1、塑鋼比提升空間巨大,工程塑料市場巨大
塑料大致分為熱固性樹脂與熱塑性樹脂兩大類。熱塑性樹脂可再細分為通用塑料與工程塑料。工程塑料是指被用作工業(yè)零件或外殼材料的工業(yè)用塑料,具有優(yōu)良的綜合性能、剛性大、蠕變小、機械強度高、耐熱性好、甴絕緣性好,可在較苛刻的化學、物理環(huán)境中長期使用,也可替代金屬作為工程結構材料使用。工程塑料一般具有100℃以上耐熱性,而耐熱性更高,在150℃以上的高溫下也能夠長時間使用的工程塑料被稱為特種工程塑料。熱塑性樹脂大致可分為結晶性樹脂與非晶性樹脂。
常用普通塑料、工程塑料及特種工程塑料
數(shù)據(jù)來源:觀研天下數(shù)據(jù)中心整理
根據(jù)觀研報告網(wǎng)發(fā)布的《中國工程塑料行業(yè)發(fā)展趨勢研究與投資前景預測報告(2025-2032年)》顯示,通用工程塑料一般也稱做五大工程塑料,是指在工業(yè)生產(chǎn)中產(chǎn)量最大、應用最廣泛的五種工程塑料材料。主要包括聚酰胺(PA)、聚碳酸酯(PC)、聚甲醛(POM)、熱塑性聚酯(PBT)、聚苯醚(PPO)。
五大工程塑料特征及用途
工程塑料 | 特征 | 主要用途 |
PA | 韌性好,機械強度高,耐磨,但易吸水變形 | 在電子電器方面主要用于制造機床電器、空氣開關、接插件、各種線圈骨架;錄音機、錄像機、攝像機、DVD、OA設備的機芯、骨架、支撐件、齒輪、傳動輪;以及電纜架、支撐件、齒輪、傳動輪;以及電纜護套、家用電器、小家電等。 |
PC | 透明、沖擊強度高,機械強度好,尺寸穩(wěn)定,缺點是不耐溶劑,易產(chǎn)生應力開裂。 | 主要應用在電器的透明部分(如窗、外殼、面板等)。PC/ABS合金則更多地用在電器外殼、顯示器外殼、手機外殼、手提電腦外殼、電池、充電器外殼;光纜連接器、OA設備和小家電產(chǎn)品方面。 |
POM | 優(yōu)越的機械性能。耐磨性和尺寸穩(wěn)定性能,耐化學腐蝕,耐疲勞,但耐熱性能差,易燃易分解,缺口敏感性大。 | 主要用于電器、儀表結構件、各種齒輪、凸輪、傳動輪、錄音錄像帶軸芯、軟盤倉門、機床電器。 |
PBT | 具有優(yōu)良的綜合性能、良好的加工性能、突出的耐化學性能、電性能。 | 在電子電氣行業(yè)、通訊業(yè)、電纜和照明行業(yè)被廣泛采用。國內(nèi)電子行業(yè)用量約占總消費量的62%,主要用于接插件、顯像管座、各種線圈骨架、行輸出變壓器骨架和外殼、聚焦電位器外殼、電腦風扇、節(jié)能燈外殼、電纜護套、汽車電器、燈座、電餅鐺、多士爐、各種開關、端子板。 |
MPPO | 比重輕,玻璃化溫度高,尺寸穩(wěn)定,耐水性、電性能極佳,本身是自熄性材料,介電損耗低,適合做高頻絕緣材料。 | 主要用于彩電回掃變壓器骨架、外殼;屏蔽罩、超高頻印刷線路板、筆記本電腦的接插件、以及繼電器、可變電容等元器件 |
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特種工程塑料是20世紀60年代后期發(fā)展起來的一類高分子新材料。從1960年聚酰亞胺的最初問世到1978年PEEK問世的近20年間,歐美各大公司先后投入了大量人力、財力對特種工程塑料進行研發(fā),雖然論文發(fā)表的品種不下幾十個,但最終真正有應用價值并實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化的不足10個。這些特種工程塑料在性能、商業(yè)價值上都處于工程塑料的頂端。
特種工程塑料主要包括聚苯硫醚(PPS)、聚酰亞胺(PI)、聚醚醚酮(PEEK)、液晶聚合物(LCP)及聚砜(PSF)。特種工程塑料具有獨特、優(yōu)異的物理性能,主要應用于電子電氣、特種工業(yè)等高科技領域。
主要工程塑料、特種工程塑料性能對比
特性 |
性能指標 |
單位 |
特種工程塑料 |
工程塑料 |
|||||
PEEK |
PTFE |
PI |
PPSU |
PPS |
POM |
PA66 |
|||
剛性 |
拉伸模量 |
MPa |
4300 |
1750 |
3700 |
2450 |
