示,2020 年全球 PEEK 市场规模达到 5.751 亿美元,预计 2027 年将达到 8.607 亿美元,2020~2027 年的复合年增长率为 5.9%。其中,2020 年在航空航天领域的市场规模约为 0.822 亿美元,预计 2027 年将达到 1.208 亿美元,而中国将是该领域增长最快的国际市场之一。

一、国外产业格局

欧洲是 PEEK 的最大市场,英国威格斯公司(Victrex)、比利时索尔维集团(Solvay S.A.)和德国赢创工业集团(Evonik Industries)等国际领先企业在 PEEK 产业化方面发展成熟。另外,日本三菱化学株式会社(Mitsubishi Chemical Corporation)也是 PEEK 市场的主要参与者之一。

英国威格斯公司 1993 年收购了英国帝国化学工业公司的 PEEK 聚合物业务,发展至今已成为全球最大的生产 PEEK 聚合物的企业,产能约为 7150 吨 / 年。Victrex 除提供 PEEK 聚合物粉末、粒料、共混料之外,还生产由 PEEK 制成的管材、薄膜、纤维、涂料和复合材料等多种 PEEK 产品,并广泛用于航空航天、电子、医疗、能源、汽车和工业领域。

比利时索尔维公司 2005 年收购了印度 Gharda 化学公司的聚合物分部,拥有了 PEEK 的生产能力,并于 2008 年开始正式生产 PEEK。2013 年,索尔维在中国常熟的特种聚合物混合生产车间开始试运营,加工生产 KetaSpire® PEEK 和 Zeniva® PEEK 两种产品。目前索尔维已成为全球第二大 PEEK 生产商,年产量超过 2500 吨。

德国赢创公司 2005 年通过购买吉林大学的中试技术开发并生产出了 PEEK,随后成立了吉大赢创高性能聚合物(长春)有限公司,2007 年实现了 PEEK 的产业化,随后通过设备升级,将产能扩大到 1250 吨 / 年,并于 2018 年优化了该基地的 VESTAKEEP® PEEK 生产流程,提高了产品质量。

日本三菱化学是一家生产各种化学品、纤维、塑料加工产品、碳纤维复合材料、电子信息材料和农业食品的综合型化学产品生产商。该公司生产的 Ketron® PEEK 产品具有独特的高机械性能、耐高温性以及卓越的耐化学腐蚀性。

二、国内产业格局

国内吉林大学在上世纪末自主研发并成功攻克 PEEK 生产技术,2002 年与长春吉大高科技股份有限公司合资组建了长春吉大特塑工程研究有限公司并开始 PEEK 的产业化生产。目前,吉大特塑依托吉林大学从事特种工程塑料的研发,主要生产聚醚醚酮、聚醚醚酮酮、聚醚砜等高性能树脂及其改性料,已建成年产 500 吨的 PEEK 生产线。随后,吉林大学还通过技术输出入股吉林省中研高分子材料股份有限公司等企业,使国内 PEEK 生产规模不断扩大。中研股份现拥有多套 PEEK 合成设备,也是目前国内唯一一家能够采用 5000 升反应釜开展 PEEK 聚合生产的企业,具备年产 1000 吨的 PEEK 生产能力。

随着技术的不断突破,国内也陆续出现了江苏君华特种工程塑料制品有限公司、山东浩然特塑股份有限公司、浙江鹏孚隆新材料有限公司等多家 PEEK 生产企业。其中,君华特塑专注于 PEEK、聚酰亚胺等高性能特种工程塑料型材及制品的应用研发及生产,设有 PEEK 制品零件、型材挤出和树脂原料聚合三大事业部,具备 PEEK 原料树脂聚合及改性造粒、成品零件的注塑及加工,以及型材连续挤出成型完整产业链研发生产能力。浩然特塑主要研发生产 PEEK 塑料原料及二次制品,目前建设有 300 吨 PEEK 生产线,产品可应用于电子电气、汽车制造、航空航天

等多个领域。鹏孚隆可生产 PEEK 原料、不同牌号 PEEK 纯树脂以及增强复合材料,已建成年产 700 吨的 PEEK 聚合物生产线。

PART.

