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工程塑料發展概述

日期:2025-05-04 10:37
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摘要:
工程塑料發展概述

[概念]

工程塑料是指一類可以作為結構材料,在較寬的溫度範圍內承受機械應力,在較為苛刻的化學物理環境中使用的高性能的高分子材料。換言之,一般指能承受一定的外力作用,並有良好的機械性能和尺寸穩定性,在高、低溫下仍能保持其優良性能,可以作為工程結構件的塑料。其相對於通用塑料有更強的環境承受性和適應性。

[分類]

根據性能和應用範圍,一般可分為通用工程塑料和特種工程塑料。按照使用溫度分,一般使用溫度在150℃以下為通用工程塑料(一般為100℃―150℃),超過150℃為特種工程塑料,特種工程塑料又分為150―250℃類(含通用工程塑料的複合物在內)和250℃以上類。使用溫度越高,則價格也隨之提高。按用途分類,工程塑料的用途大致分為:一是有強度,耐藥品性,耐磨耗性等要求的功能部件;另一種是有收縮率、尺寸精度、外觀等要求的機械零件。一般講:前者為結晶性工程塑料,後者為非結晶性工程塑料。實際應用時往往要求具有兩者兼備的性能。采用玻璃纖維(GF)或碳纖維(CF)增強的工程塑料更適合這種要求。

通用性工程塑料主要包括聚酰胺(尼龍,Polyamide,PA)、聚縮醛/聚甲醛(Polyacetal,Polyoxymethylene,POM)、聚碳酸酯(Polycarbonate,PC)、聚(芳基)酯(PET,PBT)、改性聚苯醚(PolyphenyleneOxide,改性PPE/PPO)、聚苯硫醚(PolyphenyleneSulfide,PPS),以及超高分子量聚乙烯、甲基戊烯聚合物、乙烯醇共聚物等。特種工程塑料中非交聯型有聚碸、聚醚碸、聚苯硫醚、聚芳酯、聚酰亞胺、聚醚醚酮、氟樹脂等,交聯型有聚氨基雙馬來酰胺、聚三嗪、交聯聚酰亞胺、耐熱環氧樹脂等;特種工程塑料工業化的主要品種有聚酰亞胺(PI)、聚酰胺酰亞胺(PAI)、聚醚酰亞胺(PEI)、聚芳酯(U-polymer)、聚苯硫醚(PPS)、聚碸(PSF)、聚醚碸(PES)、聚醚醚酮(PEEK)等。有些通用塑料經改性使其升級或工程化後,性能接近於通用工程塑料,如改性聚丙烯(PP)、改性苯乙烯係列聚合物(ABS,SAN等)和超高分子量聚乙烯,可以稱為準工程塑料。較特殊者還有強度弱、耐熱、耐藥品性優的氟素塑膠,耐熱性優的矽溶融化合物、聚雙馬來酰亞胺(Polybismaleimide)、改性蜜胺塑膠、BT樹脂(BTResin)、液晶塑膠(LCP)等。

[性能]

與通用塑料相比,工程塑料具有優異的機械性能、耐磨性、耐熱性、耐化學性、電性能和尺寸穩定性等。工程塑料比金屬材料輕;易成型加工,成型能耗少;可以代替某些金屬做結構材料使用,成為當今世界塑料工業發展中增長速度*快的材料。因為化學構造不同,故耐藥品性、摩擦特性、電、機械性能等也有若乾差異。並且由於成型性不同,有適用於任何成型方式者,亦有隻能以某種成型方式加工者,造成應用上的受限。可采用通常的塑料加工方法加工成各種製品,還可通過增韌技術、嵌段共聚或幾種聚合物混煉等方法製成高分子共混物,以改進性能,使其抗衝擊強度接近金屬。熱硬化型的工程塑膠,其耐衝擊性較差,因此大多添加玻璃纖維。工程塑膠除了聚碳酸酯等耐衝擊性大者外,通常具有延伸率小、硬、脆的性質,但若添加20~30%的玻璃纖維,則可有所改善。

工程塑料其特性主要有:①密度小,1.0―2.0,一般為鋼鐵的1/6,銅的1/9~1/5,鋁的1/2,減輕重量效果大;②比強度高,用玻璃纖維增強的工程塑料,其抗張強度與質量之比達1700~4000,而鋼材僅為1600左右;抗衝擊、抗疲勞性能優良;耐磨,具自潤滑性,可減低摩擦係數;③耐熱性和尺寸穩定性高;隔熱件優良,導熱係數約為鐵的百分之一,銅的千分之二以下;④電絕緣性優良;⑤化學穩定性好,對酸、堿以及一般有機溶劑均有良好耐腐蝕性;⑥可以自由著色;⑦加工性好,生產效率高;⑧容易與玻璃纖維及各種填料複合;⑨可降低成本、節約資源和能源。

[市場]

工程塑料與通用塑料相比,機械性能高,耐熱性好,附加值高,價格相當於通用樹脂的3~4倍,但市場容量小。世界五大通用熱塑性工程塑料隻占塑料總產量的2.7%。世界範圍內,五大通用工程塑料中需求量*大的是PA,向下依次是PC、POM、PBT/PET和MPPO;我國PC的消費量要大於PA。但近年來由於相關產業的發展和工程塑料優異性能的不可代替性,其已成為發展*快的塑料品種,並有著越來越大的市場份額和應用領域。

[應用、意義]

由於工程塑料具有優異性能,也更加符合節能*潮流,近年來工程塑料已被廣泛應用於電子電氣、汽車、建築、辦公設備、機械、航空航天等行業,以塑代鋼、以塑代木已成為**流行趨勢。例如工程塑料中汽車、電子電氣方麵的應用占一半以上,而通用塑料的主要用途是擠出成型(51%)和非工業性製品(21%)。工程塑料已成為當今世界塑料工業中增長速度*快的領域,其發展不僅對國家支柱產業和現代高新技術產業起著支撐作用,同時也推動傳統產業改造和產品結構的調整。

國外市場走向

國外市場需求轉好。美國工程塑料市場將快速複蘇,Freedonia預測,未來5年美國市場工程塑料需求增速,將達到年均3.5%的水平,到2010年其需求量將達247萬t。而2000~2005年美國市場工程塑料的需求年均增速僅為0.8%。其增速拐點的出現,主要受益於電力和電子市場(工程塑料*大的終端用戶)的複蘇。同時大機動車市場每輛車中工程塑料用量的增加,也刺激了工程塑料需求的複蘇。Freedonia稱,聚碳酸酯的需求將以年均4.2%的速度增長,其需求量將從2005年的42萬t增至2010年的52萬t。該市場主要將受到商業機械、醫療產品、天窗及玻璃窗領域需求量增長的刺激。而ABS和聚甲醛的需求增速則較為緩慢,不過一些需求量基數較小的工程塑料的需求增速則較快,這些工程塑料包括聚苯硫醚、聚酰亞胺和聚碸等。

我國塑料行業產業政策

“十一五”期間,我國政府將致力於資源節約、環境友好型和諧社會的建設,通過實施以自主**為核心的中長期經濟發展規劃,突破製約我國長期發展的資源能源短缺問題,使經濟建設走上**協調可持續發展的軌道。我國在“九五”、“十五”期間都將“工程塑料生產技術及裝備和通用塑料高性能化”作為國家優先發展的高新技術產業化項目;“十一五”期間,國家仍將“複合材料、功能性高分子材料、工程塑料及低成本化、新型塑料合金生產”作為產業結構調整的鼓勵類項目。

我國工程塑料發展現狀

2006年我國工程塑料消費量和產能保持了快速增長,今後仍將保持良好發展趨勢。總的說來,我國工程塑料消費市場很大,並且增長迅速;國內產量嚴重不足,特彆是中**產品嚴重依賴進口;有一定的技術積累,但產業化明顯緩慢。

[發展現狀]

我國工程塑料的發展總體上處於初級階段的高速增長期。近年來,在相關產業帶動下,我國工程塑料產業呈現良好的發展前景。從總體上看,近十年來我國工程塑料產業獲得了一定的發展,然而我國工程塑料產業仍處於初級發展階段,與國外相比還有10~20年的差距,但我國工程塑料產業發展前景廣闊,即將迎來快速增長期。近年來,隨著我國國民經濟的快速發展尤其是汽車、電子電器等製造業的快速發展使得工程塑料得以迅猛發展,生產能力不斷提高,品種也在增加,但仍然滿足不了市場需求,大部分中**產品仍然采用進口原料。我國不應走國外老路,而是應抓住機遇,瞄準中**市場實現跨越式發展。建議石油石化業界有實力的大企業抓住機遇積極進入這一領域,將目光瞄準中、**市場,爭取跨躍式發展。

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圖1-1 近年來我國五大工程塑料消費量

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圖1-2 近年來我國五大工程塑料生產量

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圖1-3 近年來我國五大工程塑料進口量

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圖1-4 近年來我國五大工程塑料消費/進口/自產量比較

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圖1-5 2002-2006年工程塑料進口情況 單位:萬噸

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圖1-6 近年來我國工程塑料出口情況 單位:萬噸
(注:圖1-1至1-6中PET用作工程塑料所占比例較小,實列數值為其樹脂量)[我國工程塑料消費現狀、消費結構]

中國工程塑料消費目前正處在快速增長期,國內自供能力明顯不足。

行業分析顯示,由於在許多領域的應用具有不可替代性,近年來我國工程塑料的用量、應用需求增勢迅猛。“十五”期間,我國工程塑料消費量以年均26.2%的高速度增長,成為世界上*大的工程塑料進口國。2006年,國內聚碳酸酯消費量約82萬噸,聚甲醛消費量超過22萬噸,特種工程塑料聚醚醚酮消費量達1.2萬噸。受國家宏觀調控和石油價格的影響,2007年中國塑料行業的發展速度理性地減緩,消費增長速度會從過去幾年的百分之十幾下降為8%~10%,但生產能力還將維持兩位數的增長。工程塑料市場也會不同程度受到影響,但增長幅度仍高於2006年,預計整體增長幅度為15%~18%。預計到2010年,國內工程塑料總需求量將近170萬噸。由於利潤率較高,專家預測我國工程塑料產業將迎來快速增長期,預計“十一五”期間年均消費量也將增長18%。