4000 |
2800 |
1700 |
韌性 |
缺口沖擊強度 |
KJ/mm2 |
3.5 |
4.5 |
4.5 |
12 |
2 |
8 |
4.5 |
耐熱 |
長期使用溫度 |
℃ |
250 |
260 |
240 |
180 |
220 |
115 |
95 |
耐磨 |
摩擦系數(shù) |
- |
0.40 |
0.15 |
0.40 |
0.45 |
0.5 |
0.52 |
0.5 |
耐腐蝕 |
耐化學性能 |
- |
9.27 |
9.90 |
8.40 |
7.78 |
9.33 |
7.58 |
7.25 |
電性能 |
介電強度 |
KV/mm |
24 |
11 |
28 |
26 |
18 |
20 |
27 |
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我國塑鋼比提升空間巨大,部件的經(jīng)濟合理化是工業(yè)發(fā)展重要趨勢,在汽車,工業(yè)設備,甴子甴器等領域,通過以塑代鋼的設計,降低總成本的同時,增加終端設備的可靠性和更靈活的設計性。以汽車行業(yè)為例,相比全球40%的改性塑料用于汽車行業(yè),中國僅10%左右,國內(nèi)汽車以塑代鋼輕量化還有巨大的發(fā)展空間。衡量一個國家塑料工業(yè)發(fā)展水平的重要指標一一塑鋼比,我國僅為30:70,不及世界平均的50:50,更進不及發(fā)達國家如美國的70:30和德國的63:37。
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2、聚苯硫醚(PPS)需求有望迎來較大增長
聚苯硫醚(PPS)是分子鏈中帶有苯硫基的高性能熱塑性樹脂,由苯環(huán)和硫原子交替排列構成,使得PPS結構規(guī)整,擁有較高的結晶度,同時苯環(huán)為PPS提供良好的剛性和耐熱性,而硫醚鍵賦予PPS一定的柔順性,因此PPS具有優(yōu)異的綜合性能。被譽為是繼聚碳酸酯(PC)、聚酯(PET)、聚甲醛(POM)、尼龍(PA)、聚苯醚(PPO)之后的第6大工程塑料,也是8大宇航材料之一,廣泛應用于航天航空、電子、汽車、環(huán)保、化工等領域。2024年PPS消費占比居六類特種工程塑料之首,達27%。
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聚苯硫醚(PPS)憑借著優(yōu)異的物理化學性質(zhì)使得其被廣泛地應用在電子電氣、汽車、精密機械、航空航天、環(huán)保等領域,其中汽車和電子電器是全球聚苯硫醚市場應用最大的兩個領域,占比接近80%。
PPS應用領域具體用途
應用領域 | 特點 | 具體用途 |
汽車工業(yè) | 機械性能好、耐高溫、耐腐蝕 | 散熱器零件、接頭、離合器、發(fā)動機及變速器部件,排氣循環(huán)閥、泵葉輪、汽化器、點火器及排氣調(diào)節(jié)閥等零件 |
電子電器 | 尺寸穩(wěn)定性好、電氣絕緣 | 發(fā)電機、發(fā)動機的點刷、電刷托架、啟動器線圈及葉片,電子儀器儀表零件、電子封裝材料等 |
機械化工 | 耐磨性佳、粘接性好、耐腐蝕、尺寸穩(wěn)定性好 | 泵殼、泵輪、閥門等核心部件,精密儀器齒輪、調(diào)節(jié)器、復印機及計算機零部件等 |
軍工國防 | 機械性能高、耐候性等綜合性能佳 | 軍工器械零件、導彈燃燒室、飛行器結構件、耐核輻射部件、耐核福射部件、耐核輻射部件 |
紡織工業(yè) | 加工性能好、吸濕率低 | 紡織器材零件、電纜膜、絕緣布等 |
環(huán)保行業(yè) | 機械性能好、耐化學侵蝕性 | 工業(yè)燃煤鍋爐的高溫煙氣袋除塵設備過濾織物,以及造紙工業(yè)的烘干用針氈帶等 |
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PPS合成方法多樣,包括硫化鈉、硫磺溶液、Genvresse、Macullum、硫化氫法及氧化聚合等,各有優(yōu)缺點。其中硫化鈉法(Phillips法)是世界上工業(yè)化生產(chǎn)PPS最早的方法,也是目前最主要的生產(chǎn)方法,將對二氯苯與多水硫化鈉、NMP溶劑及催化劑加入聚合釜,發(fā)生縮聚反應生成聚苯硫醚。由我國四川大學陳永榮教授團隊研發(fā)的硫磺法避免了硫化鈉在儲存中存在的氧化,吸潮等問題,同時省去了硫化鈉法的脫水步驟,縮短了生產(chǎn)周期,降低能耗,曾于四川得陽項目實施工業(yè)化量產(chǎn)。
