聚砜全景调研与发展战略研究

聚砜全景调研与发展战略研究液晶高分子：5G领域用途广泛，不断加速液晶聚合物（LCP）因优异的耐高温性和介电性质，被广泛应用在电子领域。液晶聚合物（LCP，LiquidCrystalPolyester）是由刚性分子链构成，具有一定（一维或二维）的有序性，在一定条件下既能表现出液体的流动性又能表现出晶体的各向异性的，主链上含有大量刚性苯环结构的芳香族聚酯类材料。LCP可以分为溶致性液晶（LLCP）、热致性液晶（TLCP）和压致性液晶三类。LLCP在溶剂中呈液晶态，只能在溶液中加工，不能熔融，用作纤维和涂料；TLCP则因温度变化而呈液晶态，综合性能优异，而且能够进行注塑、挤出成型加工。根据热变形温度（HDT），TLCP还可以被细分为高耐热型（HDT≥300℃）、中耐热型（280℃≥HDT≥240℃）和低耐热型（HDT≤210℃）。LCP具有优异的机械性能，还具有低吸湿性、耐候性、耐热性、阻燃性以及低介电常数和介电损耗因数等特点，在电子领域被广泛应用。酸解法是主流的LCP工业生产方法。目前有4种主要的LCP的合成方法，分别是氧化酯化法、硅酯法、苯酯法和酸解反应法，其中，酸解反应法是现在最主要的工业生产LCP的方法。酸解法是通过芳香族二元酸与乙酰化的酚类单体进行熔融缩聚，脱去副产物醋酸后得到LCP，再通过注塑、挤出、溶液浇注、吹塑和拉膜等加工方法得到各种形态的LCP产品。全球LCP产能主要集中在日本和美国，国内LCP产能快速增长中。当前全球LCP材料产能约8．2万吨，主要集中于日本和美国，行业集中度较高。美国塞拉尼斯拥有2．2万吨产能位居全球第一，其次为日本宝理、住友，产能分别为1．5万吨与1万吨。国内LCP的发展起步较晚，总产能约1．6万吨。近年随着金发科技、普利特、沃特股份等企业迅速发展，国内产能快速增长。其中沃特股份预计在2022-2023年分别投产1．5万吨、0．5万吨LCP。有望成为全球最大的LCP材料供应商。未来我国LCP需求量有望持续增长。2020年全球LCP需求量为7．8万吨，国内LCP的需求量为3．2万吨。电子电器是LCP最主要的消费领域。随着电子电气产业发展迅速，未来我国LCP的需求有望持续增长。据中国化工信息中心预计，到2026年国内LCP总消费量将从现在3．2万吨增至4．3万吨。LCP轻便、耐高温、介电损耗因子低，可作为5G基站天线的塑料振子材料。基站中天线振子是天线的主要组成部分，可以放大信号和控制信号辐射方向。5G基站对于振子材料有严格的要求：（1）表面组装技术（SMT）的制造工艺要求振子材料可以承受260℃；（2）轻量化；（3）电磁波具有频率越高，波长越短，越容易在传播介质中衰减的特点，所以频率越高，就要求振子材料的损耗更小。与传统金属振子相比，塑料振子除了轻便，还可以通过注塑成型的方法实现高精度，是5G天线振子的方向。相比于目前主流的聚苯硫醚（PPS）塑料振子，LCP塑料振子具有更好的注塑性、耐热性和更低的介电损耗，竞争优势更大。预计到2025年5G基站振子对应LCP新增需求量为1．07万吨。截止到2022年6月，我国已建成的5G基站数量达到185．4万个，占全球60%以上。根据工信部发布的《十四五信息通信行业发展规划》，规划到2025年实现每万人拥有5G基站26个，据此预计到2025年，我国5G基站总数达364万个。通常5G基站有3面天线。假设单面天线主流方案采用192个振子，对应需要一个基站需要576个振子。LCP和PPS密度接近，96个振子约需PPS共1kg。预估到2025年LCP振子材料的新增需求量为1．07万吨。LCP材料介电性能和柔韧性优异，可替代传统聚酰亚胺材料应用在5G柔性印刷电路板中。LCP材料可以作为基材用在5G高频高速电路板，尤其是柔性印刷电路板（FPC）中。