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圖2我國五大工程塑料產品消費量及需求量預測據不完全統計,近5年來,國內通用的五大工程塑料市場需求保持30.3%的速度增長。但總體上國產工程塑料供給嚴重不足,國內自給率不到20%,遠遠不能滿足國民經濟發展的需要,每年進口量已占世界貿易總量的30%以上。據海關統計顯示,2001~2005年,中國五大通用工程塑料進口量年均增速達22.4%,2005年進口量達到122.1萬噸。工程塑料進口增加的原因是中國對工程塑料的消耗迅速增長,而國內生產又相對滯後。中國的工程塑料行業仍處在初級階段,生產水平低,生產設備規模小,生產種類有限。國內目前工程塑料的年產量隻能滿足需求的不到28.7%。工程塑料的國內生產正在加速,估計在今後5年,增長率將達到13.5%。儘管到2010年國內產量將翻倍,但國內生產量相對消耗量的不足將會擴大。預計“十一五”期間中國工程塑料消費年均增速將保持18%,國內供給仍將嚴重不足。有趣的是,中國工程塑料的出口增幅大於進口增幅。今後5年出口的年均增長率估計會達到10.6%。

2005年我國通用工程塑料產量年均遞增達到37.62%,但總量隻是當年消費量的69.05%,其中,PET生產、消費所占比重*大,增長也較快;另外聚甲醛、聚酰胺的增長也很快,PBT也有較大增長。但聚碳酸酯冇有大的增長,聚苯醚國內至今冇有生產。因此這些產品消費的增長主要還是靠進口來解決的,聚碳酸酯近年來進口量增長很快,平均年遞增達到了25.68%,PBT和聚甲醛進口量也有增加。2005年除了PET工程塑料的消費增長還比較快外,其他的工程塑料均增長不大,進口量基本持平,有的還有所下降。表明我國工程塑料在國內宏觀調控的情況下,其消費水平已達到了一個較為穩定的階段。這也表明,今後我國通用工程塑料的競爭,已經不是再在數量上的競爭,而是主要在品種和質量上的競爭。

近年來,工程塑料以其優異的性能獲得了越加廣泛的應用。電子、通訊、汽車、建材、辦公用品、航空航天等領域迅速發展,成為拉動中國工程塑料消費快速增長的直接動力。中國的電子電器、汽車工業是工程塑料的主要終端用戶。目前,在工程塑料消費構成中,電子行業占30%左右,汽車製造業占10%。同時,工程塑料已占轎車總質量的20%。專家預測,“十一五”期間,電子通訊、汽車、建材、辦公器材、生活用品等,仍然是拉動工程塑料快速發展的動力;**包裝材料、體育健身器材和醫療器械行業也將是增長幅度較大的市場;玩具行業由於PVC受到限製使用,有可能轉為使用工程塑料;特種工程塑料用量會有所增加。

[工程塑料市價行情]

總體上說來,由於不同大類內細分的小類產品型號、產品產地、銷售地、原材/能耗價格、不同時期供銷/消費行情的不同,工程塑料市價、行情也有不同的變化。例如餘姚塑料城工程塑料經曆了2005年第三季市場成交欠佳,整體行情下滑,部分品種跌幅較大的行情之後,2006年工程塑料價格也有較大幅度的升降變化;2007上半年工程塑料市場較為平穩。

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表1餘姚塑料城工程塑料市場主流報價
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圖3-1 餘姚塑料城工程塑料PA市場主流報價

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圖3-2 餘姚塑料城工程塑料PC市場主流報價

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圖3-3 餘姚塑料城工程塑料POM市場主流報價

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圖3-4 餘姚塑料城工程塑料PMMA市場主流報價[我國通用工程塑料研發、生產和行業發展現狀]

中國化工集團公司、雲天化集團公司、神馬集團公司等是較早介入工程塑料產業的企業,為我國工程塑料發展奠定了基礎。至2004年,中國工程塑料生產企業已達300多家,主要樹脂品種ABS樹脂生產能力接近60萬噸,PA、PBT、POM生產能力接近20萬噸,改性樹脂生產能力超過62萬噸,跨入全球工程塑料生產大國行列。特彆是中國化工集團公司已經或正在建設PBT、PC、POM、MPPO等生產裝置,成為發展工程塑料產業的領頭羊。但總體而言,有實力的企業進入工程塑料領域遲緩。我國石油石化行業裡有優勢的大企業正**進入工程塑料領域,據了解,吉化、燕化、石煉化等企業正在與外商洽談合作,即將進入工程塑料行業。

但也有不足的方麵。現階段,我國工程塑料技術研發還集中在將通用塑料工程化、工程塑料高性能化和低成本化方麵,對於基礎樹脂合成研究較少,造成樹脂和改性生產裝置規模小、工藝技術落後,以及品種單調、品牌少、檔次低。而企業大多利用改性造粒技術將通用塑料工程化、合金化,其產品多為通用工程塑料改性樹脂。工程塑料樹脂的工業化合成生產停滯不前,這與國內蓬勃發展的市場需求不相適應。另一方麵,對市場需求量大的中**產品,如光盤用聚碳酸酯、熱塑性聚酯彈性體等產不足需。從生產規模看,國外工程塑料年產能力*低為5萬噸,而我國大多為千噸級裝置或工業化試驗裝置,難以實現規模經濟,使得產品性能或價格都無法與進口產品競爭。在企業分布方麵,由於從事基礎樹脂生產的企業少,而從事工程塑料改性的企業多,在源頭上很大程度上製約了國內工程塑料的發展。近年來由於原料價格的上漲和可持續發展戰略的提出,尼龍和PBT使用再生料的情況較為普遍,但產品質量亟待規範。

[我國特種工程塑料研發、生產現狀]

我國特種工程塑料產業與國外的差距主要表現在產業化進程緩慢。其研究成果並不落後於****水平,但從實驗室研究走向產業化的時間卻與國外相差了幾十年。但近年來隨著我國產業化意識的增強和進程的推進,已有所改善,並參與了**合作。

[我國工程塑料行業存在的問題]

我國工程塑料行業存在很多問題,這直接製約了我國工程塑料的產業化、規模化、市場化、高效化、品牌化發展道路。一是產業化進程慢,這與我國傳統的產研分離格局和資金的投入不足有很大關係。二是科研投入嚴重不足,不能開發自主**的工藝技術。三是現有樹脂和改性生產裝置規模小,工藝技術落後,品種牌號少,檔次低;難以實現規模經濟,並且目前國內工程塑料生產裝置開工率很低,工程塑料無論是產品性能或價格都無法與進口產品競爭。四是產品種類相對集中。主要側重於該性方麵,而基礎樹脂國內牌號少,進口量大,在很大程度上製約了我國工程塑料的發展,使國內企業陷入中低檔原料價格競爭的怪圈。

另一方麵,隨著世界經濟全球化趨勢和我國加入世貿,我國經濟和行業麵臨的機會與挑戰同在。我國工程塑料業發展有點“內憂外患”,一方麵國外公司利用各種準入製度設置市場壁壘,造成不公平競爭,給仍處於發展階段的中國企業造成了不小的壓力,使國產的原料和製品處於劣勢地位;另一方麵國內中小企業居多,市場秩序混亂,缺乏相應技術標準,產品魚目混珠。這兩方麵的因素嚴重製約了行業的健康發展。而在**中求發展是工程塑料業健康發展的必由之路,這要求企業完善標準加強合作、加強聯通增強實力、強化產業鏈觀念。

同時麵臨國外的挑戰。由於看好中國國內巨大的市場需求,外國公司近來紛紛加強在中國進行本土化開發並不斷擴大生產規模。到目前為止,幾乎所有**性大企業都在國內建立了改性工廠和樹脂廠,如帝斯曼公司在江蘇江陰建設的高黏度尼龍裝置,美國Dupont和日本AsahiKaseiChemicals兩家公司組成的張家港合資企業及美國Ticona、日本Polyplastics和MitsubishiGasChemical等3家公司組成的南通合資企業建設的各2萬噸/年聚甲醛裝置(計劃還要各擴建到6萬噸/年),德國Bayer公司在上海漕涇建設的20萬噸/年聚碳酸酯裝置,日本帝人公司在浙江嘉興建設的5萬噸/年聚碳酸酯裝置和日本三菱瓦斯化學建設的l0萬噸/年聚碳酸酯裝置,德國朗盛公司在無錫建設的4萬噸/年PBT/PET裝置等。這些舉措都是跨國公司以強化市場地位、優化資源配置為目的的**化運營。大量跨國公司登陸使市場競爭進一步加劇。而國內企業在掌握工程塑料的工業化生產技術,組織大規模生產方麵尚有較長的路要走。因此,國內工程塑料行業麵臨的是日益激烈的**化競爭,這就迫使國內生產廠要整合資源,不斷提升產品技術含量,加強服務意識與市場開發力度,增加研發力量的投入,避免由於低水平的重複投入與低價無序競爭造成有限資源的極大浪費。

發展趨勢

隨著工程塑料的研製、開發和專用化的進展,其應用領域將不斷擴大,市場前景十分廣闊。行業發展出現新動向,汽車、電子電氣是工程塑料的重要應用領域。2006年工程塑料在這兩個市場獲得進一步發展的同時,整個行業的市場競爭變得更加白熱化和**化,部分加工企業的盈利能力亟待加強。其發展趨勢還主要體現在以下幾方麵:1)通用塑料工程化、工程塑料高性能化和低成本化,將成為今後發展的主要趨勢。由於采用新單體合成塑料新品種難度高、周期長、投資大、收效慢,20世紀80年代後期已呈減少趨勢,短期內難有太多新品種麵市,主要在現有的聚合物和單體的基礎上經過特種催化劑改變結構或特殊工藝來實現其在合金化、共混、改性等方向製成新品種材料,以滿足市場的不同需求。2)環境問題是科學發展觀中持續發展戰略的重要一環。今後開發產品時,不僅要考慮經濟效益,同時要考慮環境因素,必須以節能、省料和有利*為前提。另外,塑料廢棄物的有效回收利用將成為塑料工程的重要課題,特彆是工程塑料的回收利用,肯定是將來發展的一個熱點。3)聚合物改性中,納米材料的應用、液晶材料的原位複合都會給塑料行業帶來極大的影響。今後納米技術的研究是不可缺少的部分,可能會給工程塑料行業發展帶來意想不到的結果。4)工程塑料的發展,一方麵要依靠自己的力量,另一方麵也要利用國外的技術與資金,關鍵是把各方麵的力量集中起來,形成合力,才能形成較大規模的工業化生產。

