【導(dǎo)語】：11月12日，第十五屆中國國際航空航天博覽會（以下簡稱“珠海航展”）在珠海國際航展中心隆重開幕，本屆珠海航展“硬核又好看”。殲-20S、殲-35A、殲-16戰(zhàn)斗機、運油-20空中加油機等明星空軍現(xiàn)役主力機型備受觀眾矚目，東航、南航、國航等民航企業(yè)攜多項科創(chuàng)成果、精彩表演和出行產(chǎn)品亮相。航空航天離不開基礎(chǔ)制造材料，在珠海航展這一展示航空航天技術(shù)的重要平臺上，我們來更加深入地了解一下宇航材料都有哪些？

一、細數(shù)八大宇航材料?

鋁合金：鋁合金因其高比模量和比強度、良好的耐腐蝕性和加工性能，廣泛應(yīng)用于航空航天工業(yè)的發(fā)動機艙、艙體結(jié)構(gòu)、承載壁板、梁、儀器安裝框架和燃料儲箱等部位。

鈦合金：鈦合金具有高比強度、良好的抗腐蝕和抗疲勞性能，適用于航空發(fā)動機的壓氣機葉片、機匣、發(fā)動機艙和隔熱板等部位。

超高強度鋼：超高強度鋼具有高抗拉強度和足夠的韌性，適用于航天發(fā)動機殼體、發(fā)動機噴管、軸承和傳動齒輪等部位。

鎂合金：鎂合金是最輕的金屬結(jié)構(gòu)材料，適用于航天發(fā)動機機匣、齒輪箱等部位。

碳碳復(fù)合材料：C/C基復(fù)合材料具有耐高溫、低密度和高強度，適用于航空發(fā)動機的高溫部件，如加力燃燒室的尾噴管和燃燒室噴管等。

石墨纖維增強復(fù)合材料：這種材料彈性模量高，在抗沖擊性能、抗疲勞性能、減摩耐磨性能、自潤滑性、耐腐蝕性以及耐熱性等，都有顯著優(yōu)點。用于制作飛機翼尖、尾翼、起落架及機內(nèi)許多零件。在火箭、導(dǎo)彈的鼻錐體，火箭的噴嘴及人造衛(wèi)星支架等方面也被選用，還可以用于衛(wèi)星的大面積太陽翼和拋物面天線，具有高模量和輕質(zhì)的特點。

聚苯硫醚（PPS）：PPS是一種新型高性能熱塑性樹脂，具有優(yōu)良的耐高溫、耐腐蝕、耐輻射、阻燃、均衡的物理機械性能和極好的尺寸穩(wěn)定性以及優(yōu)良的電性能等特點，PPS可用于制造飛行器接插件、線圈骨架、儀表盤、軍艦潛艇的耐腐蝕耐磨部件、頭盔、等，廣泛應(yīng)用于航空航天、汽車、電子電氣、機械石油化工、醫(yī)療、輕工業(yè)及軍工等領(lǐng)域。

芳綸：芳綸一般指芳酰胺纖維，分四類：(1)全對位芳酰胺纖維；(2)全對位芳酰胺共聚纖維；(3)全間位芳酰胺纖維；(4)含甲基取代基等間位芳酰胺共聚纖維。芳綸的屈服強度高達2250～2750GPa，適于耐高溫和有一定阻燃性的應(yīng)用領(lǐng)域，在一定的溫度范圍內(nèi)具有負熱膨脹系數(shù)，適用于航天器機身外殼、制造衛(wèi)星的天線和反射面等。

這些材料在航空航天領(lǐng)域的應(yīng)用不僅滿足了極端環(huán)境下的性能要求，還通過不斷的技術(shù)創(chuàng)新和材料改性，提升了整體性能，推動了航空航天技術(shù)的發(fā)展。

二、特種工程塑料PPS為何能成為宇航材料？

聚苯硫醚（PPS）具有獨特的分子結(jié)構(gòu)，由苯環(huán)和硫原子交替排列構(gòu)成，這使得它兼具剛性和柔性。它的主要性能有：

耐高溫性：PPS的原粉結(jié)晶度高達75%，熔點高達285℃，最高連續(xù)使用溫度可達260℃，熱分解溫度可達522℃，因此具有優(yōu)異的耐高溫性能。