03

产业发展分析

一、国外产业进展

近两年,国外 PEEK 企业动作频繁,通过升级装备、扩建产能、推出新产品,创新产品应用等多种方式提升企业水平。

威格斯为提升技术能力并扩大国际市场,企业推出从创新产品设计到大批量生产过程的早期阶段为客户提供技术支持等系列举措,并于 2021 年 3 月宣布投资 100 万美元对位于上海的威格斯亚洲创新与技术中心(AITC)进行大规模升级,将配备一台用于 PEEK 部件原型制作的 4 轴 CNC 数控机床,【了解更多‘塑料’、‘工程塑料’、‘改性塑料’等行业知识,海量材料超级物性表、超多选材案例、降本增效方案,欢迎全网搜索《塑库网》或微信搜索塑库网小程序进入了解!!!】,同时 AITC 还致力于 PEEK 的增材制造以及 3D 打印工艺与材料的研发创新;通过预测未来市场需求,威格斯决定在中国进行 PEEK 前瞻性投资。2020 年,威格斯宣布与中国营口兴福化工有限公司合作成立一家合资企业,制造和销售 PEEK 聚合物粉末和颗粒,该企业预计在 2022 年初投产,建成后其年产能将达到 1500 吨 [97];为拓展 PEEK 材料的应用范围,Invibio 生物材料公司(英国威格斯公司在医疗领域的子公司)与 Maxx 骨科公司于 2021 年宣布启动用于膝关节置换手术的股骨膝盖组件的临床研究,该组件由 PEEK-OPTIM® 材料制成,利用 PEEK 接近人骨的弹性模量和弯曲强度特性以及 X 射线透过特性,能够提升其临床应用效果,帮助患者加快恢复。

索尔维除了在医疗领域拓展现有产品的新用途之外,还致力于开发新产品,拓宽未来事业范围。2021 年 5 月,康宁公司以索尔维植入性 Zeniva® PEEK 树脂为原料开发出新型 Creed ™套管式螺钉组合并成功应用于脚和踝关节手术中,该产品获得美国食品和药物管理局(FDA)的许可。全新的 Creed ™套管式螺钉采用 Carbon22 ™的独特技术生产,将索尔维的植入级 X 射线透过性 Zeniva® PEEK 树脂在最后加工前包覆于钛芯上,利于 X 射线或计算机断层扫描(CT)检测螺钉,使外科医生能够准确评估植入部位的解剖细节,避免出现伪影而影响判断 ;同年 10 月,公司生产的 KetaSpire® PEEK 凭借可承受 γ 射线灭菌且浸出物和溶出物含量极低等特性,而被美国 Malema 公司选中用于生产一次性科里奥利流量计,以提升测量精度和洁净度,该流量计在新冠疫苗生产中发挥了至关重要的作用。2021 年 8 月,索尔维还推出了 KetaSpire® PEEK 新产品 KT-850 SCF 30,该产品专门针对精密制动系统和电动交通电子泵组件而设计,能够提供优于30% 碳纤维填充 PEEK 组件的密封性能。

赢创近两年推出了多款适用于医疗领域的 PEEK 新产品,进一步提升公司相关产品在个性化医疗中的应用潜力。2020 年 5 月,赢创推出用于医疗植入物 3D 打印的植入级 PEEK 长丝,由赢创的高黏性植入级 PEEK 颗粒 VESTAKEEP® i4 G 加工而成,直径为 1.75mm,适用于熔丝制造技术并,将以 VESTAKEEP® i4 3DF 为品牌名进行销售。2021 年 5 月,赢创又推出适用于医疗领域的新型 3D 打印 PEEK 生物材料——VESTAKEEP® Care M40 3DF,并在此基础上,又打造出直径为 1.75mm 的 Care 医疗级 PEEK 长丝,与人体接触时间可长达 30 天,可直接用于标准规格的 PEEK 材料 FFF/FDM 3D 打印机。

三菱化学正与高校开展产学研合作以改善其现有 PEEK 产品性能。2021 年,三菱化学在三菱重工技报上发表技术论文,报道其与神户大学西野孝团队对 PEEK 树脂进行表面改性,通过引入环氧基以改善 PEEK 树脂粘接困难的缺陷。之后,三菱化学还利用该技术试制了小型飞机零部件以验证其效果,并确认采用此胶接技术制备的飞机零部件具有重量更轻、成本更低的优势,预计未来可应用于航空航天和其他产业领域。

