[PEEK]:輕量化趨勢下 PEEK材料備受關注
【導語】:聽說過賣地的,頭一次聽說“賣天”的。近期山東平陰縣因出讓低空經濟30年特許經營權一事引發(fā)熱議,也讓低空經濟被更多人所關注。此事也讓我們看到“低空經濟”已經不再是一個概念,而是正在我們身邊悄然發(fā)生變化,或許在不久的將來將革命性的改變我們生活的方方面面?!暗涂战洕睙岫日撸蔀楦呖萍脊景l(fā)展的新賽道,同時也帶火了一款高性能工程塑料產品-PEEK。PEEK是什么呢?性能高在哪里?為何備受關注??
一、PEEK是什么?
聚醚醚酮(簡稱PEEK)是在主鏈結構中含有一個酮鍵和兩個醚鍵的重復單元所構成的高聚物,屬特種高分子材料,具有機械強度高、耐高溫、耐沖擊、阻燃、耐酸堿、耐水解、耐磨、耐疲勞、耐輻照及良好的電性能,是一類半結晶高分子材料,可用作耐高溫結構材料和電絕緣材料,可與玻璃纖維或碳纖維復合制備增強材料。這種材料在軍工、航空航天、低空經濟、醫(yī)療器械、機器人和工業(yè)等領域有大量的應用。
二、PEEK性能特點有哪些?為何備受關注?
PEEK是由4,4-二氟二苯甲酮、對苯二酚聚合而成,具有較高的玻璃化轉變溫度(Tg=143℃)和熔點(Tm=343℃),其負載熱變形溫度高達316℃,瞬時使用溫度可達300℃。
PEEK是新材料中的“全能選手”,其抗拉強度是鋁合金的3倍,鋼鐵的2倍,且抗疲勞性強。在剛性方面,PEEK材料的彎曲彈性模量達到了鋁合金的4倍、鋼鐵的1.5倍,并能在315℃的高溫下保持高剛性。此外,PEEK材料還具備阻燃性、耐腐蝕性和自潤滑性,其重量僅為鋁合金的三分之一。
輕量化方面,一般來說,鋁合金的密度為2.8g/ cm3,不銹鋼的密度為 7.3g/ cm3,而PEEK復合材料的密度為 1.5-1.6g/ cm3。傳統鋁合金和不銹鋼材料與PEEK復合材料相比,PEEK復合材料具有輕質、高強度的優(yōu)勢。這是因為碳纖維的性能優(yōu)勢賦予了PEEK復合材料高強度、高彈性模量和抗變形特性,其機械強度至少提高了3倍,模量也至少增加了3倍,具有更好的尺寸穩(wěn)定性和抗變形性。
在高速運動的工況中,低質量意味著低慣性,從而可以實現更高的操控精度。特別是通過碳纖維優(yōu)化PEEK材料,可使其性能得到進一步提升,在低空經濟領域具備較高的應用潛力。
PEEK的這些高性能也同樣適用于人形機器人、汽車、飛機、3D打印、醫(yī)療等領域,可見開發(fā)應用前景十分廣闊。
三、PEEK材料概念股收盤價(12月5日15:30)
今年以來,PEEK材料指數持續(xù)震蕩上漲,截止12月5日收盤,PEEK概念股最高漲至1288.151,較年初上漲61%。與PEEK材料相關的低空經濟、機器人、無人機等概念股均有高位突破。相關上市企業(yè)中研股份、沃特股份、新瀚材料、中欣氟材、康拓醫(yī)療、光威復材等股價受關注度增加。
四、輕量化趨勢下 PEEK材料潛力巨大
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汽車行業(yè):由于PEEK具有低密度、機械強度、自潤滑性等,可用于生產汽車部件。PEEK樹脂在汽車零部件制品市場的增長尤為迅速,特別是發(fā)動機周圍零部件、變速傳動部件、轉向零部件等都選用了PEEK塑料代替?zhèn)鹘y的高價金屬。隨著汽車行業(yè)向微型化、輕量化及降低成本的方向發(fā)展,PEEK樹脂的需求將持續(xù)增長,預計應用于交通運輸行業(yè)的PEEK材料可占比40%左右。
