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PEEK轻量化材料:聚芳醚酮简称 PAEK,是一种由亚苯基环通过氧桥和羰基(酮)连接而生成的结晶型聚合物。

PEEK轻量化材料

时间:2023-12-18 热度:59 题材:385
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聚芳醚酮简称 PAEK,是一种由亚苯基环通过氧桥和羰基(酮)连接而生成的结晶型聚合物。

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题材基本面介绍:

一、轻量化需求下,国内PEEK材料需求迎来爆发

1、轻量化 +耐磨、 耐腐蚀等性能优秀,PEEK材料有望以塑代钢

Peek材料属于特种工程望料,具备耐热、阻燃、耐磨、耐腐蚀等优势,PEEK 材料具备耐热、阻燃、耐磨、耐腐蚀等优势。与工程塑料相比,PEEK 材料兼具刚性和韧性;与金属材料相比,PEEK 材料比强度大的同时,自身重量较轻,符合下游汽车领域轻量化趋势,有望实现以塑代钢。

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2、PEEK材料特性

与金属材料相比,PEEK 材料性能更全面更优秀,有望实现以塑代钢。从比强度、介电常数、耐化学性方面看,PEEK材料性能全面优于钢、铝合金。且 PEEK 材料比强度大,可以在满足强度要求的前提下,大幅度减轻材料自身重量,符合轻量化要求,未来有望实现以塑代钢。

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3、PEEK材料应用及市场空间

汽车+3D 打印+机器人等新下游崛起,27 年国内 PEEK 材料需求达到 167 亿元以上2022 年,PEEK 材料全球市场需求估计约 7,560 吨,主要应用于交运、工业、电子、医疗领域,未来有望开拓至3D 打印、机器人等领域。

从需求看,根据市场 Emergen Research 预计,全球 PEEK 市场容量在2019 年为 7.21 亿美元,其中中国PEEK 市场消费量目前仅次于欧洲和美国。

从下游应用来看,目前由于 PEEK 树脂价格相对较高,其应用主要在高端领域,如交运、工业、电子等领域。2019 年,全球 PEEK 材料下游销售领域分别为交运(40%)、工业领域(25%).电子信息 (24%)、医疗及其他 (10%)。

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1)汽车: PEEK 在汽车行业应用的增长主要源自于汽车行业对零部件的轻量化需求

随着汽车产业轻量化及节能减排需求不断加大,PEEK 材料具备良好的耐摩擦性能、力学性能以及轻量化,因此能在关键零部件方面对金属进行替换.主要可用于制造发动机内罩、轴承、离合器齿环、密封件、漆包线等。

轴承:目前汽车主动力轴承的主流材料为 POM 等改性塑料,无法兼具减震性和耐磨性。但 PEEK 材料可提升NVH 性能且更满足汽车轻量化需求。

密封件:目前汽车密封件的主流材料为 PTFE、PA、PPS、PVC等,这些材料会因为电池、电机的电压上升,而造成老化、漏油等问题,但 PEEK 材料耐漏油、耐腐蚀、耐高温,可以解决老化漏油的问题。

漆包线:目前汽车漆包线主流材料为 P1,但随着 800V 电机渗透率的提升,PEEK 材料凭借耐高压性能将用于配套 800电机的漆包线中,预计每台车使用的 800V 电机漆包线中 PEEK 材料将达到 470g。

2)3D打印:作为高性能热塑性材料,PEEK材料可通过和碳纤维熔合技术来应用于3D打印。2015年,产业界使用PEEI树脂和碳纤维为原料,通过增强纤维熔合技术实现3D打印应用。

目前,PEEK材料用于3D打印的主流工艺主要有 FDI(熔融沉积型)、SLS(选择性激光烧结),两种工艺都需要对耐高温的 PEEK 材料进行高温熔融,因此加工难度都较大。

但 PEEK 材料和碳纤维熔合后耐燃油性能优异,在 240C下依旧具备耐久性、机械可靠性,因此产业依旧不断改善I艺,将 PEEK 材料应用于 3D 打印中。

3)机器人:PEEK材料轻量化、耐磨、耐腐蚀性能优异,未来有望应用于机器人领域中。目前看,机器人对于材料主要要求为轻量化、耐久性。

Peek材料是热塑性材料,容易加工成各种形态的零部件,且纯 PEEK 树脂材料密度仅为13g立方厘米,是一种极佳的高强度、轻量化材料,同时也具备耐腐蚀、耐磨等优异特性,因此有望应用于机器人领域。

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二、材料的技术、客户护城河深且国产替代价格优势明显

1、原材料成本占比75%,国内PEEK材料价格仅为国外1/3

PEEK属于合成树脂,产业上游原材料主要包括氟酮(最关键,直接影响PEEK产品质量)、对苯二酚、二苯观和碳酸钠等,中游包括PEEK颗粒、PEEK粉末、PEEK增强颗粒等PEEK产品制造,下游的产品主要运用于新能源汽车、电子信息、能源及工业、医疗健康、航空航天等领域。

目前PEEK材料国内价格约为30-40万元/吨,国外约80-100万元/吨。PEEK材料价格较贵,主要系核心原材料氟酮价格较高。氯酮属于小众的化学产品,生产所需原材料成本较高,且生产工艺中环保成本较高,因此价格较高,从而导致PEEK材料产品成本较高。

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氯酮为PEEK材料的核心原材料,每生产1吨 PEEK 材料约需要 0.7-0.8吨氛酮单体。PEEK材料的核心原材料为氛酮将直接决定PEEK 材料产品质量。

氯酮价格约为10-15万元/吨,材料价格上涨 5%将使得PEEK材料毛利率下滑 1%1.5%:对苯二酚价格约为 5-8 万元/吨,材料价格上涨 5%将使得PEEK材料毛利率下滑0.2%-0.4%。

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2、工艺难度高+验证周期长,PEEK 材料护城河深

PEEK 材料的主要壁垒集中于生产工艺、验证周期两方面,PEEK材料主要应用场景为两类: 

1、电子信息领域: 产线的工装治具、载具对尺寸精度要求很高,达到0.01m0级别,因此一般注塑工艺无法满足;

2、其他领域多通过注塑加部件,部分领域对PEEK纯树脂质量要求极高,需要保证高机械性能的同时,具备纯度高、产品批次稳定等性能。

PEEK材料研发已久,但全球大规模生产的企业较少,且主要产能被外资企业垄断,主要系实验室合成工艺与实际工业化生产工艺差异较大,需要深厚的生产技术、经验的积累。此外,PEEK 材料工业化生产的验证周期较长。

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