聚醚醚酮市场分析

聚醚醚酮作为一种高性能的特种工程塑料,广泛应用於电子、食品加工、石油化工、医药、航空航天和轨道交通等行业。近年来,相关供应商不断推出全新的产品以拓展其应用空间。PEEK are widely used in a wide range of industries, including electronic & electrical, food processing, petrochemical, medical, aviation and rail transportation. In recent

世界生产和需求

凭借优异的综合性能,聚醚醚酮(PEEK)在航空航天、汽车、电子电气、运输、机械、医疗器械等领域应用广泛。其中在运输业的消费量约占总消费量的34%,工业占31%,电子行业约占23%,医学领域占6%,其他约占6%。

2011年聚醚醚酮(PEEK)市场价值为4.5亿欧元。其市场年增长率为8%~10%,航空和汽车工业是PEEK应用的主要驱动力。截至2011年12月,英国威格斯公司(Victrex)仍主宰着PEEK市场,其他生产商仅占4000吨/年。

威格斯公司

英国威格斯公司於1977年开发PEEK树脂,至今仍基本上由其独家生产经营,威格斯公司是迄今最大的PEEK生产商,其市场销量连续以每年20%的速度增长。威格斯公司以约3000万美元於2005年6月收购德固赛公司在英国锡尔圣兹的PEEK主要原料4,4-二氟二苯甲酮(BDF)装置,收购同时包括氟硼酸装置,从而完成了威格斯公司PEEK产业链的构架。

威格斯公司处於PEEK的垄断地位,面对PEEK需求市场的增长,2004年初威格斯公司将位於英格兰西北部城市黑池附近的Thornton Cleveleys的PEEK能力扩能1000吨/年,达到2800吨/年,并建设了第二套二氟二苯基甲烷(DEDPM)原料装置。威格斯投资4300万欧元在英国Lancashire郡Thornton Cleveleys建设的1450吨/年PEEK装置於2007年10月中旬投运,新装置的建成支持了对Victrex PEEK聚合物和基於Victrex PEEK产品如Vicote涂料和APTIV薄膜的未来需求,使生产能力增加了约50%。这套装置可生产1450吨/年Victrex PEEK产品,从而使该公司这类产品总产能提高到4250吨/年。

苏威先进聚合物公司

苏威公司(Solvay)於2005年12月中旬收购印度Gharda化学公司聚合物分部,从而提高了其高功能聚合物包括PEEK的地位。Gharda化学公司聚合物分部在Panoli有现代化的研发中心和生产装置,年营业额超过1000万美元(800万欧元)。

苏威公司旗下的苏威先进聚合物公司於2008年4月底宣布,公司在印度古吉拉特邦Panoli生产聚醚醚酮(PEEK)的第一套商业化装置投产。该500吨/年的装置采用苏威开发的亲核工艺,该工艺已应用於该公司Alpharetta生产基地生产亲核PEEK(n-PEEK),其销售品牌为KetaSpire。新装置与在Panoli的80吨/年Gatone品牌PEEK装置结合在一起,後者由苏威公司於2005年从印度Gharda化学公司收购而来。後者装置采用基於不同单体的亲电技术。新的KetaSpire n-PEEK装置从三家亚洲生产商取得二氟二苯甲酮氢醌原材料。在苏威公司的装置建成之前,英国威格斯公司是唯一的PEEK商业化生产商。苏威公司新建的装置设计时就考虑到可很容易地使能力翻一番。

苏威先进聚合物公司自从2006年下半年引入Spire生产线以来,就在Alpharetta的半商业化装置供应KetaSpire PEEK和AvaSpire改进型PEEK。这些产品拥有极好的抗化学品和机械性能,包括强度、刚度和易加工性能。

其他生产商

印度Gharda化学公司是世界上少数几家PEEK生产商之一。该公司原生产约100吨/年PEEK,能力翻番通过低费用的扩能来达到,进一步的扩能项目已使总能力到2007~2010年达到600~650吨/年。Gharda公司在欧洲、印度和美国均申请有PEEK生产专利。该公司采用亲电工艺生产PEEK,这与威格斯和吉大采用亲核技术完全不同,Gharda公司并生产该PEEK工艺所需的单体—苯氧基-苯氧基苯甲酸。

