特種工程塑料是指綜合性能較高,長期使用溫度在150℃以上的一類工程塑料。國際上,特種工程塑料始源于20世紀60年代后期,從60年代問世的聚酰亞胺到80年代初的聚醚醚酮,歐美等國各大公司對特種工程塑料進行大量研究和開發,目前已形成十余種具有應用價值并實現產業化的品種,廣泛應用于電子、汽車、航空航天、精密器械等技術行業。
部分特種工程塑料生產企業及進口情況
我國特種工程塑料起步于20世紀90年代中后期,與國外領先企業相比差異巨大,產業總體處于發展初期。特種工程塑料屬于國家經濟先導性產業,是高端制造的關鍵保證,在我國發展受到政府及各科研單位的高度重視,戰略發展地位不斷提升。但迄今未能形成較大規模。
一、國內特種工程塑料產品市場
01 | PI:進口依存度約25%,國內PI薄膜逐漸實現高端產品國產化替代
聚酰亞胺(以下簡稱PI)是分子主鏈中含有酰亞胺環(-CO-NH-CO-)的芳雜環高分子化合物,具備耐高溫、耐低溫、高強度、高模量、耐水解、耐輻射、耐腐蝕、高電絕緣、低介電常數等優異性能,被列為“21世紀最有希望的工程塑料之一”。
上游:二元酐及二元胺
產品:薄膜、纖維、復合材料、工程塑料、泡沫等,
PI薄膜是最早實現商業化應用的PI產品。PI薄膜性能好,被稱作我國發展高技術產業的三大瓶頸性關鍵高分子材料之一。根據用途,PI薄膜可分為以絕緣、耐熱為目的的電工級PI薄膜和附有高撓性、低膨脹系數等性能要求的電子級PI薄膜。
電子級PI薄膜價格高昂,行業進入難度大,目前仍屬于高技術壁壘行業,被稱為“黃金薄膜”。全球70%的生產集中在美國、日本、韓國等國家。主要由美國杜邦、日本東麗、日本鐘淵化學、日本宇部興產、韓國SKC等企業壟斷,產能集中度較高,企業規模多在2000~3000噸/年。
我國PI薄膜行業起步晚,目前國內約有70家PI薄膜生產企業,產能規模多在百噸上下,主要應用于低端市場。隨著我國對高端電子級PI薄膜需求的不斷增加,國內企業開始向高性能PI薄膜市場進軍。
目前國內已具有規模以上電子級PI薄膜生產能力的企業有時代新材、丹邦科技、瑞華泰以及中國臺灣地區的達邁科技、達勝科技等。2019年我國PI膜總產能達到1.6萬噸/年,開工率約為60%,高端電子級PI薄膜產量不足千噸。
從需求端來看,2016—2020年國內對PI薄膜的需求復合增速高達10%,2020年總需求量約為1.3萬噸。目前我國電子級PI薄膜與電工級PI薄膜整體消費量相當,未來隨著電子顯示、柔性印刷電路(FPC)和導熱石墨膜等電子級應用領域的快速增長,電子級PI薄膜消費量規模進一步增大,預計2023年將超過電工級PI薄膜。但高端電子級PI薄膜在設備、工藝及人才方面存在較高技術壁壘,目前發展進入瓶頸期,2020年我國PI薄膜進口依存度約25%。隨著我國相關研發及技術人才的積累,疊加下游重點市場轉移至大陸市場及相關政策的利好,我國PI薄膜發展將不斷提速,逐步實現高端產品國產化替代。
02 | PPA:進口依存度約為70%,國內需求量保持8%以上增速
PPA兼具芳香族聚酰胺優異的性能和脂肪族聚酰胺良好的成型加工性,經過多年發展現已成為特種工程塑料中最主要的品種之一,被廣泛應用于電子電器、汽車工業等領域。電子和汽車PPA的是主要消費市場,二者合計占總消費量的85%以上。
上游:脂肪族二胺或二酸、芳香族二酸/二胺
產品:PA4T、PA6T、PA9T、PA10T以及PA11T和PA12T等
目前市場上常見的PPA品種有,以PA6T為主。由于均聚PA6T的熔點超過其分解溫度,一般需要通過引入第三單體進行共聚改性以降低其樹脂熔點。因此,PA6T主要是共聚物形式,如PA6T/66、PA6T/6I等。
據統計,國外PPA樹脂總產能超過15萬噸/年,發展相對成熟。主要生產企業有杜邦、帝斯曼DSM、艾曼斯、索爾維、巴斯夫、阿科瑪以及日本三井化學、可樂麗。其中,帝斯曼作為全球掌握丁二胺工業化方案的公司,生產PA4T等相關產品;可樂麗憑借壬二胺的特有技術,很長一段時間可樂麗是PA9T的生產商,隨著可樂麗PA9Tzhuanli的過期,巴斯夫也逐步推出PA9T相關產品,而其他國外企業均以生產PA6T產品為主。
我國PPA的產業化起步較晚,,全球主要產能和生產核心技術掌握在國外化工巨頭手中。據統計,目前國內PPA樹脂總產能約為1.6萬噸/年,主要生產企業包括金發科技、江門德眾泰、青島三力以及浙江新和成,其中,金發科技是國內較大的PPA樹脂生產企業,主要以生產PA10T為主。
從需求端看,2016—2020年國內對PPA的需求增速超過10%,2020年需求量達到3.3萬噸,但由于國內PPA產品競爭力不足,消費仍大量依賴進口,進口依存度超過70%。預計未來5年,中國對PPA的需求將保持8%以上的增速,至2025年國內PPA需求量將達到5萬噸,電子行業的快速發展仍將是帶動PPA需求增長的主要動力。