航空運輸領域:PEEK復合增強材料在飛機中的主要應用場景為承力結構件,對于航空運輸節(jié)能減排和飛機輕量化具有重要意義。PEEK已獲得空客公司、波音公司和歐盟航空標準化委員會的材料認證,并已應用于C919型干線客機。
工業(yè)領域:由于PEEK具有良好機械性能、耐腐蝕、耐水解、耐高溫、耐磨耗,并能耐高壓,常用來制造壓縮機閥片、活塞環(huán)、泵體、葉輪、軸承、螺栓螺母、密封件等。應用范圍廣泛,工業(yè)應用領域龐大,預計占比25%。
電子信息行業(yè):PEEK具有良好的電絕緣性能,并保持到很高的溫度范圍。其介電損耗在高頻情況下也很小,在半導體生產的化學機械拋光工藝中被廣泛應用,同時可用于制造鋁電容器外殼,實現電子元器件的無鉛化焊接。PEEK薄膜也廣泛應用于制造高性能音響和智能手機的揚聲器膜片。
醫(yī)療健康領域:PEEK與人體骨骼的剛性相近,為非金屬材料,術后CT和核磁檢查無偽影,不影響后續(xù)醫(yī)學影像診斷。PEEK已被成功應用于人造脊柱植入物、人造關節(jié)、骨修復制品等。
人形機器人:人形機器人的設計和制造對材料的選擇提出了高要求,PEEK作為一種高性能工程塑料,具有輕量化、高強度、自潤滑性、耐高溫性的特性,被廣泛應用于人形機器人的關鍵部件制造,例如結構件制造、關節(jié)部件、外骨骼設備等。PEEK輕量化材料對人形機器人的產業(yè)突破非常重要。生產1000萬臺人形機器人將產生350億元PEEK需求。
五、我國PEEK產能呈增長趨勢
目前我國國內PEEK產能已達8550噸,占世界產能的40%。主要生產企業(yè)有吉林中研、吉大特塑、浙江鵬孚隆、山東浩然、山東君昊、沃特股份等。據了解,2024年9月份,沃特股份PEEK順利投產。公司聚芳醚酮(PAEK)產品主要包括聚醚醚酮(PEEK)和聚醚酮酮(PEKK)等,規(guī)劃建設聚芳醚酮(PAEK)合成樹脂產能1,000噸。伴隨著低空經濟、新能源汽車等下游應用場景需求持續(xù)增長,公司特種高分子材料和汽車材料銷量均有所增加。
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未來PEEK計劃新增產能的有山東君昊、廣州金發(fā)。山東君昊高性能聚合物有限公司專注于PEEK高性能聚合物的研發(fā)生產銷售,目前純樹脂產能500噸,二期500噸計劃本月內投產。
廣州金發(fā)擁有自主研發(fā)生產聚合PEEK的生產能力,產能規(guī)模較小。PEEK材料具有耐熱、耐磨、阻燃、耐疲勞、抗蠕變、耐沖擊等優(yōu)異的綜合性能,公司改性PEEK產品主要應用于汽車、新能源及其他工業(yè)等多個領域。?隨著科技的進步和市場需求的變化,金發(fā)科技有望進一步擴大PEEK產品的生產規(guī)模和應用領域,計劃擴產至1000噸。?
下游市場逐步認可PEEK,未來發(fā)展前景可期。一種新材料應用范圍的擴大和滲透率的提高需要一定的周期。對下游市場而言,PEEK最大的缺點可能就是價格太昂貴,試驗成本較高。由于PEEK合成單體原料價格高、反應條件苛刻、技術要求高、加工工序繁多等因素影響,生產成本依舊居高不下,一般國產PEEK每公斤380-400元左右,進口PEEK每公斤800-1000元左右。2024年全球PEEK市場規(guī)模預計為56億元,到2029年預計增長至82.3億元。2024年國內PEEK市場規(guī)模預計為24億元,到2029年預計增長至48億元,漲幅翻倍。
綜上來看,PEEK材料在多個領域展現出廣闊的市場前景和應用潛力,隨著技術的不斷進步和市場需求的增長,其市場規(guī)模也將持續(xù)擴大。