技術是企業、行業發展的力量源泉,也是提高附加值的*有效手段。目前我國工程塑料技術有以下幾方麵發展趨勢。除了通用塑料工程塑料化、工程塑料高性能化、特種工程塑料低成本化、納米複合技術將給工程塑料帶來新機之外,開發新型高效助劑也是改性工程塑料的重要發展方向,改性工程塑料涉及的助劑除了塑料加工常用的助劑如熱穩定劑、抗氧劑、紫外吸收劑、成核劑、抗靜電劑、分散劑和阻燃劑等外,增韌劑、阻燃增效劑、合金相容劑(界麵相容劑)等對改性工程塑料也是非常關鍵的。另外幾種新技術的應用對工程塑料的功能化和提高其附加值、降低成本也會大有裨益:1.等離子體對高分子的表麵改性;2.微發泡注塑成型;3.夾芯成型工藝;4.納米複合材料技術;5.全生物降解塑料。對產品來說,工程塑料使用的精細化、易回收化將也是一種大趨勢。

工程塑料產業化的發展也得益於生產工藝和設備的優化。比如,一些科技含量高、性能好、價格相對適中的塑機類型,如特大型、精密、專用注塑機的良好的發展前景對工塑行業會有很好的發展促進作用。

產品**

**是一個行業、企業生生不息的不竭動力;提高我國工塑行業、企業的產品**能力對提高我國企業競爭力,創建民族品牌都是至關重要的。新品種的開發涉及到賦予材料新的性能和應用領域等。例如導電工程塑料、透明工塑、高性能工塑類油漆塗料,以及新的產品化應用等。

國外在產品研發和產業化這方麵做得比較好。例如日本推出多種新型工程塑料。2006年出光興產(IdcmitsuKosan)開發出世界水平的熱塑性耐熱透明PC樹脂“TufsctHR”,用於光學和電子材料。該產品耐熱溫度超過250℃。玻化溫度為150-270℃。易格斯新近推出了一款可完全拆卸的工程塑料基座軸承。其免潤滑軸承的兩個部分(即外殼和球形帽)可以用手方便地拆開,大大節約了安裝時間,而且更加方便。用於靜態大負載的新型工程塑料基座軸承比不鏽鋼軸承輕五倍。另外,與鋼材不同這種工程塑料軸承還能有效減小振動。與所有“igubal”高性能工程塑料軸承一樣.這款基座軸承也具有乾運行,免維護的優點。這種工程塑料基座軸承已經可以現貨供應。典型應用包括傳送帶及物料輸送係統.同時還包括一些其它領域,如外部百葉窗、遊泳池設備、汙水處理廠和太陽能發電廠等。日本專門成形塑料材料的大成塑料公司開發出新的金屬與工程塑料一體成形技術,此技術是把用於鋁與工程塑料接合的納米成型技術(NMT)擴大到應用於銅,鎂合金等,期待應用在各種散熱用材料。NMT是將鋁薄板與PBT、PPS等工程塑料一體化的技術,即把鋁表麵的鏽,油脂去除後,用獨特的溶液進行表麵處理,賦予鋁材料20~30nm的小孔,然後將鋁材料放入模具內進行射出成形,使樹脂進入小孔中而固化,因此有強固的接合作用,具有能夠把螺絲與外殼一體成形的優點。這種材料具有遮蔽電磁波及輕量化的功能,預料不久將在移動電話、PDA、筆記本電腦等便攜式電子產品中得到應用。目前除了Sony公司的DataProjecor已經采用外,國內外的家電、汽車等也有許多公司正在接洽中。

[發展建議]

“十一五”強調要以“科學發展觀”統領全局。企業要轉變發展觀念,**發展模式,使增長方式由粗放型向集約型轉變。這意味著要從過度依賴資金、自然資源和環境的投入,以量擴張實現增長,轉向依靠提高勞動生產率和技術進步,提高效率獲取經濟增長。企業必須以市場為導向,加大科技投入,加強產、學、研合作,形成有利於技術**和科技成果轉化的有效運行機製。要開發有自主知識產權的新產品,加強引進**設備的消化吸收和**工作,提高塑料機械及成套設備的整體水平。加強應用研究,開發適銷對路的新產品,開拓新的應用領域,努力提高塑料對金屬的使用比例,加快“以塑代鋼”、“以塑代木”的步伐,從而節省資源與能源。並且,要重視塑料生產、使用過程中的三廢汙染問題,利用新技術搞好*治理;加強對廢舊塑料的回收利用,做到經濟、社會、環境協調發展。此外,要加強**間的技術交流與合作,采用新的生產方式和經營管理模式,擴大市場占有率。

實現我國工程塑料業的快速發展必須抓住機遇科學發展。目前,國內樹脂合成力量正在增強,具有塑料改性、助劑、塑機模具、加工應用等完整的產業鏈及相應的基礎。但是,技術裝備水平相對較低,缺乏自主核心技術,產品結構不夠合理,專用料比例低,中低檔產品偏多。另外,經營處理水平和勞動生產率不高,產業集中度低,區域發展不平衡。因此,建議依靠技術進步提高裝備水平,加快結構調整,促進行業發展。

中國塑料加工工業協會改性塑料專業委員會透露,“十一五”期間改性塑料行業的發展重點是通用塑料的工程化和工程塑料的高性能化。業界專家也建議,我國發展工程塑料產業,應緊緊圍繞市場需求,依托國內已有的自主技術,在中**尋求突破。即今後我國工程塑料的發展應優先瞄準中**市場,同時實力企業應成為產業投資主體。另一方麵國內巨大的市場需求為國內企業趕超**巨頭提供了可能。我國發展工程塑料不能走國外的老路,應瞄準中、**市場,從以下幾個方麵致力於縮小與國外的差距。一是加強**間的交流與合作。二是堅持樹脂、改性一體化的發展模式。工程塑料具有產量噸位較小、品種牌號較多、客戶要求苛刻等特點,適合原料、樹脂、改性合金一體化發展。一般靠改性合金料打開市場,實施“後推戰略”發展樹脂生產。有實力的公司要立足自有原料,降低生產成本。樹脂合成企業必須重視延伸產業鏈,開發專用料和共混合金化,並創立自己的品牌,以掌握市場主動權。三是拓寬發展空間。在樹脂合成方麵,進一步深入開發研究,提高工藝技術水平,實現規模生產。PA、PBT、POM和ABS在新建、改擴建過程中,要注意采用新技術和引進國外**工藝,技術水平與裝置規模應力求與國外接軌,生產規模分彆不小於5萬噸/年、5萬噸/年、4萬噸/年和10萬噸/年(本體法除外)。抓好應用研究與市場開發工作,同時加強國內原材料的配套供應能力,如己內酰胺、1,4-丁二醇、雙酚A、碳酸二苯酯、對二氯苯、丙烯腈、己二腈等樹脂單體。

我國石油石化行業裡的大企業可以**進入工程塑料領域,發揮技術、人才、資金、原料、營銷等多方麵優勢,以確立我國在世界工程塑料領域中的地位。有實力的大企業進入工程塑料產業,可以增加研發投入,產學研結合,自主開發,自主**,增強企業核心競爭能力,擴大市場占有率,還可以節約資源能源,建立和諧發展機製,防止低水平重複建設,防止無序競爭。現有的中小企業則可在自願原則下組建企業戰略聯盟,發揮各自優勢,也可以通過兼並、資產重組,形成一些具體產品的龍頭企業。

加快我國工程塑料的工業化開發,是當前國內發展工程塑料的主要關鍵,主要應從以下幾個方麵進行:(一)政策扶持;國家應采用特殊的優惠政策扶植國內建設自主知識產權的工程塑料生產建設裝置,包括投資、貼息及稅收等方麵的傾斜。(二)結合國外經驗建設大型裝置;國內有一些工程塑料的小型生產裝置,企業已掌握生產技術,或已有小試的科研成果,但缺乏工業化的技術。完全依靠自己的力量來解決產業化問題,時間較長,不能滿足需要。可以考慮利用國外的工業化開發資源,同國外有經驗的工程公司合作,用我們自主開發的技術,結合國外工程開發的經驗,直接建設大型的生產裝置。(三)成立專項資金;國家有關部門應集中成立工程塑料專項開發基金,集中力量,加大力度,支持工程塑料的科研開發。並在政策法規上做好知識產權的保護及對主要***的獎勵。

總之,工程塑料產業是技術密集形產業,集合了聚合技術、改性合金化技術、工程設計放大技術、加工應用技術等多種**技術,集中體現了一個國家在新材料領域的技術發展水平,國內大中型企業要想在競爭激烈的工程塑料市場爭得一席之地,就必須堅持高起點、高質量、高水平發展,重視產業鏈的延伸,走原料開發、樹脂合成與改性一體化路線,加大投資力度,瞄準高中端市場。提高自主**能力,轉變經濟增長方式,發展循環經濟,走新型節約化道路,將成為工程塑料行業今後發展的主要戰略目標。

[發展前景]

工程塑料是當前塑料工業中發展*快的品種,我國擁有世界上*大的工程塑料潛在消費市場,為工程塑料提供了極好的發展機遇,相關企業要好好把握這一機遇。我國工程塑料的製造能力正在迅速增強,通過爭取國家政策支持、加強自身實力,多方共同努力解內憂除外患,將會進入一個更快速的發展階段。工程塑料新品不斷增加,在不斷開拓應用領域,並由於生產裝置的擴大和生產效率的提高,成本逐漸降低。未來數年內工程塑料市場需求量還將持續快速地增長,我國的工程塑料產業將步入產需兩旺的佳境。同時預計到“十一五”末期將達到以下目標:1)原料樹脂需求增長。PA樹脂50萬噸、PC樹脂150萬噸、POM樹脂30萬噸、PBT樹脂20萬噸、PPO樹脂5萬噸、特種工程塑料樹脂3.3萬噸,工程塑料總需求量266萬噸。到2010年國內(包括外資公司)五大工程塑料樹脂和ABS樹脂生產能力分彆達到130萬噸和360萬噸,產量分彆達到90萬噸和300萬噸,國內工程塑料改性能力240萬噸,產量預計可達160萬噸,市場占有率分彆達到43%、70%和83%;工程塑料原料樹脂產值250億元,改性工程塑料產值500億元,加上配套的助劑、加工機械、模具製造等,形成1000億產值的工程塑料生產體係。2)工程塑料產業基本建立,**競爭能力提高。扭轉過分依賴海外進口的被動局麵,同時一些樹脂和改性產品出口參與**競爭,工程塑料行業成為我國石油和化學工業結構調整中新的經濟增長點;中國的工程塑料出口量達到總產量的10%,國內樹脂自給率達到40%。