二、国内产业进展

国内近两年在 PEEK 行业领域所取得的进展主要集中于行业标准制定和新产品开发等方面。

标准制定方面,截止目前,国内乃至国际上尚无 PEEK 树脂的标准,这也导致国内厂商无法参照相应的标准生产规格化 PEEK 树脂产品,导致市场上产品质量参差不齐。因此规范化的标准制定,有助于推动我国 PEEK 行业的良性发展。2021 年 12 月,塑料标准化技术委员会塑料分会 PEEK 树脂送审稿视频讨论会在线上启动,标准起草单位中研股份在会上汇报了标准制定情况,吉大特塑、君华特塑、鹏孚隆等企业代表人员也针对标准草案内容展开集中讨论,就理化性能要求、试验检测方法、贮存时间等内容提出诸多建设性意见。

新产品开发方面,2021 年,君华特塑宣布成功开发出部分尺寸规格的 JUNHUA® PEEK 单丝(纤维),其具有优异的绝缘性能、出色的强度和优良的耐热及耐化学性能,拉伸强度为600-700MPa(单丝断裂强度约 50cN/tex,【了解更多‘塑料’、‘工程塑料’、‘改性塑料’等行业知识,海量材料超级物性表、超多选材案例、降本增效方案,欢迎全网搜索《塑库网》或微信搜索塑库网小程序进入了解!!!】),伸长率为40%,熔点340℃,克重430g/10000m(直径为 0.2mm),可应用于制纸机械的干燥帆布、耐热滤布、球拍的网线、复合材料(与玻璃纤维、碳纤维等混织或混编)、燃油过滤网、人工韧带、飞机上的高温绝缘护套等。君华特塑还推出了国内植入级 PEEK 材料品牌 AKSOPEEK® 系列产品,包括 AKSOPEEK® Natural(植入级纯料)、AKSOPEEK® HA(羟基磷灰石改性植入级 PEEK)、AKSOPEEK® CF(短切碳纤维植入级PEEK)、AKSOPEEK® LCF(连续碳纤维植入级 PEEK),目前,AKSOPEEK® Natural 正处于认证阶段。

PART.

04

产业发展建议

(一)加快 PEEK 产业关键技术和装备升级

为促进国内 PEEK 生产工艺等关键技术以及合成装置和成型设备的完善升级,建议国内企业在研发制度体系、研发人员激励机制以及研发团队架构方面加强建设,坚持自主创新的同时,也要注重与国内高校、科研机构之间的研发合作,开展 PEEK 聚合、提纯、搅拌桨等方面的研究,避免产研脱节,提升企业研发效率。

(二)加强 PEEK 专用料和复合材料的生产

国外领先企业拥有丰富的专用料产品,建议国内相关企业结合航空航天、汽车、医疗等领域的具体要求,细化和拓展 PEEK 专用料和复合材料品种,及时跟进 3D 打印用 PEEK 树脂、纺丝级 PEEK 树脂、航空级 PEEK 树脂等专用料,以及碳纤维增强 PEEK 复合材料、纤维 / 聚合物 / 填料协同改性 PEEK 材料及功能化改性的 PEEK(如导电、导热的改性PEEK)等复合材料的开发以及高性能的长纤维、连续纤维增强 PEEK 复合材料制品新成型技术(包括长碳纤维增强 PEEK 的在线混炼注塑成型及连续碳纤维增强 PEEK 的缠绕、拉挤、铺放成型技术)的研发。

(三)拓展应用领域,创新应用方式

国内在 PEEK 应用方面开发程度不足,产业界缺乏联动,国内 PEEK 企业应扩大产业规模以产生规模效应,进一步提高性能,降低成本,提高市场占有率,并积极开发高性能新产品,提升加工能力,拓展产品应用范围。同时加强与下游应用单位的合作,发现并解决国产 PEEK 在下游应用中出现的具体问题,积累服务方案,探索面向国家重大需求的 PEEK 材料开发应用模式,不断提升国内企业满足下游应用需求的能力。

大家好,我是你们的朋友小库@塑库网,不安分的化工行业老炮一枚,多年专注于协助结构工程师找到合适的工程塑料解决方案。

受机器人和新能源汽车等产业“轻量化”影响,近期聚醚醚酮(PEEK)有点火,顺带上游原材料二氟二苯甲酮(DFBP)的热度也水涨船高。相关产业链企业如新瀚新材、中欣氟材、华密新材等股价均实现大幅上涨。