传统电路板基材聚酰亚胺（PI）基材因介电常数和损耗因子较大且吸潮性较大，在高频传输时损耗严重，无法适应当前的高频高速趋势。与PI相比，LCP材料在传输损耗优势显著，基材损耗值仅为0．2%-0．4%，仅有传统基材的1/10。并且，LCP的高机械强度可以支撑多层连线的架构；可弯折性也迎合了小型化趋势。LCP基材的电路板多用在5G手机的天线（即以LCP为基材的FPC，承担部分天线功能）以及笔记本电脑中。LCP可以作为高稳定性、小型精密化的5G连接器。连接器在电路或其他部件之间架起桥梁，承担着电流或信号连接的作用。5G连接器多应用于基站天线、BBU设备以及5G手机（FPC连接器）中。5G传输速度得到大幅提升，需要连接器有更低的低介电低损耗；连接器使用频率极高，需要材料有良好的尺寸稳定性；在连接器使用过程中，电流会在接触点产生热量，导致温升，需要材料有较好的耐高温性能。LCP材料低介电损耗，良好的尺寸稳定性和耐高温性能，适合作为5G高速连接器。5G基站建设和5G手机出货量的增加带动了高性能5G连接器的需求。根据现在5G通信基站的主流架构，每个基站将会用到64个射频连接器，每座宏基站需要用到192套（采用介质滤波器的结构）或384套（采用金属滤波器的结构）的板对板连接器。5G手机的轻薄化和多功能化也要求手机内部集成度高，对手机连接器的要求也更高。LCP在机器人的连接器和伺服电机中也有应用。随着小米CyberOne的推出和特斯拉Optimus的即将发布，人型机器人发展逐渐提升。未来机器人对重量、体型要求越来越高，集成化非常关键，对连接器的应用会更多，有望带来需求爆发式增长。机器人中的连接器要求材料具有可弯折性，低介电损耗，耐高温且尺寸稳定性和化学稳定性好。LCP是机器人连接器的重要组成材料。人型机器人的核心组件伺服电机中也包含LCP。伺服电机一般安装在机器人的关节位置，预计单台人形机器人使用伺服电机超40个，要求里面的骨架材料具有轻量，易加工，绝缘性好以及可以承受电机发热，LCP可较好满足材料需求。由于人形机器人未来产量很大，预计到2025年有望达到百万台级产量，若以单台机器人LCP用量1kg计，则每百万台机器人对应LCP为1千吨。目前我国LCP对外依存度较高，有望加速。2020年国内LCP的需求量为3．2万吨，而国内年产能仅1．6万吨。并且由于技术和产品质量的影响，根据《中国化工信息周刊》，我国LCP实际进口依存度为80%。预计2026年国内LCP的需求量为4．3万吨。随着LCP生产装置实现投产和技术的进步，国内沃特股份、金发科技等厂商相继加大布局力度，其中沃特股份预计在2022-2023年分别投产1．5万吨、0．5万吨LCP；金发科技已启动年产1．5万吨LCP项目，目前已完成工艺与土建设计。LCP进程加速。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、耐高温尼龙和聚芳醚酮6大类，可应用在电子、交通、航天航空等领域。特种工程塑料早期也被称为耐高温高分子材料，具有优异的耐高温性能，长期工作温度可在150℃或以上。除此之外，特种工程塑料综合性能优异。聚酰亚胺稳定、耐腐蚀能力强、发烟率低，在液态氦中存在一段时间都不会发生断裂，应用于航空航天、电子电器、机械、电子显示等领域。聚苯硫醚具有一定的流动性，结晶速度快、耐热性能佳、抗腐蚀性能优异，主要应用于汽车、电子电器等领域。聚砜具有耐热和耐湿热性等优点，在力学性能、加工性能方面优异等特性，应用于机械工业、电子电器、交通运输、医疗器械等领域。液晶聚合物具有优异的机械性能、低吸湿性、低介电常数和介电损耗、尺寸稳定性好等优异性能，应用于电子电器、国防、航空航天、汽车、医疗等领域。