德国德固赛公司(现赢创工业公司)於2004年底收购中国PEEK和聚醚砜(PES)生产商长春吉大高功能材料公司80%股份,作为其进入聚醚醚酮产业的重要步骤。吉大公司原由长春天孚工业集团和吉林大学共同创建,PEEK生产能力约500吨/年。德固赛公司与吉林大学於2005年6月初组建了高温聚合物合资企业,该合资企业命名为吉大-德固赛公司,德固赛持股80%,吉林大学持股20%。2004年吉大在中国已拥有100家用户,其聚醚砜(PES)和PEEK混配物己销售到德国、日本、英国、美国、瑞士、韩国和中国台湾。组建的吉大-德固赛高功能聚合物公司生产新系列的PEEK聚合物。新的聚醚醚酮(PEEK)材料以Vestakeep名称在意大利米兰上市。新等级PEEK是高技术的竞争性产品,产品范围包括4种非增强型等级。

赢创工业公司表示,2009年公司已全面进入聚醚醚酮业务领域,并已成功地将其专业技术应用於Vestakeep复合物的注塑、挤出、压缩模塑工艺,以及CAE技术中。

新品不断推出

威格斯推出牌号为VICTREX90的一系列高流动性品级聚醚醚酮(PEEK)树脂,其应用目标定位於注射加工薄壁、结构复杂的部件,以及无损树脂加工性能的高填充性部件产品。这些新品级树脂可取代热固性树脂、陶瓷及金属材料等用作工程构件,应用於加工电子消费产品、表面装配技术和微流体处理等应用领域。该公司出品的PEEK树脂材料当中,VICTREX90品级系列树脂的分子量校对较低,但具有与其他品级树脂相同的机械性能、热性能、化学性能和电性能。可供应未填充的纯树脂品级(呈粉状或颗粒状),另还供应有玻纤增强或碳纤维增强品级。在不影响加工性能、制品表面修饰性能和加工循环周期的前提下,纤维添加量最高可达60%的重量比。填充物添加量越多,可显着改善制品的模量、韧性和热膨胀系数等参数。VICTREX90系列品级树脂可应用於工程化构件的场合,取代此前这种构件只能少量使用的粘度较低的材料品种,如液晶聚合物(LCP)、聚苯硫醚(PPS)和热固性环氧树脂。VICTREX90系列品级树脂真正能够实现模塑壁厚薄於0.2毫米(0.008英寸)的部件,比采用VICTREX450标准流动性品级树脂加工的制件有高出2倍的螺线流动长度,达到2毫米(0.08英寸)的深度。VICTREX90系列树脂还可在260℃的高温无铅焊接条件下应用於电子工业领域,很好地解决了PBT、PA和PPS等传统性聚合物材料应用无铅焊接时会产生变形或熔化的问题。此外,这种高流动性的VICTREX90系列品级树脂是具有复杂形状结构部件的理想加工用材料,满足电子工业对元件装置日趋小型化、轻质化的要求。

威格斯公司2009年2月宣布,其生产的VICTREX PEEK(聚醚醚酮)已被着名流量传感器制造商日本爱知时计电机株式会社采用,作为其开发的VNS系列小型电磁式流量传感器的主体材料。日本爱知电气开发的VNS系列流量传感器成本低、重量轻、结构紧凑、耐化学腐蚀性高,是一款可以精确测量脉冲流量的新型小型电磁流量传感器。与机械式流量传感器不同,电磁式传感器不仅测量性能好,且不受流体黏度、密度以及污垢、杂质等不可测量因素的影响。VNS系列流量计因采用既有超强的耐化学腐蚀性又有良好的机械性能的PEEK为主体材料,从而可以测量次氯酸钠等高腐蚀性的化学品。此外,PEEK还使传感器主体设计变得简单易行,大大缩小了产品尺寸、降低了生产成本,无需维护且使用寿命更长。

