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1、特种工程塑料的概念分析一、 特种工程塑料的概念特种工程塑料是性能优异的一类高分子材料，亦称为耐高温塑料，长期使用温度在150以上，与通用工程塑料相比性能更优异、长期使用温度更高，能够应对各种严苛和复杂的工况环境。自上世纪60年代以来，在特种工程塑料领域，开发成功并产业化的主要品种有聚砜（PSU）、聚醚砜（PES）、聚苯砜（PPSU）、聚酰亚胺（PI）、聚酰胺酰亚胺（PAI）、聚醚酰亚胺（PEI）、聚苯硫醚（PPS）、聚醚醚酮（PEEK）、液晶聚合物（LCP）和高温尼龙（PPA）等。二、 工程塑料行业未来发展趋势随着行业对于产品要求的不断提高，预计工程塑料将朝着性能更高的改性化塑料发展；同时，在
2、化工产业严防落后产能背景下，预计工程塑料生产技术将趋向环保化。汽车、现代轨道交通、航空航天等领域对轻量化、高强度等方面的要求对提高工程塑料的适用性提出要求，预计工程塑料向高性价比细分市场如改性工程塑料等方向发展。目前，我国工程塑料行业的规模化企业仍较少，加上工程塑料行业的技术壁垒较高，需要大量的研发资金，大型生产企业在资金能力方面具有竞争力。目前行业内技术研发企业集中在大型生产企业，预计行业集中度将提升。目前，我国的工程塑料自给率仅为60%，在新材料领域明显处于偏低水平。其中，特种塑料自给率不足50%。随着国内企业研发进程加快，以及国内企业对高技术企业进行收购，预计工程塑料自给率水平提升。三、
3、 聚苯硫醚：应用端多点开花，中国产能全球第二聚苯硫醚（PolyphenyleneSulfide，PPS）是指主链由亚苯基与硫原子交替连接所形成的聚合物，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、
4、注塑型、纤维型、薄膜型等。PPS的合成方法较多，最主要的工业化生产方法硫化钠法（Phillips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。全球PPS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2273万吨，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、
5、韩国INITZ（SK和帝人合资），其中日本产能为1143万吨，占比在一半以上。中国产能为81万吨居全球第二，其中新和成拥有15万吨产能，并有7000吨新增产能正在试车。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。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密机械制造的各类部件，如阀门管道等。在供暖、通风和空调（
6、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。受益于新能源汽车等新兴领域的发展，PPS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205万吨增长至2020年的635万吨，CAGR为2537%。四、 工程塑料下游应用介绍我国工程塑料起步较晚
7、，但发展迅速，目前已逐步形成了具有树脂合成、塑料改性与合金、加工应用等相关配套能力的完整产业链，产业规模不断扩大，并且出口不断增长;企业规模持续壮大，产品品种不断增加;科技水平日益提高，部分产品技术、质量指标也已接近国外先进水平。近年来，PPS、PI、PEEK等特种工程塑料及下游制品的产业化发展提速，聚砜类、聚芳酯、特种聚酰胺等小品种处于技术开发和应用研究阶段，产业化进程较慢。目前，我国工程塑料行业处于稳定发展阶段。各品种工程塑料发展程度不一，部分实现产业化且产能闲置，部分品种处于技术开发和应用研究阶段。整体来看，有效生产能力尚不能满足国内需求，需从国外大量进口。五、 聚芳醚酮：应用广泛的高性
8、能塑料，国产材料具备价格优势聚芳醚酮种类很多，都具有优良的电性能、耐磨性、耐热性以及加工性，其中聚醚醚酮用量最大。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。PEEK主流合成方式是亲核取代，原料成本较高，国内供应缺口较大。PEEK的合成有亲核取代和
9、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。威格斯索尔维和赢创合计占据全球88%的PEEK产能，我国产
10、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。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
11、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PEEK消费量将稳步上升，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
12、2000吨PAEK（含PEEK和PEKK）亦正在建设中，国产PEEK布局加速。PEEK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。PEEK在新能源汽车中，尤其是电动车的800V高压充电线中应用前景较大。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，PE
13、EK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年每辆新能源汽车中PE
14、EK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。半导体制造领域里，PEEK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，要求所采用的的材
15、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。PEEK在电子领域可用在连接器、印刷电路板、高温接插件中。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、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PAEK也被应用在多个领域，但受价格偏高以及制备复杂影响，应用规模较小。PAEK中除了用量最大的PEEK，PEKK、PEK、PEEKK和PEKEKK
16、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。六、 工程塑料行业竞争格局从市场竞争格局来看，目前，国内工程塑料行业企业数量较多，上市企业中，会通股份、国恩股份、普利特未披露业务毛利率数据。从披露工程塑料类业务毛利率的上市企业来看，国立科技、金发科技、南京聚隆、道恩股份、同益股份业务毛利率在20%以上，属于第一梯队；三房巷、江苏博云、云天化业务毛利率在15%以上，属于第二梯队；其他企业属于第三梯队。七、 特种工程塑料具备优异理化性能特种工程塑料性能优异，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。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
