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1、特种工程塑料发展动态上海市合成树脂研究所 李生柱一、 概况到目前为止，国内外对特种塑料的定义及所涉及的品种均没有统一的认识，就称谓而言就有特种工程塑料，超级工程塑料，高性能热塑性塑料和高性能聚合物等，就品种而言一般包括：聚砜、聚醚砜、聚芳酯、聚邻苯二甲酰胺、聚酰亚胺、聚醚酰亚胺、聚酰胺亚胺、液晶高分子、聚苯硫醚和聚醚醚酮等。笔者认为定义和所涉及的品种随着科学技术的发展也会有所变化，就目前而言，笔者认为特种塑料是UL规格长期连续使用温度在150以上的工程塑料。结合国情就品种而言可包括砜聚合物类、聚苯硫醚、聚芳酯、聚苯酯、聚芳醚酮类、热塑性聚酰亚胺类、液晶高分子和热塑性氟塑料等。 特种工程塑料（以
2、下简称：SEP）与通用工程塑料比较，其有更高的热稳定性，例如有较高的熔点、玻璃化温度、热变形温度和连续使用温度。另外，还有优良的耐化学药品性和辐照性能及燃烧性能。此外，还改善了刚度，强度、韧度、蠕变、磨耗和疲劳等机械性能。目前已广泛用于电气电子、交通运输、机械制造和医疗器械以及航空航天、核电等领域，正从军用转为军民结合，且民用份额正在扩大。 特种工程塑料的历史始于二十世纪六十年代初，从1965年开始介绍聚砜以来，现在已形成非晶型，结晶型和液晶型三大类，至1991年聚邻苯二酰胺介绍后，特种工程塑料已成为完整的体系，已有十几个主要品种商品化、定型生产、供用户使用。 我国对特种工程塑料的研究开发工作
3、始于二十世纪六十年代初期，几乎和国外同步，现在，砜聚合物、聚芳醚酮、聚苯硫醚和热塑性聚酰亚胺都有百吨级以上规模的工厂生产，尤其聚苯硫醚有上千吨的规模。随着高新技术产业的发展，特种工程塑料在我国肯定会有更大的发展。 本文介绍特种工程塑料的发展动态即现状与发展趋势，并对发展特种工程塑料提出初步建议。国外市场状况特种工程塑料是高新技术产业必不可少的塑料，尤其航空航天，电气电子产业和核电及军工更是如此。由于特种工程塑料是售价高，数量少的聚合物。特殊的性能决定其特殊的用途。它在整个热塑性塑料工业中只是非常小的一个子集。它只占整个热塑性塑料总量的0.1%。1998年的销售量占热塑性塑料总量的1%，1998
4、年世界消费热塑性塑料的情况见图1。1998年世界消费热塑性塑料125百万吨，其中，通用塑料115百万吨，工程塑料（包括ABS）10百万吨，特种工程塑料8.5万吨。多数特种工程塑料是在二十世纪七十年代和八十年代工业化的。它们的生存和发展依赖于新市场和应用的开发，和来自普通材料和其他热塑料性塑料的替代上。在七十年代和八十年代期间，为了适应航空、航天和军工的需要，特种工程塑料为许多石油化工公司提供了难得的发展机遇，许多公司开始研发特种工程塑料树脂的生产工艺和加工工艺、工业化和市场应用开发，但由于消费比预期缓慢，新材料市场开发比所期望的时间要长。所以多数公司不能开发经济规模的生产和大量销售特种工程塑料
5、树脂。总而言之特种工程塑料在制造技术上是技术密集型，同时又是资本集约型产业。单体生产技术复杂，投资大、成本高，以致特种工程塑料树脂生产量少，售价高。乃至九十年代初，由于经济紧缩和市场竞争激烈，有的公司停止研发大纲和制造工作，转向其它领域的研发工作。然而，在聚合物制造和加工方面具有许多经验的大公司，或有发展前途的小公司通过重组成为有实力的大公司，继续从事特种工程塑料的研发工作。至1999年生产特种工程塑料树脂的公司有BASF、BP阿莫柯、通用电器、三井化学、住友化学、泰科纳、东丽、威格斯PLC等八家大公司。特种工程塑料树脂是售价高、数量少的聚合物，供要求特殊性能的专门用户选用。在整个热塑性塑料工
6、业中只占非常小的一部份，以美国为例，在数量方面只占0.1%，1998年的销售量只占1%。15表1 耐热特种工程塑料种类和生产开始时间分类树脂名称简称发表时间（年）商品名公司名相对密度拉伸强度（MPa）弯曲强度（MPa）弯曲模量（GPa）Tg（C）热变形温度（C）熔融温度（C）加工温度（C）连续使用温度（C）非晶性聚芳酯PAR19731.2169842.1193175330-350130-150聚砜PSFGF 201965UdelUCC1.24701062.7190174330-4001501.40971485.5180聚醚砜PESGF 301972Victrex PESICI1.3783120
7、2.9225204340-385180-2001.601371968.8214聚醚酰亚胺PEIGF 401982UltemGE1.271051643.4217200380-4251701.6119025012213聚酰胺亚胺PAI GF 301972TorlonAmoco1.421522415.0280278330-4002401.6122133312282结晶性全芳香族聚酰亚胺PL450C1989Aurum Mitsui Chemical922.9250238388390-420240JGN30301682469.7243JCN303023332619.4248聚苯硫醚PPSGF 50CF