消息面上,特斯拉旗下电动皮卡Cybertruck开售,国内多家公司参与零部件供应。同期特斯拉还发布了人形机器人Optimus-Gen 2(第二代擎天柱)的新视频,相比第一代,第二代Optimus多方面性能显著提高,此外重量也减轻了10kg。针对减重,特斯拉未透露其方案,仅表明“减重没有任何(功能/性能)牺牲”。

人形机器人是近年来除新能源车外又一火爆的科技领域,得益于大模型的加持和各大巨头的持续投入,近期发展态势显著加速。

海外方面,特斯拉在这一领域今年以来进展迅速,已先后多次公布进展。特斯拉CEO马斯克此前甚至预测,Optimus 成熟可用后需求可能达到100亿甚至200亿台。

此外大模型在机器人领域的应用潜力也受到了各大巨头的关注。除了特斯拉外,英伟达于今年10月发布的AI系统Eureka,可将大模型与机器人相结合;此外还有微软的ChatGPT for Robotics,谷歌的PaLm-E、RT-1、RT-2,以及VoxPoser、BoboCat等等。

从国内来看,人形机器人产业的发展也受到了重点关注。企业方面,12月19日,“人形机器人第一股”优必选开启招股,计划年内于港交所上市,计划最多募资约13.09亿港元。此外包括小米、科大讯飞、小鹏、傅利叶、智元机器人、宇树科技等在内多家均发布了人形产品。据业内人士认为,人形机器人赛道有望在2024年迎来规模商业化元年。

而对于电子产品来说,无论是新能源车还是人形机器人,续航长短是关键问题之一。在携带电量有限的情况下,可通过轻量化材料减重从而实现续航增加。

PEEK作为高端工程塑料,比强度是铝合金的8倍,密度约为铝合金的1/3,十分适宜作为上述领域的轻量化解决方案。

PART.

01

聚醚醚酮概述

一、简介

聚醚醚酮(PEEK)是 20 世纪 70 年代末由英国帝国化学工业公司(ICI)开发出来的一种半结晶态芳香族热塑性高分子材料。PEEK 的分子结构中含有大量的刚性苯环、柔性醚键和强化分子间作用力的羰基,赋予了材料优异的耐热性,长期耐热温度超过 250℃,以及出色的耐腐蚀、耐辐射,【了解更多‘塑料’、‘工程塑料’、‘改性塑料’等行业知识,海量材料超级物性表、超多选材案例、降本增效方案,欢迎全网搜索《塑库网》或微信搜索塑库网小程序进入了解!!!】、耐疲劳性和尺寸稳定性,无毒无臭,可采用注塑成型、挤出成型、模压成型、熔融沉积成型、选择性激光烧结等多种方式加工成 PEEK 棒、PEEK 片材、PEEK 管、PEEK 薄膜、PEEK纤维等多种制品,被广泛应用于航空航天、电子设备、医疗、汽车制造等领域 。

表 PEEK 的应用领域及产品类型


二、制备工艺

最早开发出 PEEK 的英国帝国化学工业公司采用亲核取代工艺合成 PEEK。亲核取代是以二氟二苯甲酮和对苯二酚为原料,二苯砜为溶剂,氮气作为保护气,在无水碳酸钠存在的条件下,280℃ -340℃下进行缩聚反应获得 PEEK。该工艺目前仍是国际上工业化生产 PEEK 采用的主要方法。

聚醚醚酮在实际应用时存在表面粘结性差、表面疏水且呈生物惰性、成型加工比较困难等问题,为解决这些问题并同时满足各应用领域对制品的高性能要求,通常需要对 PEEK 进行改性后再应用。PEEK 材料常见的改性方法包括表面改性、填充改性、共混改性等。其中表面改性是指通过等离子体处理、辐射处理和化学溶液处理等物理或化学方法提高 PEEK 的表面活性;填充改性通常是在 PEEK 中添加纤维、金属氧化物、无机填料等增强材料以提高材料的生物学及力学性能;共混改性是将 PEEK 与聚四氟乙烯(PTFE)、聚苯硫醚(PPS)、聚醚砜(PES)等聚合物共混,通过优势互补提升 PEEK 的润滑性及加工性能。

PART.