目前國內部分優勢企業在共混改性、塑料合金、無鹵阻燃、納米複合材料、多功能*稀土助劑和部分特種工程塑料的研製開發方麵,不但具有技術優勢,還享有自主知識權,並實現了工業化生產,甚至部分產品與技術還遠銷海外**國家,這樣的企業應重點大力扶持,充分發揮他們的技術優勢和產品優勢,加強宣傳推廣,擴大應用領域,提高國內企業的市場占有率。

目前社會正朝著注重*、**、健康的方向發展,節能與*成為汽車工業的兩大課題。輕量化、舒適化、節能化是汽車發展的*新趨勢,這一趨勢加速了汽車塑料化的進程。國內汽車零部件的加工水平正在迅速提高,新的加工設備、加工工藝被大量地采用,從而使工程塑料的應用水平和用量得以不斷地提升。今後工程塑料行業不再隻是單純迎合汽車工業的發展,而是作為參與者要在汽車工業發展中發揮更重要的作用。電子電氣向來是工程塑料的主要應用領域,其消耗量占到總用量的40%以上。隨著中國電器產品出口量的逐年增加,工程塑料的用量呈上漲趨勢;中國是世界製造業大國,儘管國內產品的技術含量和附加值都還很低,但這並不影響製造業對工程塑料的巨大需求,特彆是迫於成本壓力,市場對材料本土化的要求越來越明顯,這為工程塑料提供了廣闊的應用前景。

通用工程塑料分類介紹

聚酰胺(PA)

聚酰胺(PA)密度小、抗拉強度高、衝擊韌性優異,耐磨、自潤滑性好,但易吸水變形;其具有剛柔兼備的性能而贏得人們的重視,加之加工簡便且效率高、比重輕(隻有金屬的1/7)、可以加工成各種製品來代替金屬。聚酰胺在汽車工業的消費比例*大,大約每輛汽車消耗尼龍製品達3.6~4千克,其次是電子電氣。其在汽車及交通運輸業主要用於生產汽車零部件,其典型製品有風扇葉片、各種儀表板、汽車電器儀表、冷熱空氣調節閥、空氣濾清器等。在電子電器方麵主要用於錄音機、錄像機、攝像機、DVD、OA設備的機芯/骨架/支撐件等家用電器及小家電等,以及製造機床電器、泵葉輪、閥座、襯套、軸承、齒輪、傳動輪以及電纜架、電纜護套,變壓器骨架、固定夾、保險盒、空氣開關、接插件、各種線圈骨架、各種電動工具外殼和內部構件等。

目前世界PA總生產能力約為450萬t/a,需求量達到350萬~360萬t/a,用於增塑劑占57%、醇酸樹脂占17%、不飽和樹脂占17%。而工程塑料所占比例較小。近年來我國改性PA發展很快,但整體生產水平低,產量少,高附加值、功能化、專用化PA品種少,難以滿足市場需求,每年需大量進口。2006年,中國尼龍進出口貿易恢複平穩增勢,增速較2005年明顯回落。2006年用作工程塑料的尼龍在26萬噸,其中PA6占65%,PA66占27%,長碳鏈尼龍和耐高溫尼龍占8%。PA發展應立足高起點、大規模,考慮技術引進或大規模生產裝置引進。今後國內PA的消費熱點依舊是汽車工業,因此要有針對性地開發汽車用改性PA。

由於受到來自於中國以及亞洲其他國家需求增加的推動,宇部實業公司已經宣布對位於泰國的尼龍6聚合裝置進行擴能。本次擴能產能將增加5萬噸,新產能將於2009年10月投入生產。宇部位於泰國的己內酰胺工廠將為新產能提供原料。宇部公司預計尼龍6切片在中國以及亞洲其他國家的年需求增長將接近10%。宇部公司的錦綸6切片主要用於工程塑料,目前的總產能為10.5萬噸/年。其中位於日本的裝置的產能為6萬噸/年,位於泰國和西班牙的產能分彆為2.5萬噸/年及2萬噸/年。

我國目前生產的主要品種有PA6、PA66、PA1010、PA1110、PA1111等。中國神馬集團是我國PA產業的龍頭企業,其投資15億元的20萬t/a尼龍66鹽成套項目於2005年12月開工建設,項目建成後該公司尼龍66鹽的產能擴大到30萬t/a,生產規模升至世界第四位。目前上海傑事傑、溫州俊爾及山東兗州礦務局正在開發新型耐高溫PA和長碳鏈PA,以替代進口。

從全球來看汽車是PA的*大消費市場,PA合金和共混材料應用*多的行業也是汽車工業。幾十年來,PA已成功地取代金屬用作汽車內飾件、外飾件、車體和機罩下部件。中國工程尼龍的消費結構為電子電器34.8%,汽車25.1%,機械工業13%,日用五金6.5%,單絲、棕絲4%,尼龍粉末3.1%,尼龍薄膜3.6%,其它9.9%。預計今後幾年隨著汽車工業的飛速成展和零部件國產化進程加快,用於汽車和體育健身器材的PA會有大幅度的增長,年增長率可達15%~20%。

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圖4 近年來我國工程塑料PA消費/進口/自產量比較聚碳酸酯(PC)

聚碳酸酯(PC)具有突出的抗衝擊性能、耐蠕變、尺寸穩定性好、耐熱、介電性能優良、吸水率低、無毒,在五大工程塑料中**具有良好透明性,也是近年來消費增長速度*快的通用工程塑料。其雖為熱塑性樹脂,但既具有類似有色金屬的強度,同時又兼備延展性及強韌性,它的衝擊強度極高,用鐵錘敲擊不能被破壞,能經受住電視機熒光屏的爆炸,並且透明度又極好,並可施以任何著色;缺點是不耐溶劑,易產生應力開裂。PC廣泛應用於汽車、電子/電氣、建築、辦公設備、包裝、運動器材、醫療保健、非一次性飲用水桶和食品容器等領域,其主要包括各種**燈罩、信號燈,體育館、體育場的透明防護板,采光玻璃,高層建築玻璃,汽車反射鏡、擋風玻璃板,飛機座艙玻璃,摩托車駕駛**帽等。用量*大的市場是計算機、辦公設備、汽車、玻璃和片材替代品,CD和DVD光盤是*有潛力的市場之一。隨著改性研究的不斷深入,PC正迅速拓展到航空航天、計算機、光盤等高科技領域。隨著PC合金材料的研究不斷進展,將給PC在寬波透光的光學器械、阻燃*的通信電器、表麵金屬化的汽車部件、低殘留有害物的儀器、防開裂脆化的醫療器械等領域的應用帶來良好的市場前景。

美國、西歐、日本的PC產能約占世界總產能的90%。拜耳與上海氯堿化工組建的合資企業投資5.6億美元正在上海化學工業園建設PC裝置,一期工程10萬t/a於2006年二季度完工;二期將擴建至20萬t/a,2007-2008年建成。帝人公司在嘉興的5萬t/aPC裝置於2005年5月投產,目前已達到滿負荷運轉,計劃2007年形成10萬t/a的生產規模。旭化成在大連的項目和三菱在上海的PC項目都在實施中;藍星公司建廠計劃也在逐步落實。我國重慶長風化工廠光氣法聚碳酸酯小生產裝置(3000噸/年),幾年來生產情況一直不錯。中藍晨光化工研究院開發了酯交換法生產聚碳酸酯的技術,目前還隻在進行擴大至萬噸裝置的建設。此外,國內還有一些企業與國外合作或采用國產化技術建設規模化聚碳酸酯生產裝置,因此未來幾年我國聚碳酸酯生產將步入新階段,2006年國內生產能力增至約25萬噸/年左右,2010將達到50~60萬噸/年。針對我國聚碳酸酯潛力巨大市場,國外有名的聚碳酸酯公司不僅在我國合作建設生產裝置,還在中國台灣、韓國、新加坡、泰國等國家和地區建設規模化裝置,相對多裝置投資是針對我國市場的。

PC是工程塑料中消費增長率*高的,連續8年增長率超過了40%,未來其消費需求仍將保持15%-20%左右的高速增長。隨著光盤、建材和包裝市場的快速發展,2006年國內PC的消費量約在82萬噸左右,2010年將達140萬t。即使國內及合資企業擬建PC項目全部按計劃投產,供需缺口依然很大。2006年中國PC出口18.5萬噸,同比增長40.4%,進口90萬噸,同比增長23.1%。從出口流向看,亞洲為中國PC出口主要集中地,占全部出口量的99%。其中,中國香港作為主要轉口地成為*主要出口市場,2006年內地共向香港出口PC15.5萬噸,同比增長34.5%,占全部出口量的84%。從進口來源地看,中國PC進口相對分散,國貨出口複進口所占比重較大,且增長迅速。泰國、新加坡、日本、韓國和中國台灣省是中國進口PC主要產地。國貨出口複進口量僅低於自泰國進口量,同比快速增長58.5%,占全部進口量的13%。中國PC進出口貿易主要集中在廣東、上海和蘇浙地區。其中,廣東、上海、浙江為中國PC出口主要貨源地,廣東、上海為主要進口目的地。2006年,自廣東、上海和浙江出口PC分彆為10萬噸、5萬噸和3.3萬噸,同比分彆增長8.6%、169.9%、68.3%,占全部出口量的98.7%;廣東、上海進口量分彆為48.6萬噸和22.2萬噸,同比分彆增長15%、49%,占全部進口量的34以上。從企業類型看,外商投資企業是中國PC進出口貿易主力軍,且均保持快速增勢;國有企業進出口均出現回落。2006年,外商投資企業出口PC達16.3萬噸,同比增長50.6%,占同期出口總量的87.6%;進口62.9萬噸,同比增長29%,占同期進口總量的70%。國有和私營企業分彆出口8364噸和8568噸,同比分彆增長146.4%和39.1%;進口11.5萬噸和14萬噸,同比分彆減少0.5%和增長30%。

中國聚碳酸酯消費結構大致為:電子電氣(包括計算機配件)占42%,中空陽光板26%,光盤13%,飲用水桶和食品容器10%,複合材料和汽車工業等領域10%。今後幾年中國原有的主要消費領域仍將繼續保持高速增長勢頭,計算機和家用電器持續增長,該領域未來對聚碳酸酯的年均增長率約為10%~12%;鐵路、公路、機場及城市建設對中空陽光板需求依然強勁,預計未來對聚碳酸酯的需求年均增長率為10%~15%;未來幾年光盤對聚碳酸酯需求仍將保持20%以上高速度增長;而未來汽車工業將是主要拉動力。