PPS合成方法及優(yōu)缺點
合成方法 | 優(yōu)點 | 缺點 | 工業(yè)化情況 |
Genvresse法 | 最原始和最古老的方法 | 產(chǎn)率較低(50%~80%),分子量低,交聯(lián)度高,含較多二硫雜蒽 | 無應用 |
Macallum法 | 產(chǎn)品穩(wěn)定,力學性能優(yōu)良,成本較低 | 分子量較低,容易產(chǎn)生歧化和交聯(lián),分子鏈易斷裂,導致產(chǎn)品熱穩(wěn)定性降低 | 應用較少 |
硫化鈉法 | 原料價廉易得,工藝簡單,產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定,產(chǎn)率較高(90%以上) | 原料精制難度大,硫化鈉脫水困難,生產(chǎn)工藝流程長 | 目前最主要的工業(yè)化生產(chǎn)方法 |
硫磺法 | 采用硫磺為原料,原料純度高,產(chǎn)品質(zhì)量好,三廢較少,反應周期短,生產(chǎn)成本較低 | 硫磺的提純技術,反應需要引入還原劑和助劑,導致副產(chǎn)物增多 | 有應用 |
硫化氫法 | 副反應較少,產(chǎn)品的線性度較高,質(zhì)量較好 | 工藝流程復雜,設備要求較高,廢氣污染嚴重 | 應用較少 |
氧化聚合法 | 產(chǎn)量極高(接近100%)產(chǎn)品純度極高,無環(huán)合、歧化和交聯(lián)現(xiàn)象,無副產(chǎn)鹽生產(chǎn),生產(chǎn)成本較低 | 目前所制備產(chǎn)品的分子量不高,粘度低,加工性較差 | 應用較少 |
對鹵代苯硫酚縮聚法 | 碘單質(zhì)已去除,產(chǎn)品純度高,聚合度高 | 體的制備工藝復雜,造價昂貴,產(chǎn)物中含有多硫結構,原料精制難 | 應用較少 |
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根據(jù)目前生產(chǎn)PPS的主要合成工藝,一是硫化鈉法,主要原料有較低廉易得的多水結晶硫化鈉,較易獲得的對二氯苯;二是硫磺法,主要由硫磺代替多水硫化鈉。目前國內(nèi)外絕大部分PPS聚合廠商都是采用硫化鈉法。硫磺法曾在日本吳羽、我國四川得陽項目進行產(chǎn)業(yè)化。對二氯苯上游原材料主要包括對二甲苯和氯氣,這些原材料主要通過石油化工行業(yè)獲得。在生產(chǎn)過程中,將對二甲苯和氯氣在催化劑的作用下進行氯化反應,生成對二氯苯,同時可能會產(chǎn)生一些副產(chǎn)品,例如二氯甲烷和其他氯化物。從下游應用看,數(shù)據(jù)顯示,2022年我國對二氯苯在聚苯硫醚PPS領域需求量達5成以上,防蛀蟲劑占比約2成左右。中國目前已經(jīng)成為全球?qū)β榷阶顬橹饕纳a(chǎn)國,產(chǎn)量持續(xù)上升。數(shù)據(jù)顯示,截至2022年我國對二氯苯產(chǎn)能達29.1萬噸,產(chǎn)量和需求量分別為22.04萬噸和20.14萬噸左右,預計2024年產(chǎn)能、產(chǎn)量分別為30.2萬噸、23.16萬噸。
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對二氯苯生產(chǎn)技術已經(jīng)相對成熟,部分企業(yè)產(chǎn)品以自用為主。2021-2022年受原油等價格影響,價格較大幅度上揚,目前市場價格已回落至2020年水平,約8000元/噸。我國對二氯苯生產(chǎn)企業(yè)主要有淮江科技(鵬宇科技集團)、揚農(nóng)化工、惠寧化工、霍家工業(yè)、索普新材等。
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