耐高温尼龙耐高温、机械性能好，主要应用于电子电器、汽车工业等领域。聚芳醚酮具有优异的耐高温性能、耐磨性、力学性能、尺寸稳定性、绝缘性和生物相容性，广泛应用于汽车、电子电器、航空航天、医疗卫生等领域。在国内，目前除了聚酰亚胺进口依赖度已经降低到25%，聚苯硫醚打破完全进口依赖，其余的进口依赖性比较高。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。PSF材料市场状况PSF材料主要应用于医疗器械、食品接触、航空航天、汽车、电子电气、水处理、其他工业等领域，各领域需求的稳步增长带动PSF材料需求快速增加。预计2024年聚砜合物消费量可达93，455吨，2019-2024年复合增长率为6．64%。根据GlobalMarketInsights数据显示，2020年PSF材料全球市场空间为16．60亿美元，预计2021-2027年将保持4．90%的年复合增长率，2027年市场规模将超过23．00亿美元，亚太地区预计将成为主要市场，其中医疗器械、食品接触、汽车航空、电子电气领域的份额总计超过70．00%。（一）PSF材料卫生/医疗行业市场状况医疗器械所用材料必须具有极佳的生物相容性与承受苛刻环境的能力。PSF材料无细胞毒性、无致敏性、无皮肤刺激性，能经受高压蒸汽、环氧乙烷、低温等方式灭菌，符合ISO10993标准，可在II级与III级医疗器械中使用。PSF材料因质轻、能被X射线透过、设计自由度高等特点正逐步取代金属医疗材料应用于消毒盘、手术牵开器、股骨试验盒、牙科器械等。此外，PSF材料还因其优异的化学惰性与生物相容性，在医用膜材上被大量的研究与应用。早在1999年，美国国家透析相关疾病检测显示，超过70%的血液透析膜是基于PSF材质制备而成，相比传统结构件，其功能性更强。目前，各类具有不同选择透过性的PSF膜材料层出不穷，如血液透析膜、选择性阻隔膜等。自2013年以来，我国医疗器械行业市场规模不断扩大，预计2022年达12，529．00亿元，2025年将达18，414．00亿元。其中，2020至今，受新冠疫情和国内庞大需求的影响，医疗器械行业投融资金额逐渐增加，投资者活跃度较高。随着国家不断颁布政策，指导医疗器械行业发展，中国医疗器械发展空间大。随着产业发展政策环境持续优化，以及公众对医疗器械诊断精准化的需求日趋强烈，未来中国医疗器械行业市场规模，将会保持稳定增长态势。（二）PSF材料食品接触市场状况PSF材料因其性能稳定、无毒，符合美国食品药品监督管理局和欧洲委员会对食品及其接触应用的相关法规要求，广泛应用于食品接触领域。随着人们健康意识不断提高，对食品安全越来越重视。2011年，PC婴儿奶瓶制品因安全毒性问题遭到了欧盟的全面禁止，PPSU因其无毒、耐高温、高透明及优异的抗冲击性能成为PC的替代品之一。2017年5月举办的ChinaPlas2017国际橡塑展中，德国巴斯夫展示了以Ultrason®E2010PES为材料生产的空气炸锅，比传统的玻璃材料更轻、韧性更优、使用寿命更长。PSF材料可广泛用于婴儿奶瓶、微波烹调器具、咖啡滤析器、爆米花机、电炸锅、电饭锅、蛋炊具及吸奶器部件、饮料和食品等食品接触用具及厨房用具等。厨具行业规模未来将不断扩大。根据Statista统计数据，预计2022年全球炊具和烤箱领域的收入可达到58．60亿美元，其中中国市场收入可达28．82亿美元，占据主要份额。预计全球炊具和烤箱领域的收入在2022-2027年的复合年增长率为4．59%，全球炊具和烤箱领域的销量在2027年将达到1，348万台。