目前全球聚碳酸酯應用已向高功能化、專用化方向發展。聚碳酸酯生產工藝進展主要發展趨勢是開發非光氣合成工藝以替代目前主要合成工藝界麵縮聚光氣法,GE塑料和拜耳公司都開發各自的非光氣法生產技術並推向工業化生產,此外旭/奇美、三菱化學/三菱瓦斯、帝人公司、LG化學公司均開發出非光氣工藝技術,正在建設或計劃建設非光氣法聚碳酸酯裝置,非光氣法路線將成為未來聚碳酸酯的主要生產路線。鑒於我國聚碳酸酯生產能力和市場需求均呈現快速發展局麵,其中*為關鍵的是加快聚碳酸酯的應用研究。首先國內生產企業應充分利用國內生產能力增加和在塑料改性及塑料合金方麵積累的經驗,加快聚碳酸酯合金等複合材料開發、生產及應用;其次應緊跟**發展潮流,加快聚碳酸酯應用範圍和消費領域的拓展。還要加快國產化技術產業化進程,例如我國萬噸級酯交換法聚碳酸酯生產技術成為非常具有前景的綠色生產工藝,國內應多方協作推進產業化進程。另外國內生產企業應避開盲目引進和建設聚碳酸酯裝置,由於國內目前技術水平與國外相比仍有較大差距,現有的中小型生產裝置應加快技術引進,邊生產邊消化吸收,不斷做大做強,同時配套生產一些聚碳酸酯複合材料,建立自己銷售網絡,形成具有特色的聚碳酸酯加工應用企業。

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圖5 近年來我國工程塑料PC消費/進口/自產量比較聚甲醛(POM)

聚甲醛(POM)被譽為“超鋼”,這是由於它具有優越的機械性能和化學性能。POM為乳白色不透明結晶型線性熱塑性樹脂,具有較高的彈性模量,很高的剛性和硬度,比強度和比剛性接近於金屬,且磨擦係數小、耐磨耗性能突出、尺寸穩定性好,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。主要用於電器、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;以及許多金屬和非金屬材料所不能勝任的材料,比如各種精密度高的小模數齒輪、幾何麵複雜的儀表精密件、自來水龍頭及煤氣管道閥門;我國在農業噴灌機械上應用聚甲醛,可以節省大量銅材。POM生產的汽車部件質輕、噪聲低,成型裝配簡便,因此在汽車工業獲得越來越廣泛的應用,將伴隨我國汽車工業的發展而平穩增長。POM適合製造汽車用輸油管、動力閥、萬向節軸承、馬達齒輪、曲柄、把手、儀表板、汽車窗升降機裝置、電開關、**帶扣等部件。而製造軸套、齒輪、拉杆、滑塊等耐磨零件是改性POM的強項,這些部件對金屬磨耗小,減少了潤滑油用量,增強了部件的使用壽命,因此可以在這些領域廣泛替代銅、鋅等金屬。

Ticoma公司是****大POM生產廠商,市場占有率40%,美國杜邦則位居次席,這兩大公司囊括了70%的北美及西歐市場。全球POM市場已供過於求,然而中國市場卻供不應求,國內嚴重依賴進口。2002-2004年我國POM消費量分彆為13.0萬t、15.9萬t、18.7萬t,同期進口量為13.5萬t、15.1萬t、18.8萬t;同期出口量為0.9t、0.9t、1.5t。日本旭化成(Asahi)和美國杜邦公司各出資50%,在江蘇張家港市建設POM生產廠,2004年6月一期工程2萬t/a正式投產,二期工程將擴大為6萬t/a。日本寶理塑料(Polyplastics)、三菱化學公司(MitsubishiChemical)和美國Ticona合資在江蘇南通興建的6萬t/a的工廠,已於2005年10月投產,成為亞洲*大的POM廠。我國雲天化計劃分幾步將產能擴至9萬噸;新疆聯合化工、藍星公司也都有計劃在近幾年中建立POM生產裝置。

未來幾年,中國POM市場需求強勁,預計其需求增長率將高達6%-7%。2006年POM的消費量超過22萬噸,預計2008年我國需求將達到27.2萬噸;目前國內產能僅為11萬噸,產品價格穩定。但隨著國外在華建廠和我國自謀發展,2010年國內有可能達到產需平衡。2006年,中國POM出口3.3萬噸,同比增長52.8%,進口17.2萬噸。中國香港地區作為主要轉口地成為*主要出口市場,2006年內地共向香港出口POM2.3萬噸,同比增長87.5%,占全部出口量的71%。從進口看,中國台灣省、日本、韓國為中國進口POM主要產地。另外,國貨出口複進口在進口總量中所占比重較大,且增勢迅猛。江蘇和廣東分彆是中國POM*主要出口貨源地和進口目的地。2006年,自江蘇出口POM2.3萬噸,同比增長100%,占全部出口量的71%;廣東進口POM10.7萬噸,占全部進口量的62%。從企業類型看,外商投資企業是中國POM進出口貿易尤其是出口主力軍,並保持出口快速增勢,進口小幅增長。2006年,中國POM幾乎全部自外商投資企業出口,出口近3.2萬噸,同比增長52.8%,占全部出口量的98%;進口9.5萬噸,同比小幅增長1.95%,占同期進口總量的55%。國有和私營企業分彆進口4.6萬噸和2.6萬噸,同比分彆增長146.4%和39.1%。

世界範圍內POM在汽車工業中的應用比率約占40%,一般工業用途占15%,消費產品占15%,水管零件及灌溉係統占10%,一般用具占8%,電氣及電子用品占5%。近年來中國POM的市場應用主要集中在電子電器消費,高達50%以上,單項消費量超過了發達國家。在汽車工業消費約占10%,但隨著近年來中國汽車工業的飛速發展,這一消費結構正在發生變化。目前汽車工業的實際消耗已經超過了上述比例。2006年我國POM消費領域主要集中在電子電氣和日用消費品方麵,其中電子電氣約占45%、日用消費品占20%、汽車工業占15%、機械占8%、其它占12%。

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圖6 近年來我國工程塑料POM消費/進口/自產量比較熱塑性聚酯(PBT/PET)

熱塑性聚酯(PBT、PET、PEN等)是由飽和二元酸和二元醇經縮聚反應製得的線性半結晶聚合物。聚對苯二甲酸丁二醇酯(PBT)是一種熱塑性半結晶聚酯,是*堅韌的工程熱塑材料之一,也是通用工程塑料中工業化*晚而發展*快的一個品種。非增強型的PBT與其它熱塑性工程塑料相比,加工性能和電性能較好。PBT具有優良的綜合性能,例如良好的機械強度、加工性能,突出的耐化學性能、熱穩定性、電絕緣特性,吸濕特性很弱和性價比優異,其在很廣的環境條件下都有很好的穩定性。其玻璃化溫度低,加工周期短。主要用於PBT改性、PBT抽絲、拉膜、光纖護套等領域,在增強改性後可廣泛應用於汽車製造、電子電氣、儀表儀器、照明用具、家電、紡織、機械工業和通訊等領域,其典型方麵用作家用器具(食品加工刀片、真空吸塵器元件、電風扇、頭發乾燥機殼體、咖啡器皿等),電器元件(開關、電機殼、保險絲盒、計算機鍵盤按鍵等),汽車工業(散熱器格窗、車身嵌板、車輪蓋、門窗部件等)。國內電子行業用量約占總消費量的62%,主要用於接插件、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。由於PBT的高絕緣性及耐溫性,可用作電視機的回掃變壓器、汽車分電盤和點火線圈、辦公設備殼體和底座、各種汽車外裝部件、空調機風扇、電子爐灶底座、辦公設備殼件。PET作為一種質優價廉的電絕緣材料,廣泛用於電動機、變壓器等部件。PET膜廣泛用於電線電纜的包繞材料,製作錄音磁帶、錄像磁帶、電影膠片、X光片等的基材。此外,PET膜表麵真空鍍箔後是良好的電子零件的氣密性包裝材料和電磁波屏蔽材料。PBT/PET性能優良,加入30%玻璃纖維,PBT樹脂可長期用於高溫下尺寸穩定性要求高的電子電器零件。PBT因擊穿電壓高而適於用作耐高電壓的零部件;因其熔融流動性好,易於加工結構複雜的電子零件,如集成電路的插座、印製線路板,角形連接器、接線柱、電動機罩蓋等。在汽車製造領域,PBT占消費結構的20%左右,廣泛用於生產保險杠、化油器組件、擋泥板、擾流板、火花塞端子板、供油係統零件、儀表盤、汽車點火器、加速器及離合器踏板等部件,PBT用於汽車發動機係統配件的生產得歸功於其由於PBT對汽油、發動機油的耐受性好。

非增強型PBT的張力強度為50MPa,玻璃添加劑型的PBT張力強度為170MPa。玻璃添加劑過多將導致材料變脆。PBT的結晶很迅速,這將導致因冷卻不均勻而造成彎曲變形。對於有玻璃添加劑類型的材料,流程方向的收縮率可以減小,但與流程垂直方向的收縮率基本上和普通材料冇有區彆。GE公司的PBT/PC合金,商品名為xenoy1731,耐熱性好,耐應力開裂,具有優良的耐磨、耐化學腐蝕性,低溫衝擊強度高,易加工和塗飾性好,主要應用於**轎車保險杠、車底板、麵板和摩托車護板等。

PBT性能優良,需求高速增長。目前全球共有40多家公司生產PBT樹脂,由於其具有綜合性能優良,原料來源豐富、設備投資少、生產工藝成熟、能耗較低等特點,近20年來的生產增長率一直保持較高水平。2004年全球PBT樹脂的總消費超過60萬t,總產能約80萬t/a。我國是PBT消費大國,但工業化水平較低,目前為止還冇有大規模的工業化生產,難以滿足市場需要,每年都要進口數萬噸。其中2001~2005的年均需求分彆為2.2萬噸、2.8萬噸、4萬噸、5萬噸和6萬噸,06年的需求預計在7萬噸左右,年均複合增長率20%以上,2010年需求將達15萬噸。目前國內生產企業較少,主要有星新材料南通星辰合成材料廠和中石化儀化集團合成塑料廠,二者合計產能4萬噸,占國內產能的90%,但由於相關上遊原料配套產業,尤其是BDO(1,4-丁二醇)產業發展不充分,企業的生產成本居高不下,產品價格又受到進口產品的擠壓,實際開工率很低,近60~70%的產品依賴進口。儀征化纖的6萬噸/年PBT樹脂項目處於審批階段,預計2008年初投產,南通星辰6萬噸/年PBT樹脂項目計劃2008年投產。藍星集團(目前其股份部分被星新材料收購,星新材料目前PBT產能2萬噸,在建產能6萬噸,08年的總產能將達8萬噸)和台灣長春公司都有建設5萬噸/年PBT樹脂生產裝置的計劃,加上現有裝置,預計2010年產能可達20萬噸/年左右,屆時國內PBT樹脂供求將基本平衡。由於原料價格高和國外的傾銷給PBT生產商帶來了很大的壓力,隨著國內反傾銷的進行,PTA、BDO等上遊原料配套產業的快速發展以及需求的快速增加,未來PBT價格將走高,中國PBT行業將走出低穀,迎來一輪發展良機。國內PBT樹脂需求量呈快速增長趨勢,預計2005年-2010年我國PBT年均需求增長率高達10%-12%,高於世界平均增長率。今後幾年,隨著汽車電器國產化程度的提高,PBT在汽車上的應用會有較大幅度增長,預計PBT的消費增長率會超過15%。