03 | LCP:進口依存度約為80%,國內消費量保持6%以上增速
液晶聚合物(以下簡稱LCP)是一種主鏈上含有大量剛性苯環結構的芳香族聚酯類材料,具有低吸濕性,耐高溫、耐輻射、耐水解、耐候性、耐腐蝕、天然阻燃性、低熱膨脹率、高抗沖擊性、高剛度以及吸振性能等特點。
上游:芳香族聚酯類、芳香族酚、芳香族二酸
產品:熱致性液晶TLCP、溶致性液晶LLCP
目前,全球液晶聚合物產能約為7.8萬噸/年,集中分布在美國、日本和中國。其中,美國和日本企業約占全球總產能的80%左右,中國僅占20%左右。海外主要生產企業包括塞拉尼斯、寶理、住友、索爾維、東麗等,其中,塞拉尼斯和寶理各占美日產能的一半以上,行業集中度較高。
我國進入LCP領域較晚,隨著近年多個項目陸續投產,LCP產能快速增長,至2020年國內LCP產能達到1.8萬噸/年。主要生產企業包括沃特股份、金發科技、普利特、聚嘉新材料,沃特股份為中國較大的LCP生產企業,總產能將達到8000噸/年,占全國總產能的45%左右。
從需求端看,2020年國內LCP需求量約為3萬噸,受技術及產品質量因素影響,國內消費高度依賴進口,進口依存度約為80%。從消費結構看,電子電器是LCP最主要的消費領域,約占總消費量的80%左右,主要用于生產各類電子設備上的連接器,目前用于5G通訊領域的總消費量不足1000噸。受“新基建”的拉動,預計未來五年,LCP在5G通訊領域的消費增速將達到30%以上,至2025年消費量達到4000噸。總體來看,預計未來一段時間,受電子電器和汽車領域的需求拉動,LCP的總消費量仍將保持6%以上的增速,至2025年總消費量將超過4萬噸。
04 | PEEK:進口依存度約為75%,國內需求增速高達15%~20%
聚醚醚酮(以下簡稱PEEK)是一種半結晶性、熱塑性芳香族高分子材料,是聚芳醚酮(PAEK)系列聚合物中最主要的品種,具有柔韌性與優良的工藝性。
上游:4,4-二氟二苯甲酮、對苯二酚
產品:薄膜、纖維、涂料、碳纖維復合材料、玻璃纖維復合材料
PEEK最初由英國帝國化學工業(ICI)于20世紀70年代末開發。隨后其PEEK業務被威格斯收購,目前,威格斯為全球較大的PEEK生產商,產能達約7000噸/年,約占全球總產能60%。全球第二、第三生產商分別為Solvay與Evonik。Solvay的PEEK產能達2500噸/年,主要供應蘋果手機使用,Evonik產能約1250噸/年,主要出口歐洲等國家。
我國PEEK技術開發起步較晚,國內PEEK行業代表性研發機構是吉林大學。我國PEEK產能主要集中在中研股份、浙江鵬孚隆與長春吉大特塑,占我國總產能的80%,其中中研股份產能達1000噸/年,居全國首位。未來五年我國PEEK產能將持續擴張,目前威格斯和興福化工已宣布在盤錦建立合資企業,預計將建設1500噸/年PEEK產能。
從需求端看,2016-2020年國內對PEEK的需求增速高達20%,2020年需求量約為1450噸,產品的消費主要集中在電子、汽車、以及航空航天和軍工等領域。
一方面,電子信息技術近年發展迅速,電子元器件集成化、小型化的發展趨勢為PEEK樹脂的消費帶來機遇;另一方面,PEEK材料優異的綜合性能正符合交通運輸行業輕量化需求。預計未來5年,中國對PEEK的需求仍將保持15%~20%的增速,至2025年國內PEEK需求量將達約3000噸。
二、發展現狀分析
國內目前已經初步實現了PI、PPA、LCP、PEEK等品種的產業化,由于對特種工程塑料的研發起步較晚,與國外先進水平相比差距較大,產業整體仍處于發展初期,行業內擁有話語權的國內企業極少。主要源自兩方面原因:
01 | 國內原始技術積累薄弱,普遍存在產品批次穩定性差等問題,關鍵核心產品高度依賴進口;
02 | 國內下游需求相對滯后,限制上游材料產業發展,高端應用需求落后于國外發達國家。
三、發展機遇
從政策上看,特種工程塑料為國民經濟發展、高端制造業升級和國防工業建設提供關鍵保障,是國家戰略性新興產業中的關鍵性產品,為推動其產業化進程,國家發布了一系列利好政策。《新材料產業發展指南》中將工程塑料作為先進基礎材料重點,旨在提高材料國際競爭力;《重點新材料首批次應用示范指導名錄》、《戰略性新興產業分類》等產業政策也持續鼓勵特種工程塑料的應用和發展。
從需求端看,全球對特種工程塑料的需求正在逐年穩步增加,尤其是國內市場需求增長迅速,發展前景可觀。隨著國內新能源汽車、5G通訊技術以及“兩新一重”(新型基礎設施建設,新型城鎮化建設,交通、水利等重大工程建設)等產業的發展,必將帶動對高性能材料需求的增長。