電絕緣性和介電特性：PPS表現(xiàn)出優(yōu)異的電絕緣性能，能夠在電氣設(shè)備中阻隔電流流動。這使得PPS成為制造電子元件和電氣部件的理想選擇，特別是在高壓和高頻環(huán)境下。其穩(wěn)定的介電特性有助于保障電子設(shè)備的安全運行。

阻燃性能：PPS被認(rèn)為是本質(zhì)阻燃材料，其具有出色的阻燃性能，無需添加阻燃劑即可達到高阻燃等級。這使得PPS成為需要在火災(zāi)風(fēng)險較高的領(lǐng)域中使用的材料的首選，如航空航天和電子電氣領(lǐng)域。

熱氧穩(wěn)定性：由于主鏈上苯環(huán)與硫原子形成了共軛，且硫原子尚未處于飽和狀態(tài)，PPS的熱氧穩(wěn)定性突出。

耐化學(xué)腐蝕性：PPS的整個聚合物呈現(xiàn)出非極性或弱極性的特點，因此電絕緣性和介電性以及耐化學(xué)介質(zhì)性也很突出。

純PPS的缺點是性能脆，因而很少單獨使用，經(jīng)過玻璃纖維、碳纖維、礦物填充、碳納米管、聚四氟乙烯、石墨烯、二硫化鉬等材料改性后的聚苯硫醚（PPS）增加了如導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性、耐熱性、耐磨性、高強度、耐水解等材料特征，從而形成了據(jù)有特有功能的特種工程塑料。通過碳纖維增強的PPS復(fù)合材料具有優(yōu)異的破裂韌性，適用于航天和商業(yè)飛行器的起落架及機翼部件。

三、國內(nèi)PPS供應(yīng)現(xiàn)狀如何？

全球PPS的產(chǎn)能主要集中在歐美地區(qū)和日韓等發(fā)達國家，其中日本是最大的PPS生產(chǎn)國，約占全球總產(chǎn)能的46%。全球PPS產(chǎn)能近年來有所增長，尤其是隨著新興市場的崛起和技術(shù)進步，產(chǎn)能逐漸擴大。

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中國PPS產(chǎn)業(yè)起步較晚，但近年來產(chǎn)能發(fā)展迅速。近幾年，我國聚苯硫醚生產(chǎn)企業(yè)加大研發(fā)力度，打破了完全依賴進口的狀況，逐漸形成了一定的生產(chǎn)能力。我國聚苯硫醚樹脂的國產(chǎn)化受到了廣泛關(guān)注，隨著我國高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，聚苯硫醚產(chǎn)業(yè)將迎來良好的發(fā)展機遇，未來較長時間聚苯硫醚產(chǎn)業(yè)都將處于快速增長期。

面對國內(nèi)旺盛的需求以及供應(yīng)短缺的情況，中國企業(yè)紛紛新建萬噸級聚苯硫醚生產(chǎn)裝置，產(chǎn)能增長潛力巨大。目前國內(nèi)PPS主要企業(yè)有浙江新和成、山東濱化集團、安徽銅陵瑞嘉、重慶聚獅、山西霍家工業(yè)等。新投產(chǎn)的企業(yè)有山東明化、深圳沃特，計劃明年投產(chǎn)的有山東晟基。據(jù)隆眾資訊統(tǒng)計，截至2023年，中國PPS裝置產(chǎn)能有8.5萬噸，全球占比34%，僅次于日本。預(yù)計到2024年我國PPS產(chǎn)能將突破10萬噸，產(chǎn)能進一步提升，全球占比份額也將增加。

然而，PPS市場的發(fā)展也面臨著一些挑戰(zhàn)，如技術(shù)壁壘、原材料價格波動、國際貿(mào)易摩擦等因素都可能對市場產(chǎn)生一定影響。據(jù)業(yè)內(nèi)人士反應(yīng)，目前我國PPS產(chǎn)能產(chǎn)量雖有提升，在中低端市場發(fā)展較快，但是受技術(shù)、生產(chǎn)設(shè)備等因素制約，在高端市場應(yīng)用領(lǐng)域仍有較大缺口，因此國內(nèi)仍有日本、美國等國外品牌銷售。雖然有反傾銷稅制裁國外企業(yè)的傾銷行為，國外品牌價格在國內(nèi)售價高達6-8萬元/噸， 國內(nèi)注塑級樹脂價格在4-5萬元/噸，但高端產(chǎn)品不足，對進口產(chǎn)品仍有一定的依賴性。本世紀(jì)初，我國PPS的對外依存度達95%，到2023年，我國PPS的進口依存度下降至22%，國產(chǎn)化進程不斷加快。