8、301971KytonPhilips1.56901403.888100285300-3502201.77180270172651.4521529020265聚醚醚酮PEEK1980Victrex PEEKICI1.32971704.2152334350-400240GF 301.4915625010143315CF 301.3927840622350液晶性全芳香族聚酯LCP1979住有化学1.6015115214400355400370-400260-3501984XydarDartoco1.6015115214355370-400260-3501984VectraVectra1.602102
9、7015250240250290-340180-240Table 1 Product category & year of commencement production of special engineering plasticsPEEKPESPA46PEIPSUPPSPCPETPA66A66PS/PPEPC/PETTPEPBTPA6POMPC/ABSABSABS/PAPMMAPPPSLLDPEHIPSHDPELDPE无定形数量半结晶形价格/性能比90C140C高性能热塑性塑料8.3万吨工程热塑性塑料1000万吨通用热塑性塑料11500万吨连续使用温度图1 1998年世界消费热塑性塑料的情
10、况Fig.1 World consumption of thermoplastics-1998 九十年代后期特种工程塑料的发展趋势有很大变化，过去的销路主要是国防工业，由于军工市场的跌落，经营者把注意力转向其它领域，把电气/电子、工业和汽车领域作为最重要的目的的用途。1998年至2003年世界市场以10-20%/年的速度递增，主要推动力就是电气/电子、汽车和工业市场，当然，医疗和消费品应用也有限度地增长。 材料间的竞争虽然强烈，但对尖端应用来说，高价格的特种工程塑料就被优先选用了。 为了拓宽性价比，改善他们的加工性能，预计在10年内以混料、掺混或合金化为主。 目前，美国、西欧和日本对SEP的消
11、费量最多，而亚太地区对它的需要增长势头强劲。 1998年世界销售SEP的金额达12亿美元，消费SEP树脂量近8.5万吨，1998-2003年年均增长10%。 1998年高性能聚酰胺、砜聚合物和聚苯硫醚（PPS）的总量占全部SEP市场的3/4，此外，聚醚酰亚胺（PEI）占11%，液晶高分子（LCP）占9%，而芳族聚酮、聚芳酯（PAR）、Aurum和聚酰亚胺（PAI）只占剩余的5%。 美国对SEP的消费量占美国、西欧和日本总和的48%（吨位），占总销售金额的45%，至2003年均增长11%，期望芳族聚酮，高性能聚酰胺，LCP、砜聚合物和聚醚酰亚胺以两位数的速度增长，该国是砜聚合物和聚醚酰亚胺的最大
12、消费国。1998-2003年PPS树脂消费量计划增长5-7%/年。 西欧对SEP的消费量占美国、西欧和日本总消费量的约20%（吨位），占总销售金额的23%（美元），至2003年年均消费增长速度为11%/年。期望所消费的芳族聚酮、LCP、PPS和砜聚合物以二位速度递增。日本对SEP的消费量占美国、西欧和日本总消费量的32%（吨位），占销售金额23%（美元），至2003年增长速度为10-12%/年，在这个时期增长最快的是LCP，它每年递增15%，对芳族聚酮、高性能聚酰胺和热塑性聚酰亚胺的消费量则以二位数速度递增、日本是高性能聚酰胺、聚芳酯和PPS树脂的最大消费国。世界主要国家和地区对SEP消费量见
13、2。表2世界主要国家和地区对SEP的消费量 单位：吨Table 2 Consumption of SEP by main region Unit: tons1998年2003年1998-2003年年均增长率，%10美国西欧日本总计百万美元芳族聚酮70052018014001192550高性能PA670059501105023700276384651012LCP4000100025007500175155001520PAR10050210022501928505PPS600039007600175002622440057砜聚合物1520040002000212002303380010热塑性PIAurumR501001501331015PAI200100100400225205PEI65001200120089001231660013总计39450167202683083000123913499510总值（百万美元）5622833941239