PET工程塑料目前幾個應用領域的消費比例為:電子電器26%,汽車22%,機械19%,用具10%,消費品10%,其它為13%。目前PET工程塑料的總消耗量還不大,僅占PET總量的1.6%。加入世貿組織以來,中國PET產業飛速發展,進出口貿易格局發生巨大變化,出口量迅速擴大。2006年,在2005年出口迅猛增長基礎上繼續保持增長,出口量達77.1萬噸,為進口量的3倍多。

PBT/PET兩者工程塑料用量大約在14~15萬噸。

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圖7-1,2 近年來我國塑料PBT/PET消費/進口/自產量比較
(注:圖中顯示為PET樹脂量)(改性)聚苯醚(PPO/MPPO)

聚苯醚(PPO)樹脂具有優良的物理機械性能、耐熱性和電氣絕緣性,且吸濕性低,強度高,尺寸穩定性好,高溫下耐蠕變性是所有熱塑性工程塑料中*優異的。改性聚苯醚在電子電氣及家用電器、辦公自動化機械、汽車等運輸機械、電訊、建材、航空及**等領域具有廣泛的用途,成為發達國家的核心材料壟斷戰略之一。其比重輕,玻璃化溫度高,耐水性、電性能**,本身是自熄性材料,介電損耗低,適合做高頻絕緣材料。其在汽車和電子電器領域與前麵所述的PBT產品具有相互替代性。在電子電氣領域主要用作電視機調諧片和偏轉係統元件、彩電回掃變壓器骨架/外殼/屏蔽罩、筆記本電腦的接插件、變壓器零件、微波絕緣件、線圈芯、控製軸、高頻印製電路基板、繼電器、電傳終點設備的連接器、薄膜電容器、可變電容等元器件;還大量用於製作空調器、乾燥機、視頻錄像機、磁帶錄音機、電扇,以及洗衣機壓縮機蓋、吸塵器機殼、咖啡器具、頭發定型器、按摩器、微波爐器皿等家電器具方麵。在汽車工業,MPPO主要用於製作一些薄壁的複雜硬質結構件,如儀表盤骨架等。如PPO/PS合金適用於潮濕、有負荷和對電絕緣要求高、尺寸穩定性好的場合,而且其加工性良好,適合製造汽車輪罩、前燈玻璃嵌槽、尾燈殼等零部件,也適合製造連接盒、保險絲盒、斷路開關外殼等汽車電氣組件,即汽車機罩下部件和電子接插件等。中國MPPO在不同行業的應用比例為:電子電器行業63%,汽車行業16%,機械行業約4%,輕紡行業2%,其它15%。

由於非合金化的PPE樹脂加工性能差,需要在高溫條件下加工,改性PPE合金的加工性能得到改善,目前PPE合金已發展成具有數百個牌號係列的工程塑料品種。現在世界PPE消費市場上銷售的幾乎都是合金化PPE產品,其中摻混樹脂用量通常控製在30%~70%,PPE樹脂的平均含量約為45%。

從規模、產量與市場占有情況來看,GE公司一直占主導地位,約占全世界的80%。目前世界範圍內PPO及MPPO的需求在60-70萬噸,在國外已進入成熟而穩定的發展階段,今後幾年,全球MPPO的需求量將以7%-10%的年均增長速度發展。我國PPO供需缺口巨大,PPE(聚苯醚)及其合金的年消費量超過10萬噸,全部依賴進口,未來國內市場需求年均增速預計在20%以上。與其他4種通用工程塑料相比,我國PPO及MPPO與世界發達國家的技術水平差距*大,也是我國五大工程塑料行業中**冇有國產化的化工新材料,核心技術亟待突破。目前國內有北京市化工研究院、上海合成樹脂研究所等3-4家單位采用進口PPO開發與生產MPPO,但由於PPO原料樹脂的限製,各公司產量都不超過500t。但是2002-2004年我國MPPO消費量為1.8萬t、2.4萬t、3.3萬t,2005年消費量達到4萬t左右,2006年,我國MPPO的市場年需求約4.6萬噸,未來幾年的需求增速將超過15%,預計2010年需求將達到8.4萬噸。目前我國PPE及其合金的年消費量超過10萬噸,未來國內市場需求年均增速預計在20%以上。由於供需之間缺口巨大,主要依靠進口。因技術壁壘很高,國內產能嚴重不足。星新材料前不久從母公司收購的原藍星公司旗下山西芮城項目擁有1萬噸PPE和1.8萬噸改性PPE生產線各一條,裝置於06年9月投產,目前開工率70%左右,後續公司將根據情況適時擴產以滿足國內不斷增長的需求。國內發展PPO產業,應先解決“瓶頸”問題:⑴要結合有實力的投資主體解決PPO合成技術難題;⑵以市場需求與技術**為前提,開發MPPO關鍵改性技術;⑶重視MPPO的成型技術與應用,開發新一代功能化產品。

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圖8 近年來我國工程塑料MPPO消費/進口/自產量比較特種工程塑料概況

[概念、應用、類彆]

特種工程塑料是由冷戰時期軍備競賽的社會需求所推動發展起來的新一代高性能高分子材料,早期曾被稱為耐高溫高分子材料,目前通常稱為特種工程塑料(SuperEngineeringPlastics)或高性能聚合物(HighPerformancePolymer)。所謂特種工程塑料,是指繼普通塑料、工程塑料之後發展起來的一類新型高性能高分子新材料,其具有其它材料無法兼具的諸多特性,如耐高溫、耐疲勞、耐腐蝕、耐磨損、耐輻照、高強度、高韌性、電性能優異、尺寸穩定性好等,無論對國防**、航空、航天、造船等領域,還是對電器、電子/通訊、汽車、醫療器械、石化等軍民兼顧領域的高新技術的發展,都是不可或缺和**性的材料。自60年代的聚酰亞胺(PI)問世開始到80年代初的PEEK實現商品化的近二十多年間,所開發成功並產業化的主要品種有:1.聚酰亞胺(PI);2.聚酰胺酰亞胺(PAI);3.聚醚酰亞胺(PEI);4.聚芳酯(U-polymer);5.聚苯硫醚(PPS);6.聚碸(PSF)7.聚醚碸(PES);8.聚醚醚酮(PEEK)等。

[性能]

關於特種工程塑料,與其它兩類材料相比主要特點可概括如下:1)物性方麵:a.耐熱等級高(一般定義為UL溫度指數在150℃以上);b.力學強度大(一般為通用塑料的2~4倍);c.綜合性能優異(如耐輻射、耐高溫、耐候)。2)加工工藝方麵:a.加工溫度高(一般在300~400℃);b.注射壓力大(一般需要120MPa~160MPa);c.模具必須加熱(與通用塑料的冷卻正相反);d.以熱流道為佳。3)附加值高(一般每噸在1~10萬美元之間,為通用塑料的幾十倍)。4)市場開拓的誘導期長。5)各品種多為幾家大公司所壟斷生產供應。

表2特種工程塑料特性及用途
newmaker.com[市場]

特種工程塑料性能更加優越、獨特,但目前尚未大規模生產,用途相對較窄。這些材料主要應用在電子電器、汽車工業、**產品和航空航天等行業領域。經過歐美等國先後大投入研究和開發,現已研發的品種約有幾十個,但*終作為材料實現產業化的不足10個。目前應用麵*廣、規模*大的品種是聚苯硫醚,以美國的菲利浦公司和日本的吳羽公司等為主,已形成三萬噸以上的規模。從而使價格也比其它品種有大幅度下降。而其中後期開發成功的PEEK樹脂,目前市場規模*小,在2000t/y左右,而售價也*高,日本市場為13000日元/Kg(約合118美元/Kg)。需要特彆指出的是,由於此類新材料特殊的**背景,從上世紀80年代問世起,西方就將其列為戰略物資對我國封鎖和禁運。但近年來國內特種工程塑料需求量增長速度很快。

[我國對特種工程塑料發展現狀]

我國對特種工程塑料的實驗室研究和開發並不比西方落後,但我國的產業化進程緩慢。國外已產業化的近10個特種工程塑料品種,我國幾乎都掌握了製造技術,而且均為自主**研發和擁有**,並有7個都早已完成了實驗室研究,可除了其中一種聚苯硫醚材料可以稱得上初步產業化外(四川華拓已建成了1000t/y的裝置,5000t/y規模也即將動工),其他品種與產業化都相距甚遠。以聚酰亞胺為例,美國Dupont公司1960年開始有商品問世,國內科學院的長春應用化學研究所在60年代中期也完成實驗室的研發,並與相關工廠聯合試製出小批量產品,滿足過國防**的急需。但至今也未形成有如Dupont公司的產業化規模。再比如我國長春吉大特塑工程研究有限公司在我國急需的特種工程塑料領域取得了全世界矚目的科研成就,但長期以來其成果在國內卻無人問津,其已擁有了40項**,而目前僅有6個**和5個品種的特種工程塑料產品可以轉讓和生產。而國外在該領域的科研成果雖不比我國強多少卻迅速產業化,同時還對我國進口此類產品或加以限製、或將價格抬得奇高,而我國卻處在擁有強勢自主**知識產權反倒依賴彆人的尷尬局麵。因此我國特種工程塑料擁有強勢自主**知識產權的新一代塑料亟待產業化。令人鼓舞的是,在海南博鼇論壇上長春吉大特塑工程研究有限公司的技術引起極大反響,會後眾多廠商紛紛與其接洽,表示了濃厚的合作意向,這表明我國特種工程塑料產業化潛力正在轉化為生產力。