（三）PSF材料汽车航空领域市场状况在汽车航空航天领域，利用PSF的耐磨、耐负载性能，可制成止推环、灯具部件、空调系统密封条等；利用其可塑性、耐热性能可制作防护罩元件、电动齿轮、蓄电池盖、雷管、电子点火装置元件等；利用其天然阻燃、耐化学性、低变形性可生产飞机内部配件和飞机外部零件、宇航器外部防护罩、照明器档板、电传动装置、传感器等。汽车领域中，新能源汽车将成为PSF市场增长较快的终端市场之一。中国新能源汽车产销量在2012年至2021年实现飞速增长，其产量从2012年的1．30万辆增长至2021年的354．50万辆，复合增长率为86．48%。航空航天领域也将成为PSF市场增长较快的终端市场之一。目前波音、空客等大型航空航天对轻量化飞机部件的需求不断增加，驱使PSF生产企业推陈出新。PlastiComp与德国巴斯夫合作推出了基于聚芳醚砜的长纤维热塑性塑料（LFT），该复合材料作为以塑代钢的首选，为航空航天器的持续轻量化提供了解决方案，对PSF材料在航空航天领域的应用产生积极影响。（四）PSF材料电子电气领域市场状况PSF具有天然阻燃性、良好绝缘性、耐热性、耐化学性及加工稳定性，可用于制作各种高温用接触器、接插件、变压器绝缘件、可控硅帽、绝缘套管、线圈骨架、接线柱、印刷电路板、轴套、TV系统零件、电容器薄膜、电刷座、碱性蓄电池盒等。我国集成电路产业规模持续增加，贸易摩擦加速国产化进程。2018年，我国集成电路市场规模已达1．50万亿元，成为全球最大的半导体市场，PSF在集成电路以及半导体中的应用随之增长。2022年全球半导体设备销售额有望连续刷新历史记录。根据SEMI预计，2021年半导体设备全球销售总额将达到1，030．00亿美元的新高，较2020年的710亿美元增长45．07%。预计2022年全球半导体设备市场总额将扩大到1，140亿美元，有望连续三年创历史新高。（五）PSF材料水处理膜和超滤膜市场状况PSF具有高强度、高韧性、高刚度和水解稳定性及可溶于极性溶剂，可用于制造中空纤维膜、平板膜、管状膜和超滤膜等。近20年是我国膜产业的高速增长期。至2017年底，全球膜产值已达1050．00亿美元，我国膜产业的总产值约为2000．00亿人民币，我国膜产业占全球膜产业产值比重从1999年的1．70%提升到了2017年的27．00%以上。未来随着污水资源化、深度水处理的需求增加，水处理膜产业仍将快速发展。根据BCCresearch《UltrafiltrationMembranes》显示，PES和PPSU可作为聚合物和共混物提升工程膜的性能从而制得超滤膜。超滤膜的全球市场在2021年为44．00亿美元，预计在2026年增长到59．00亿美元；2021-2026年，复合增长率为6．04%。（六）PSF材料其他应用市场状况PSF可用于制作加湿器、吹风机、服装汽蒸、照相机盒，放映机元器件等耐热、耐水解产品。带硅烷的PSF如PSU-SR、PKXR等可作为玻纤和碳纤等纤维的上浆粘合剂。PSF与PTFE粉末混合后，应用于制备水溶或油溶耐磨粉末涂料。除此之外，PSF还可制造各种化工加工设备、食品加工设备、污染控制设备、奶制品加工设备及工程、建筑、化工用管道等。工程塑料下游应用介绍我国工程塑料起步较晚，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。聚砜：耐温性优异，原料产能建设助力聚砜可耐高温且化学稳定性好。聚砜对一般酸、碱、盐、醇、脂肪烃等稳定。刚性和韧性好，耐温、耐热氧化，抗蠕变性能优良，耐无机酸、碱、盐溶液的腐蚀，耐离子辐射，无毒，绝缘性和自熄性好，容易成型加工。并且可以在蒸汽或其他消毒环境下保留原有的机械性能。生物安全性良好，被广泛应用在奶瓶上。按照聚合单体的不同，聚砜可分为双酚A型聚砜（PSU）、聚芳砜（PAS）、聚醚砜（PES）、聚亚苯基砜（PPSU）等，其中PSU、PES、PPSU是三种成熟的商品化聚砜，广泛用于