02

全球产业格局

目前,全球 PEEK 的产能主要集中在欧洲,代表性企业包括英国威格斯(Victrex)、比利时索尔维(Solvay)和德国赢创(Evonik),这三家企业集中了全球 80% 以上的 PEEK 材料产能。国内的 PEEK 产能主要集中在吉林省中研高分子材料股份有限公司、浙江鹏孚隆新材料有限公司和吉林省长春吉大特塑工程研究有限公司等企业,产能数据如下图所示,【了解更多‘塑料’、‘工程塑料’、‘改性塑料’等行业知识,海量材料超级物性表、超多选材案例、降本增效方案,欢迎全网搜索《塑库网》或微信搜索塑库网小程序进入了解!!!】。据 Research And Markets 报告显示,2020 年全球 PEEK 市场规模达到 5.751 亿美元,预计 2027 年将达到 8.607 亿美元,2020~2027 年的复合年增长率为 5.9%。其中,2020 年在航空航天领域的市场规模约为 0.822 亿美元,预计 2027 年将达到 1.208 亿美元,而中国将是该领域增长最快的国际市场之一。

一、国外产业格局

欧洲是 PEEK 的最大市场,英国威格斯公司(Victrex)、比利时索尔维集团(Solvay S.A.)和德国赢创工业集团(Evonik Industries)等国际领先企业在 PEEK 产业化方面发展成熟。另外,日本三菱化学株式会社(Mitsubishi Chemical Corporation)也是 PEEK 市场的主要参与者之一。

英国威格斯公司 1993 年收购了英国帝国化学工业公司的 PEEK 聚合物业务,发展至今已成为全球最大的生产 PEEK 聚合物的企业,产能约为 7150 吨 / 年。Victrex 除提供 PEEK 聚合物粉末、粒料、共混料之外,还生产由 PEEK 制成的管材、薄膜、纤维、涂料和复合材料等多种 PEEK 产品,并广泛用于航空航天、电子、医疗、能源、汽车和工业领域。

比利时索尔维公司 2005 年收购了印度 Gharda 化学公司的聚合物分部,拥有了 PEEK 的生产能力,并于 2008 年开始正式生产 PEEK。2013 年,索尔维在中国常熟的特种聚合物混合生产车间开始试运营,加工生产 KetaSpire® PEEK 和 Zeniva® PEEK 两种产品。目前索尔维已成为全球第二大 PEEK 生产商,年产量超过 2500 吨。

德国赢创公司 2005 年通过购买吉林大学的中试技术开发并生产出了 PEEK,随后成立了吉大赢创高性能聚合物(长春)有限公司,2007 年实现了 PEEK 的产业化,随后通过设备升级,将产能扩大到 1250 吨 / 年,并于 2018 年优化了该基地的 VESTAKEEP® PEEK 生产流程,提高了产品质量。

日本三菱化学是一家生产各种化学品、纤维、塑料加工产品、碳纤维复合材料、电子信息材料和农业食品的综合型化学产品生产商。该公司生产的 Ketron® PEEK 产品具有独特的高机械性能、耐高温性以及卓越的耐化学腐蚀性。

二、国内产业格局

国内吉林大学在上世纪末自主研发并成功攻克 PEEK 生产技术,2002 年与长春吉大高科技股份有限公司合资组建了长春吉大特塑工程研究有限公司并开始 PEEK 的产业化生产。目前,吉大特塑依托吉林大学从事特种工程塑料的研发,主要生产聚醚醚酮、聚醚醚酮酮、聚醚砜等高性能树脂及其改性料,已建成年产 500 吨的 PEEK 生产线。随后,吉林大学还通过技术输出入股吉林省中研高分子材料股份有限公司等企业,使国内 PEEK 生产规模不断扩大。中研股份现拥有多套 PEEK 合成设备,也是目前国内唯一一家能够采用 5000 升反应釜开展 PEEK 聚合生产的企业,具备年产 1000 吨的 PEEK 生产能力。

随着技术的不断突破,国内也陆续出现了江苏君华特种工程塑料制品有限公司、山东浩然特塑股份有限公司、浙江鹏孚隆新材料有限公司等多家 PEEK 生产企业。其中,君华特塑专注于 PEEK、聚酰亚胺等高性能特种工程塑料型材及制品的应用研发及生产,设有 PEEK 制品零件、型材挤出和树脂原料聚合三大事业部,具备 PEEK 原料树脂聚合及改性造粒、成品零件的注塑及加工,以及型材连续挤出成型完整产业链研发生产能力。浩然特塑主要研发生产 PEEK 塑料原料及二次制品,目前建设有 300 吨 PEEK 生产线,产品可应用于电子电气、汽车制造、航空航天

等多个领域。鹏孚隆可生产 PEEK 原料、不同牌号 PEEK 纯树脂以及增强复合材料,已建成年产 700 吨的 PEEK 聚合物生产线。

PART.