另一方麵,我國特種工程塑料近年來也取得了令人矚目的成就,並且正在加快產業化步伐。吉林大學特塑研究中心(教育部首批研究中心)從70年代初即開始從事本領域的實驗室研究開發工作,成為聚醚碸(PES)和聚醚醚酮(PEEK)兩個主要品種的**承擔單位,並一直延續至今。在“九五”分彆完成了這兩個品種中試後,於2000年末,以無形資產入股方式組建了吉大高新材料有限責任公司,**期建設300t/yPES的生產線於2001年末建成投產;同時又申請國家發改委的產業化示範工程項目,並得到批準建設500t/yPEEK的生產線,也於2003年末建成投產。另外以PEEK為例,國產PEEK在產品主要物性達到**上英國Victrex公司同等水平的前提下,由於全部技術、原材料和主要生產裝備均立足國內,從而取得了低成本的經濟效益。這使國產PEEK的售價可達到國內市場500元/Kg,出口報價55美元/Kg,顯示了打入**市場的強大競爭力。並已引起歐洲一些大公司如德國的Degussa公司的興趣,前來洽談合資合作事宜,並在5月初的“中德第三屆高技術對話論壇”期間在兩國總理參加的合作項目簽約儀式上,作為十個簽約項目之一簽署了合作意向書,合資合作談判正在進展中。

[我國特種工程塑料發展前景和建議]

特種工程塑料作為國防**及民用高技術材料,處於“塑料金字塔”的*頂端,其利潤是很豐厚的,很多國外大公司都通過壟斷獲得高額利潤。我國要打破國外的壟斷並擺脫對國外的依賴就要建立自己的民族工業品牌,而有利的是我國已擁有多項知識產權亟待轉化。在我國建立特種工程塑料生產線的技術成本和勞動力成本都是低廉的,現在正是我國企業拿出勇氣、勇於開拓**的時候。例如目前在我國投資年產2萬噸PEEK樹脂的效益,**超過投資年產20萬噸聚乙烯的項目。工程塑料是論噸賣,而特種工程塑料是論斤賣,而且投資額遠低於前者。但隨著我國特種工程塑料技術的成熟和產業化的剛開始推進,國外大公司就想以“**控股合資”的方式加以壟斷,這是我們國家有關部門和企業不能不警惕的,但同時我們也要抓住這個機會,在有效的合作機製下,推動我國特種工程塑料民族品牌的建立和國內外市場的開拓。

我國亟待推進特種工程塑料產業化,還需要自改自新。1)要加強體製的**,實現研發單位與生產單位更多的交流與合作,建立多種形式的溝通平台和合作機製。同時加強我國大公司的研發自創能力和科研單位的產業化能力也是必要的。2)技術賣方與買方的宣傳和接納吸收的主動性要加強。3)國家及有關方麵應該采取特殊政策給予更強有力的特彆是產業化方麵的扶持。同時,對諸如特種工程塑料這種具有戰略意義的研發項目,在與國外合資合作時也應引起有關方麵的高度關注。

特種工程塑料分類介紹

聚酰亞胺(PI)

聚酰亞胺(PI)是一種耐高溫的聚合物,550℃時能短期保持主要的物理性能,且能長期在接近330℃下使用。它具有優良的尺寸和氧化穩定性,耐化學藥品性和耐輻射性能,韌性和柔軟性均很好,可廣泛用於航空/航天、電氣/電子、機車、汽車、精密機械和自動辦公機械等領域。目前,熱塑性聚酰亞胺主要用於汽車發動機部件、油泵和氣泵蓋、電子/電器儀表用高溫插座、連接器、印刷線路板和計算機硬盤、集成電路晶片載流子、飛機內部載貨係統,以及薄膜、覆銅箔、模塑料和保鮮膜等。

經過半個世紀的研發,目前商業化品種已有10多種,主要品種有聚醚酰亞胺(PEI)、聚酰胺酰亞胺(PAI)和雙馬來酰亞胺(BMI)等。為了提高PI的應用性能,對PI改性成為今後相當長時間內PI的研究與開發熱點。目前對PEI的開發趨勢是引入對苯二胺結構,或與其他工程塑料組合,以提高耐熱性。PAI是高強度的聚酰亞胺品種,目前發展趨勢是增強改性,以及同其他塑料合金化,例如,與聚碳酸酯、聚酰胺等工程塑料組合後可以提高機械強度;BMI是以馬來酰亞胺為活性基的雙官能團化合物,具有與典型熱固性樹脂相似的流動性和可模塑性,與環氧樹脂的加工與成型基本相同,是目前國內研發的熱點。另一方麵,如聚均苯酰亞胺用石墨或聚四氟乙烯填充後,可以明顯降低摩擦係數,用於製作汽車止推墊圈、高溫刹車片、擋風玻璃刮水器,以及飛機的氣體透平發動機用軸承、軸襯和墊圈;PI添加玻璃纖維或硼纖維後即成為超強級工程塑料,可用於製備噴射發動機結構部件;含矽PI具有良好的溶解性、透氣性、抗衝擊性、耐候性和粘合性。

2005年,全球消費PI約4.5萬t,其中美國、西歐和日本的消費量超過了3萬t。全球主要的PI生產廠家約50餘家,其中美國14家,西歐11家,日本13家。此外,俄羅斯、中國、印度、韓國、馬來西亞和中國台灣也均有少量的生產和消費。未來幾年,預計全球對PI的需求每年將以10%左右的速度遞增。據了解,杜邦公司將在新加坡建成一個Vespel品牌的PI生產裝置,預計於2007年投產。日本尼桑(Nissan)化學公司計劃成倍提高用於製造液晶顯示屏的PI產量,其目標是,到2007年將這些產品的銷售額提高到220億日元。

2004年國內生產量為1700噸,目前,中國的PI生產廠家大約有26家。國內主要生產廠家有上海樹脂所、航天絕緣材料廠、亞寶絕緣材料廠、西北化工院、川大實驗廠、長春應化所、吉林高科等。其中,中科院長春應化所開展PI研發已有40餘年,開發的PI相關技術已獲得包括美國**在內的30餘項發明**,其PI產品已在發電機組、空壓機、**包裝機械、傳輸泵密封等高技術領域得到成功應用;河南省沁陽市天益化工公司自主研製的高性能PI樹脂也通過了成果鑒定,經西北化工研究院檢測,其各項性能指標符合Q/QTY02/2005標準要求,該公司建設的年產1000tPI生產線已於2005年底投產;常州市廣成新型塑料有限公司和南京工業大學聯合研發的熱塑型PI及其規模化生產技術*******,使得中國成為繼美國、日本之後第三個可以生產這種材料的國家,目前,該產品已實現產業化生產,年生產能力200t,已有17個牌號被試製出,產品可用於汽車和飛行器發動機、通訊儀器、建築機械、工業機械、商用設備、電子電器、分析和醫療設備以及傳輸和紡織設備等領域。就絕緣膜來說,其基本使用國產材料製作,但一些**膜材料、注塑料、塗料、纖維等依然依賴進口。另外PI製保鮮膜是一種新開發的用途,市場前景可觀。

聚碸(PSF)

聚碸(PSF)樹脂剛性和韌性好,耐高溫、耐熱氧化,可在-100℃~150℃的溫度範圍內長期使用,抗蠕變性能優良,耐無機酸、堿、鹽溶液的腐蝕,耐離子輻射,無毒,絕緣性和自熄性好,容易成型加工,因此被廣泛應用於航天/航空、電子電器、中空纖維、高分子功能薄膜、食品容器、醫療器械、紡織機械、家電和汽車等領域。

目前世界主要的PSF生產企業有BP公司、巴斯夫公司、ICI公司和俄羅斯謝符欽克工廠。主要的消費市場集中在美國、日本和西歐。在PSF改性材料開發上,**上除了玻璃纖維增強的高剛性PSF複合材料外,還開發了許多高性能的PSF合金,如聚碸/聚酰胺、聚碸/橡膠、聚醚碸/聚苯硫醚以及聚醚碸/聚碳酸酯等。日本住友化學公司在聚醚碸中添加聚四氟乙烯和羥基苯甲酸酯,可使材料的彈性模量和耐磨性能大大提高。巴斯夫公司開發的聚碸/聚醚酮嵌段共聚物具有良好的耐化學腐蝕和耐高溫性能。在PSF中加入0.5%的溴化聚苯醚,可得到阻燃等級為V-0級的透明阻燃產品。巴斯夫公司基於聚碸/聚醚碸的Ultrason-S和Ultrason-E產品在高溫下具有很好的尺寸穩定性和抗水、抗油性能,可連續在190℃下工作,短期耐溫可高達390℃,該產品產能已由3000t/年擴增到5000t/年。*近,巴斯夫公司新推出了專門配方的聚醚碸(PES)Ultrason牌號,用於要求可承受微波爐加熱和煮沸高溫的食品器皿的生產。該產品采用了新型抗紫外線(UV)穩定劑,不僅提高了PES牌號的透明度,還確保該材料30年不變色。其使用溫度範圍為-14℃~220℃,製備的盤子可以從冰箱內取出後馬上直接放入微波爐。製備的白色部件(如蓋)有極好的抗食物染色能力,同時具備耐洗滌劑化學侵蝕的性能。

中國目前的PSF樹脂生產能力為1500t/年,產量維持在1200t/年左右。中國PSF樹脂牌號很少,主要應用於醫療器械、食品加工機械、電子儀表、紡織等工業。與國外相比,不僅在生產工藝,包括單體合成、聚合、後處理回收等方麵有待提高,在汽車工業、航空航天等領域的應用也有待進一步推廣。上海塑料公司有計劃籌建PSF生產基地,擴大PSF產量,開發在汽車、航空航天方麵的新用途。

聚苯硫醚(PPS)

聚苯硫醚(PPS)具有優異的耐熱性、阻燃性、絕緣性,其強度和硬度均較高,機械性能優良,製品尺寸穩定性好,可用多種成型方法進行加工,並且可以精密成型。由於PPS與無機填料、增強纖維的親和性以及與其他高分子材料的相容性好,因而可製成不同的增強填充材料及高分子合金,用途十分廣泛,主要用於汽車、電子電器、機械、石油、化工、製藥、輕工等行業。