四、PPS需求規(guī)模呈增長趨勢

全球聚苯硫醚市場規(guī)模在持續(xù)增長。預(yù)計今年全球聚苯硫醚市場規(guī)模約為29.3億美元，到2029年市場規(guī)模預(yù)計將達到39億美元，顯示出強勁的增長勢頭。中國聚苯硫醚市場規(guī)模也在不斷擴大。2023年中國聚苯硫醚市場規(guī)模達到55.25億元人民幣，預(yù)計未來幾年將繼續(xù)保持增長態(tài)勢。

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聚苯硫醚在電氣、電子、化工、航空航天等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。其中，電氣和電子領(lǐng)域的需求占據(jù)了較大份額，占比36%，尤其是隨著新能源和智能制造的不斷發(fā)展，PPS在電池、電動汽車、5G通信等領(lǐng)域的應(yīng)用前景廣闊。

目前國內(nèi)聚苯硫醚產(chǎn)品整體展現(xiàn)出“物美價廉、尖端產(chǎn)品市場容量小”的特點，目前來看，聚苯硫醚存在高功能產(chǎn)品少、產(chǎn)能仍待擴大等問題。聚苯硫醚是較為理想的化工環(huán)保材料，隨著國家環(huán)保產(chǎn)業(yè)治理力度的加大，國內(nèi)紡織行業(yè)、涂料等領(lǐng)域?qū)郾搅蛎训男枨蟛粩嗉哟?，環(huán)保領(lǐng)域占比達22%。

PPS在交通領(lǐng)域有著重要的應(yīng)用，占比達25%。相比金屬材料，PPS塑料的密度要小得多，通常只有金屬的幾分之一。這一特點使得PPS塑料在航空航天、汽車制造等對重量有嚴(yán)格要求的行業(yè)中大受歡迎。PPS塑料以其出色的耐高溫性能脫穎而出。在連續(xù)使用溫度高達200-240℃的環(huán)境下，PPS塑料依然能保持穩(wěn)定的物理和化學(xué)性質(zhì)。這意味著PPS塑料在需要高溫作業(yè)的環(huán)境中，如航空航天飛機器接插件、殲擊機和導(dǎo)彈垂直尾翼、導(dǎo)彈燃燒室、汽車發(fā)動機周邊部件、軸承、傳感部件等，能夠替代金屬，實現(xiàn)更輕量化的設(shè)計，同時降低能耗和成本。

此外，PPS還可用于制作耐酸堿的閥門管道、管件、閥門、墊片及潛水泵或葉輪等耐腐蝕零部件，適用于機械、化學(xué)工業(yè)領(lǐng)域。甚至還能應(yīng)用于食品領(lǐng)域，用于制作筷子，勺子，碗盤等餐具。

五、總結(jié)與建議

綜上所述，盡管全球PPS產(chǎn)能在不斷擴大，但不同國家因經(jīng)濟發(fā)展水平和產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)差異，產(chǎn)品品質(zhì)、供需狀況存在差異。隨著技術(shù)進步和應(yīng)用領(lǐng)域的拓展，PPS市場需求將繼續(xù)增長。預(yù)計未來幾年，全球PPS市場將以較快的速度增長，尤其是在新能源、智能制造和航空航天等領(lǐng)域。同時，中國PPS產(chǎn)業(yè)也將迎來快速發(fā)展期，產(chǎn)能將進一步擴大，以滿足國內(nèi)市場需求并積極參與國際競爭。

國內(nèi)航空航天不斷發(fā)展，對新材料要求也不段提高和更新，PPS企業(yè)將不斷推進技術(shù)創(chuàng)新和產(chǎn)品升級，研發(fā)具有更高性能的 PPS 塑料產(chǎn)品，開發(fā)定制化產(chǎn)品，以及將 PPS 塑料與其他材料進行復(fù)合形成高性能復(fù)合材料等，以適應(yīng)下游應(yīng)用及需求的發(fā)展變化。