合成树脂制造

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PEEK制造:从聚合到注塑,工艺难度筑壁垒
长江证券· 2025-08-10 21:12
行业投资评级 - 投资评级为看好,维持评级 [7] 核心观点 - PEEK材料产业链包括上游原材料聚合、纯化、改性三大过程,下游运用PEEK材料注塑制备结构件和传动件,工艺难度高形成行业壁垒 [2] - PEEK材料因其超强耐高温性、化学稳固性、机械性能、耐磨性而被广泛应用于航空航天、汽车、医疗器械行业,但合成工艺复杂 [15] PEEK材料生产 聚合过程 - 聚合过程是PEEK材料生产的核心,工艺复杂,核心壁垒较高,需在280℃-340℃状态下进行8-12小时的聚合反应 [4] - 核心难点包括非标设备、温度控制、物料比精度(g级要求)、一致性及结晶难度 [4] - 亲核取代路线是PEEK的主要合成方式,产品纯度高、机械性能好,常用于航空航天等高端领域 [16] - 直接聚合法、界面聚合法、固相聚合法是主流聚合方法,各有优缺点 [22] - 设备非标、产能爬坡慢(2-3年)、温度控制难、物料配比精度高、一致性问题、结晶难题是聚合阶段的主要难题 [27] 提纯干燥过程 - 提纯干燥过程对能源及纯净水需求量大,提纯时间长 [4] - 主聚合反应生成的PEEK树脂是粗粉与碱金属盐的混合物,需通过丙酮萃取洗涤去除无机盐 [34] - 提纯过程中杂质多、清洗时长长,水及能源消耗大 [34] 复合改性过程 - 复合改性主要为了提升PEEK性能,包括填充改性、共混改性、界面改性 [39] - 填充改性因工艺成熟、适用范围广,在人形机器人零部件应用中潜力大 [39] - 改性过程难点包括加工设备易损耗、非一致性难点 [5] - 碳纤维增强PEEK(30%含量)拉伸强度可达180-230兆帕,有望适配人形机器人高负载执行器部件 [39] PEEK注塑工艺 - 注塑是PEEK加工成结构功能件的核心工艺,应用最广泛 [6] - 注塑工艺核心难点包括材料前置干燥处理(水分含量控制在0.02%以下)、管腔温度控制(三段温度)、压力和注射速率、模具温度、冷却方式、双螺杆设计 [6] - 干燥处理需在150°C-160°C的空气循环烘箱中干燥2-3小时 [53] - 注塑机需满足高温加工需求(400°C),模具需耐高温、耐磨 [57] - 模压成型工艺适用于热固性塑料及复合材料,但模具成本高、加工时间长 [70] 行业表现 - 电气设备行业近12个月表现优于沪深300指数,涨幅达42% [8]
PEEK:技术与竞争格局分析、及机器人中的应用(附31页PPT)
材料汇· 2025-06-04 23:12
PEEK材料特性 - PEEK是第三代高性能热塑性工程塑料,具有耐高温(长期使用温度>260℃)、自润滑(摩擦系数0.15–0.35)、高强度(抗拉强度>150MPa)以及化学稳定性(耐pH 1–14介质腐蚀)等优异特性 [2][8] - 与通用工程塑料相比,PEEK在机械特性、耐热特性、阻燃性、耐磨性、耐腐蚀性等方面表现更优异,成为替代金属、陶瓷等传统材料的理想选择 [13][14] - PEEK的生物相容性优异,可作为医疗器械植入人体,其弹性模量与骨骼接近,能有效缓解应力遮蔽效应 [13] PEEK合成工艺 - 目前PEEK合成路径主要以亲核取代为主,能够精确控制反应过程,实现分子结构的精细设计和合成,材料纯度高但成本较高 [3][17] - 亲核取代路径下,氟酮(DFBP)是合成PEEK最关键的原材料,成本占比约50% [22][24] - 亲电取代法成本较低,但难以获得高纯度的PEEK材料,目前仅实验室或小规模生产,无商业化成功案例 [29][32] PEEK应用领域 - 汽车领域:预计2027年国内汽车领域PEEK应用规模达1,360.59吨,2022-2027年CAGR为20.89% [44][45] - 电子信息领域:预计2027年国内应用规模达1,376.25吨,2022-2027年CAGR为13.82% [51][52] - 医疗健康领域:预计2027年国内应用规模达338.70吨,2022-2027年CAGR为16.52% [66][69] - 航空航天领域:预计2027年国内应用规模达173.08吨,2022-2027年CAGR为52.46% [71][72] - 机器人领域:假设单台机器人PEEK用量为10kg,PEEK市场均价为40万元/吨,若机器人产量达百万台,预计带动PEEK需求量1万吨,对应市场规模40亿元 [4][88] PEEK市场供需 - 中国PEEK消费量从2012年80吨增长至2021年1,980吨,年均复合增长率42.84% [96] - 预计2027年中国PEEK需求量达5,078.98吨(不含机器人领域),对应市场规模28.38亿元 [97] - 2022年全球PEEK市场规模9.79亿美元,预计2030年达14.67亿美元,2023-2030年CAGR为5.2% [98][99] PEEK行业竞争格局 - 全球PEEK市场呈现"一超多强"格局,英国威格斯(Victrex)、比利时索尔维(Solvay S.A)、德国赢创工业集团(Evonik Industries AG)占据主要市场份额 [101][102] - 国内企业加速崛起,PEEK产能主要集中在中研股份、沃特股份、金发科技等企业 [5][101] - 英国威格斯是全球PEEK市场领导者,2024年底名义产能达8,000吨/年,是唯一掌握DFBP从单体聚合全链条合成工艺的企业 [103][104]