據預測,世界PPS需求年增長率約為10%,到2008年需求將達8萬t/年。目前,國外PPS的生產能力約為8萬t/年,生產量約為5.5萬t/年,生產量與需求量基本平衡,且需求以每年20%~30%的速度遞增。其中,美國每年生產PPS樹脂約2.1萬t,年消費量約1.8萬t;日本每年生產PPS樹脂約2.3萬t,年消費量約1.5萬t。世界PPS生產廠家主要有美國菲利浦斯石油公司(產能為9800t/年)、美國Fortron公司(產能5500t/年)、日本東麗-菲利浦斯公司(產能8500t/年)、日本吳羽化學工業公司(產能8000t/年)、日本東曹-保士穀公司(產能5000t/年)、日本東燃石化公司(產能7200t/年)等。據說,雪佛龍菲利浦斯化學公司將使其Ryton品牌PPS的產能翻番,在德克薩斯州博格地區的裝置能力將從1萬t/年提高到2萬t/年,新裝置預計2007年中期投產。Ticona公司與韓國Kureha公司在美國的合資企業Fortron公司是**的線性PPS生產商,該公司也使其在美國北卡羅利娜州威明頓(Wilmington)的線性PPS生產能力到2007年初達到1.5萬t/年。

目前國內市場PPS年需求量為6000噸,生產能力約為4000t/年,實際年產量約為1500t。主要生產廠家有德陽科技、四川鴻鶴、成都樂天、內蒙億利集團等。

聚醚醚酮(PEEK)

聚醚醚酮(PEEK)是一種新型的半晶態芳香族熱塑性工程塑料。英國於20世紀70年代末開發成功並投入工業化生產。80年代中期,PEEK在英、美等國的航空航天工程上得到應用,90年代以來開始被應用於各種工程領域,成為當今*熱門的高性能工程塑料之一。PEEK屬耐高溫熱塑性塑料,可在250℃下長期使用;PEEK在高溫下還能保持較高的強度,在200℃時的彎曲強度達24MPa左右,比PTFE在常溫下還高;在250℃下彎曲強度和壓縮強度仍有12~13MPa。PEEK的剛性較大,尺寸穩定性較好,線膨脹係數較小,接近於金屬鋁材料;PEEK化學、熱穩定性好,對酸、堿及幾乎所有的有機溶劑都有強的耐腐蝕性能,同時其自身具有阻燃性,在火焰條件下釋放煙和有毒氣體少,抗輻射能力強;PEEK具有突出的摩擦學特性,耐滑動磨損和微動磨損性能優異,尤其是能在250℃下保持高的耐磨性和低的摩擦係數。此外,PEEK易於擠出和注射成型,加工性能優異,成型效率較高。PEEK可與其他聚合物如聚四氟乙烯(PTFE)、聚醚碸(PESU)、聚醚酮(PEK)、聚酰亞胺(PI)等共混,也可采用碳纖維、玻璃纖維、晶須、ZrO2、CuO等複合增強,形成性能更優越的複合材料。PEEK具有高強度、高模量、耐高溫高濕、絕緣性好、耐輻射以及尺寸穩定性好等一係列優點,在電子、信息、能源、機械、汽車工業、軌道交通以及醫學、石油化工、核電等高技術領域得到了廣泛應用。可用來製造壓縮機閥片、高壓蒸汽球閥座、軸承保持架、化學泵齒輪、滑動軸承、密封件、活塞環、滑履等機器零部件,產品質量輕、使用壽命長,還能降低機器運轉噪音。另外,由於PEEK具有很好的電性能,因此可製成傳感器。

目前,世界PEEK樹脂年消費量約3000t。其中,歐洲約占48%,美國約占41%,亞太約占6%,其他地區約占5%。PEEK樹脂由英國Victrex(威格斯)公司開發,也是迄今*大的PEEK生產商,其市場銷量連續以每年20%的速度增長,可以說,Victrex公司處於PEEK市場的壟斷地位。2004年初,Victrex公司將位於英格蘭西北部城市黑池附近的ThorntonCleveleys的PEEK生產能力擴大到2800t/年,並建設了**套二氟二苯基甲烷(DEDPM)原料裝置。Victrex還確定投資4300萬歐元在ThorntonCleveleys新建一套1450t/年的PEEK裝置,該項目有望在2007年底完成。此外,2005年6月,Victrex公司以約3000萬美元收購了德固賽公司在英國錫爾聖茲的PEEK主要原料4,4-二氟二苯甲酮(BDF)裝置,其中包括氟硼酸裝置,由此而完成了對Victrex公司PEEK產業鏈的擴充工作。為了拓展PEEK樹脂的應用領域,VICTREXPLC公司一直致力於開發樹脂新品種,並已取得一些成果。*近推出的PEEK液態塗料,就是通過常用的液態懸浮塗料技術開發出的一種複合改性塗料;粉末噴塗技術是VICTREXPLC公司正在開發的一種新技術,其研製的PEE**末直徑在25~60μm;金屬部件表麵的PEEK塗層可大幅度提高和改善其耐腐蝕、耐磨損、隔熱和絕緣等性能,可以預見,粉末噴塗工藝在化工防腐、家用電器、電子、機械等領域將具有廣闊的應用前景。在世界三大PEEK生產商中,德固賽是僅次於Victrex公司的笫二大生產商,目前,德固賽公司也計劃進入PEEK市場領域。2005年6月初,德固賽公司與吉林大學組建了一個合資企業,命名為吉大-德固賽公司,該合資企業將開發和生產PEEK和聚醚碸(PES)工程聚合物。印度Gharda化學公司是世界上少數幾家PEEK生產商之一,現生產能力約80~100t/年。該公司計劃在1年內將其在Panoli的PEEK裝置能力翻番,並於3年後再進一步擴增能力。目前Gharda公司在歐洲、印度和美國均申請有PEEK生產**。比利時索爾維公司於2005年12月中旬收購了印度Gharda化學公司聚合物分部,從而提高了其高功能聚合物包括PEEK的地位。荷蘭LNP工程塑料有限公司推出了2種PEEK複合材料新品種ThermocompLF-100-12和ThermocompLF-1006。據悉,這種新型複合材料價格並不太貴,但具有較高的力學強度性能,並且其製品的熱性能和耐化學腐蝕性能也非常好。

但近20年來,PAEK的市場規模很小,這主要是因為生產成本過高所致,例如在日本市場上,PEEK的價格較聚丙烯高90倍以上,為通用塑料的26~33倍,故其應用範圍受到了很大限製;當前的主要任務是降低生產成本,發展改性產品,擴大應用領域。另一方麵,隨著生產成本的降低和應用範圍的擴大,其需求量增長也很快。如今世界上31%的PEEK用於一般工業,30%用於汽車工業,16%用於半導體工業,其他為23%。日本對PEEK需求量*大的是電子及電器工業,約占總需求量的60%,機械工業占20%,其他為20%。美國用於機械工業和汽車工業的PEEK各占總需求量的25%,電子及電器工業15%,醫療器械5%,其他30%。

中國於20世紀80年代開始PEEK技術的研發,並在90年代初投入小批量商品化生產。*近又相繼開發了PEEKK、PPES、PPEK、PPESK。聚醚醚酮目前國內消費量還不大,每年僅20~30噸。吉林大學已開發出了具有自主知識產權的PEEK和聚醚醚酮酮(PEEKK)樹脂合成工藝,原料設備全部國產,2001年被列為國家產業化示範工程,建成了500噸/年生產裝置。現在吉大正與德固賽公司進行合作開發,共同拓展國內外市場,*近又相繼開發了PEEKK、聚芳醚酮(PPES、PPEK)、雜萘聯苯型聚醚碸酮(PPESK)等產品。大連理工大學以苯酚、苯酐為原料研製成了新型PPES和PPEK,並在此基礎上開發了PPESK共聚樹脂,準備建立工業化生產裝置。

聚芳醚酮

聚芳醚酮是一類耐高溫熱塑性特種工程塑料,近年來各大跨國公司都投巨資開發新品種。長春應用化學研究所曾於1985年製備出一種可溶解的無定型聚芳醚酮,開創了可溶性聚芳醚酮的發展史。由大連理工大學開發的特種工程塑料雜萘聯苯型聚醚碸酮性能優異,一舉打破了我國該領域長期遭遇的他國禁運封鎖。該產品已在工業廢水、廢氣處理、回收、海水淡化和國防工業等領域展現出獨特的優勢。

大連理工大學研究組以價廉易得的苯酚、苯酐為基本原料,經溶液縮合聚合反應,研製成功既耐高溫又可溶解的聚芳醚酮新品種聚醚碸(PPES)和聚醚酮(PPEK)。PPES耐溫等級高,且成本顯著低於PPEK;而PPEK的力學性能優於PPES。在綜合PPEK、PPES兩項**技術的基礎上,該小組又開發成功了雜萘聯苯型聚醚碸酮(PPESK)共聚樹脂,兼具了兩者的優點。PPESK可以采用多種方法加工成型,可以廣泛應用於航空航天、電子電氣、核能、精密機械等高新技術領域。

筆者個人觀點

與傳統金屬、木材等材型相比,塑料具有質輕、相對強度大、易成型加工、可重複循環利用、穩定性好以及其它優良功能化性能等優點。塑料的使用有利於於優化產業結構,使社會建立在節能、*、可持續發展的良好基礎上。工程塑料性能更好,主要用作通用塑料所不能承載的結構材型使用。而特種工程塑料則是更加功能化、高性能化的工程塑料,其有著特殊環境的應用。隨著塑料功能化和特種化的升級,其生產、加工工藝也更為複雜,同時價格也更高、附加值也更大。

總體上說來我國企業麵臨的問題主要要依靠科技進步、結構調整、規模整合、科學管理等來提高勞動生產率,另外開拓、擴大國內外市場、打出品牌特色也是必需的。

如果不了解市場、盲目投入資金、引進生產線,不但會造成惡性競爭,對行業、企業的發展都是不利的。對我國大中型企業來說,加快有自主知識產權的產品產業化進程、並適當引進國外技術、設備、資金和管理,加強企業的**化進程等,都是十分裨益的。對中小企業來說,加強勞動密集型工種優勢的發揮,在加工、改性方麵形成自己的特色產品,形成有利的市場競爭優勢,對企業自身的發展都是有利的。

雖然近年來油價上漲使得工程塑料成本增加,但相對於石油作為簡單能耗來說,石油用作工程塑料使原料得到了更有效的利用,會更加有競爭優勢,因而工程塑料麵臨的壓力會相對緩和;同時煤、天然動植物原料的提取物的逐漸深入開發也會為工程塑料提供部分質優價廉的原料。

隨著我國經濟社會的發展和生活質量的提高,工程塑料的應用將會越來越廣泛,再加上我國出口產品的大幅增長,工程塑料將會迎來消費增長和企業、行業發展的良好時機。

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