03

产业发展分析

一、国外产业进展

近两年,国外 PEEK 企业动作频繁,通过升级装备、扩建产能、推出新产品,创新产品应用等多种方式提升企业水平。

威格斯为提升技术能力并扩大国际市场,企业推出从创新产品设计到大批量生产过程的早期阶段为客户提供技术支持等系列举措,并于 2021 年 3 月宣布投资 100 万美元对位于上海的威格斯亚洲创新与技术中心(AITC)进行大规模升级,将配备一台用于 PEEK 部件原型制作的 4 轴 CNC 数控机床,【了解更多‘塑料’、‘工程塑料’、‘改性塑料’等行业知识,海量材料超级物性表、超多选材案例、降本增效方案,欢迎全网搜索《塑库网》或微信搜索塑库网小程序进入了解!!!】,同时 AITC 还致力于 PEEK 的增材制造以及 3D 打印工艺与材料的研发创新;通过预测未来市场需求,威格斯决定在中国进行 PEEK 前瞻性投资。2020 年,威格斯宣布与中国营口兴福化工有限公司合作成立一家合资企业,制造和销售 PEEK 聚合物粉末和颗粒,该企业预计在 2022 年初投产,建成后其年产能将达到 1500 吨 [97];为拓展 PEEK 材料的应用范围,Invibio 生物材料公司(英国威格斯公司在医疗领域的子公司)与 Maxx 骨科公司于 2021 年宣布启动用于膝关节置换手术的股骨膝盖组件的临床研究,该组件由 PEEK-OPTIM® 材料制成,利用 PEEK 接近人骨的弹性模量和弯曲强度特性以及 X 射线透过特性,能够提升其临床应用效果,帮助患者加快恢复。

索尔维除了在医疗领域拓展现有产品的新用途之外,还致力于开发新产品,拓宽未来事业范围。2021 年 5 月,康宁公司以索尔维植入性 Zeniva® PEEK 树脂为原料开发出新型 Creed ™套管式螺钉组合并成功应用于脚和踝关节手术中,该产品获得美国食品和药物管理局(FDA)的许可。全新的 Creed ™套管式螺钉采用 Carbon22 ™的独特技术生产,将索尔维的植入级 X 射线透过性 Zeniva® PEEK 树脂在最后加工前包覆于钛芯上,利于 X 射线或计算机断层扫描(CT)检测螺钉,使外科医生能够准确评估植入部位的解剖细节,避免出现伪影而影响判断 ;同年 10 月,公司生产的 KetaSpire® PEEK 凭借可承受 γ 射线灭菌且浸出物和溶出物含量极低等特性,而被美国 Malema 公司选中用于生产一次性科里奥利流量计,以提升测量精度和洁净度,该流量计在新冠疫苗生产中发挥了至关重要的作用。2021 年 8 月,索尔维还推出了 KetaSpire® PEEK 新产品 KT-850 SCF 30,该产品专门针对精密制动系统和电动交通电子泵组件而设计,能够提供优于30% 碳纤维填充 PEEK 组件的密封性能。

赢创近两年推出了多款适用于医疗领域的 PEEK 新产品,进一步提升公司相关产品在个性化医疗中的应用潜力。2020 年 5 月,赢创推出用于医疗植入物 3D 打印的植入级 PEEK 长丝,由赢创的高黏性植入级 PEEK 颗粒 VESTAKEEP® i4 G 加工而成,直径为 1.75mm,适用于熔丝制造技术并,将以 VESTAKEEP® i4 3DF 为品牌名进行销售。2021 年 5 月,赢创又推出适用于医疗领域的新型 3D 打印 PEEK 生物材料——VESTAKEEP® Care M40 3DF,并在此基础上,又打造出直径为 1.75mm 的 Care 医疗级 PEEK 长丝,与人体接触时间可长达 30 天,可直接用于标准规格的 PEEK 材料 FFF/FDM 3D 打印机。