日本东京Yamakyu Chain公司开发出一种PEEK聚合物,作为生产系统板带链条的材料。该链条需经受250℃的高温,并在无润滑的情况下以200m/min的速度运转,同时要求具备好的耐化学性能及抗静电性能。这种PEEK聚合物可替代金属加工件,产品主要用於各种高性能的终端产品,包括汽车和飞机组件、工业用泵、阀门和密封件以及硅片输送设备、连接器和可消毒的外科手术器材等。

荷兰LNP工程塑料有限公司推出2种PEEK复合材料新品种Thermocomp LF-100-12和Thermocomp LF-1006。据悉,这种新型复合材料价格并不太贵,但具有较高的力学强度性能,并且其制品的热性能和耐化学腐蚀性能,远优於常用的一些热塑性复合材料,同时具有耐燃性好,发烟雾量较少等优点。Thermocomp LF-100-12含有60%的玻璃纤维和矿物填料含量,它的抗弯模量为15000MPa;Thermocomp LF-1006玻璃纤维含量为30%。价格上,LF-100-12约比LF-1006低40%左右,但它们的刚度都比较好,两者较为相近。由於PEEK复合材料的刚性较好,抗弯变形能力较强,因而特别适合於制造耐磨损的齿轮和轴承等制品。LNP公司已对PEEK复合材料开发出某些化学工业如泵体叶轮等的用途。

英国的Robix公司利用PEEK树脂为原料,采用挤塑的方法生产出直径达600~1200毫米的圆形零件,此外还能生产直径3米横断面较厚的零件。

英国Omnifit公司采用PEEK替代不锈钢,制造出用於色谱仪产品所用的接插器和配件。该产品既具有化学惰性又能够在典型色谱柱环境中承受41.34MPa的压力。与所替代的不锈钢材料不同,该产品不会乾扰分离和提纯工艺,且具有出色的耐化学性能。

Quadrant工程塑料公司推出一种PEEK树脂新品级Kerton PEEK GF30,该产品显示了在高温下的耐化学品性和耐应力龟裂的综合性能,能耐所有的标准消毒方法、高能辐射(α或X射线)和较宽范围内的化学品。材料具有高强度和韧度,比目前使用的热固性材料耐冲击和耐磨损。Kerton PEEK-GF30经过250次循环消毒後也不会降解,可延长医疗器件的服务寿命;它还具有非常好的尺寸稳定性和固有稳定性,适合降低机械公差,得到高质量高精度的部件,该产品完全可以达到医疗服务反复消毒而後清洁的要求。

美国南卡罗来纳州Orangeburg的Zeus公司成功运用长期连续工作温度高达250℃的PEEK替代不锈钢制备防护外套。其优点为能减轻质量,改善耐化学品性和润滑性。Zeus是第一个成功开发PEEK热收缩管作为许多设施和部件防护外套的公司,目标应用是医用设施、航空、汽车、电子和通讯业以及石油勘探设备和部件的防护外套。Zeus的特殊生产工艺可使PEEK外套长期使用温度提高至400℃,玻璃化温度比标准PEEK高20℃。由於PEEK具有优良的耐热、耐冷、耐压、耐化学品和抗介电乾扰等性能,这种防护外套也能替代含氟聚合物涂料。

美国AEE先电技术公司2009年3月4日宣布,向市场推出基於聚醚醚酮材料的高性能压敏胶带产品。AEE表示,该胶带采用APTIV薄膜为主要材料,在恶劣环境中具有低吸湿、更耐化学性以及更出色的耐磨性,在220℃高温、高湿度的极端条件下仍能保持优异性能。该公司表示,新产品可以帮助客户大大减少因更换胶带而停工的时间,从而帮助客户提升运营效率和效益。APTIV薄膜是英国威格斯公司的高性能聚醚醚酮薄膜产品,在高温环境下具有优异的物理性能、耐化学腐蚀性、抗水解性、阻隔性和电气特性,且符合RoHS和美国食品药品监督局(FDA)的要求,无需添加阻燃剂即有良好的阻燃效果,且燃烧时毒气体排放量低。此外,APTIV薄膜还可方便地进行二次加工,并可回收再利用。AEE先电技术公司是高性能工程薄膜、多功能薄膜及胶带领域的领先制造商和精密解决方案提供商。

美国井下衬管主要制造商西方猎鹰公司2009年5月研发出高性能无缝连接热塑性衬管。该管材以聚醚醚酮为主要原材料,具有良好的拉伸强度、耐化学腐蚀性、延展性、耐高温性及弹性。在高腐蚀环境和斜井中使用时,该衬管与其他管材相比,寿命可延长25倍。采用该新型衬管的油田管材可以替代昂贵的耐腐蚀合金管道,大幅降低与管道油杆磨损及管道腐蚀故障相关的运营成本,从而减少油井维修次数,延长管道寿命,降低产量损失。这种新型衬管可应用於高压/高温油井、潜水泵油井以及废弃油井中的蒸汽驱动操作油井和气体提升油井等。

聚醚醚酮(PEEK)产品通常用以提高医疗产品的功能性,其出众的性能包括:生物相容性、耐化学性、抗伽马射线和X射线,此外它还具有优异的耐热蒸汽消毒性、高机械强度、耐磨损以及良好的电绝缘性和耐水解性。

德国赢创工业集团2009年8月底推出新型医疗级Vestakeep M系列产品,该产品可用於短期人体接触。依照美国药典规范,其体外和体内生物相容性已获得独立合格实验室的认证。据悉,Vestakeep产品可被应用於制作手术器械、内窥镜,以及整形外科、脊髓外科使用的分析设备等。

赢创工业集团於2010年5月中旬向市场推出新开发的高性能聚合物VESTAKEEP聚醚醚酮(PEEK)产品。韩国Innodis公司已将VESTAKEEP 4000G(黑色)运用到5种型号的半导体中;位於休斯顿的Vertec Polymers 公司新推出的Vertec5025实心杆也采用了这种材料。VESTAKEEP 系列产品覆盖了从基础聚合物到特种复合物,从电缆行业到医疗行业,从颗粒状产品到用於火焰喷涂或复合材料生产的粉末产品等各种应用领域。

中国发展现状

为了突破国外的技术封锁,吉林大学的科研人员经过多年努力,使中国成为第二个掌握PEEK这种战略性国防军工材料自主技术的国家,满足了军工和民用领域对PEEK的急需。

吉林大学特种工程塑料研究中心开发出具有自主知识产权的PEEK树脂合成路线,树脂主要性能达到国外同类产品水平,而原料和设备全部立足国内,降低了生产成本。长春吉大高新材料公司建成一期300吨/年聚醚醚酮装置,二期500吨/年聚醚醚酮项目。

赢创工业公司於2011年2月25日宣布,将大大扩增该公司位於长春生产基地的聚醚醚酮(PEEK)产能,以顺应不断增长的全球需求。该项扩能项目和装置现代化改造於第三季度完成。赢创工业公司以其Vestakeep品牌出售其耐高温和耐化学品PEEK聚合物。Vestakeep PEEK聚合物应用於医疗行业与汽车、航天、半导体和娱乐电子行业以及石油和天然气部门。

山东道恩集团所属山东省塑料树脂工程技术研究中心与吉林大学特种工程塑料教育部工程研究中心达成合作意向,进行玻璃纤维/碳纤维增强PEEK复合材料的研发。

双方合作成功研发出PEEK复合材料(牌号CRPEEK-130),实现了PEEK应用开发的一项突破。PEEK是超耐热性树脂,热分解温度高达560℃,350~400℃时才能流动,对加工成型机械要求很高,如料筒温度要达到400℃,一般模具温度要在160℃以上时材料才能充分结晶,制品机械强度和耐化学品性的优势才能充分体现。同时,由於熔融粘度高,加工扭矩大,需要加入润滑体系以改善加工性能。由於这些特殊要求,工程塑料研究中心研究室和测试室共同探讨,成功解决了挤出、注塑等加工过程中的难题,为PEEK应用推广铺平了道路。

四川天一科技股份有限公司2012年3月26日宣布,由其进行工程放大设计的首套共聚醚醚酮(CoPEEK)工业化示范装置在辽宁盘锦中润有限公司打通全线流程,生产出合格产品。经检测,该装置生产的共聚醚醚酮产品各项技术指标达到欧美国家水平。该装置运行稳定并已逐步达到年产1000吨的设计生产能力。

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