三菱化学正与高校开展产学研合作以改善其现有 PEEK 产品性能。2021 年,三菱化学在三菱重工技报上发表技术论文,报道其与神户大学西野孝团队对 PEEK 树脂进行表面改性,通过引入环氧基以改善 PEEK 树脂粘接困难的缺陷。之后,三菱化学还利用该技术试制了小型飞机零部件以验证其效果,并确认采用此胶接技术制备的飞机零部件具有重量更轻、成本更低的优势,预计未来可应用于航空航天和其他产业领域。

二、国内产业进展

国内近两年在 PEEK 行业领域所取得的进展主要集中于行业标准制定和新产品开发等方面。

标准制定方面,截止目前,国内乃至国际上尚无 PEEK 树脂的标准,这也导致国内厂商无法参照相应的标准生产规格化 PEEK 树脂产品,导致市场上产品质量参差不齐。因此规范化的标准制定,有助于推动我国 PEEK 行业的良性发展。2021 年 12 月,塑料标准化技术委员会塑料分会 PEEK 树脂送审稿视频讨论会在线上启动,标准起草单位中研股份在会上汇报了标准制定情况,吉大特塑、君华特塑、鹏孚隆等企业代表人员也针对标准草案内容展开集中讨论,就理化性能要求、试验检测方法、贮存时间等内容提出诸多建设性意见。

新产品开发方面,2021 年,君华特塑宣布成功开发出部分尺寸规格的 JUNHUA® PEEK 单丝(纤维),其具有优异的绝缘性能、出色的强度和优良的耐热及耐化学性能,拉伸强度为600-700MPa(单丝断裂强度约 50cN/tex,【了解更多‘塑料’、‘工程塑料’、‘改性塑料’等行业知识,海量材料超级物性表、超多选材案例、降本增效方案,欢迎全网搜索《塑库网》或微信搜索塑库网小程序进入了解!!!】),伸长率为40%,熔点340℃,克重430g/10000m(直径为 0.2mm),可应用于制纸机械的干燥帆布、耐热滤布、球拍的网线、复合材料(与玻璃纤维、碳纤维等混织或混编)、燃油过滤网、人工韧带、飞机上的高温绝缘护套等。君华特塑还推出了国内植入级 PEEK 材料品牌 AKSOPEEK® 系列产品,包括 AKSOPEEK® Natural(植入级纯料)、AKSOPEEK® HA(羟基磷灰石改性植入级 PEEK)、AKSOPEEK® CF(短切碳纤维植入级PEEK)、AKSOPEEK® LCF(连续碳纤维植入级 PEEK),目前,AKSOPEEK® Natural 正处于认证阶段。

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产业发展建议

(一)加快 PEEK 产业关键技术和装备升级

为促进国内 PEEK 生产工艺等关键技术以及合成装置和成型设备的完善升级,建议国内企业在研发制度体系、研发人员激励机制以及研发团队架构方面加强建设,坚持自主创新的同时,也要注重与国内高校、科研机构之间的研发合作,开展 PEEK 聚合、提纯、搅拌桨等方面的研究,避免产研脱节,提升企业研发效率。

(二)加强 PEEK 专用料和复合材料的生产

国外领先企业拥有丰富的专用料产品,建议国内相关企业结合航空航天、汽车、医疗等领域的具体要求,细化和拓展 PEEK 专用料和复合材料品种,及时跟进 3D 打印用 PEEK 树脂、纺丝级 PEEK 树脂、航空级 PEEK 树脂等专用料,以及碳纤维增强 PEEK 复合材料、纤维 / 聚合物 / 填料协同改性 PEEK 材料及功能化改性的 PEEK(如导电、导热的改性PEEK)等复合材料的开发以及高性能的长纤维、连续纤维增强 PEEK 复合材料制品新成型技术(包括长碳纤维增强 PEEK 的在线混炼注塑成型及连续碳纤维增强 PEEK 的缠绕、拉挤、铺放成型技术)的研发。

(三)拓展应用领域,创新应用方式

国内在 PEEK 应用方面开发程度不足,产业界缺乏联动,国内 PEEK 企业应扩大产业规模以产生规模效应,进一步提高性能,降低成本,提高市场占有率,并积极开发高性能新产品,提升加工能力,拓展产品应用范围。同时加强与下游应用单位的合作,发现并解决国产 PEEK 在下游应用中出现的具体问题,积累服务方案,探索面向国家重大需求的 PEEK 材料开发应用模式,不断提升国内企业满足下游应用需求的能力。