工程塑料发展概述.docx

1、工程塑料发展概述特种工程塑料概况目 录1 概念、应用、类别2性能3 市场4我国对特种工程塑料发展现状5我国特种工程塑料发展前景和建议6 特种工程塑料分类介绍6.1聚酰亚胺（PI）6.2聚砜（PSF）6.3聚苯硫醚（PPS）6.4聚醚醚酮（PEEK）6.5聚芳醚酮 特种工程塑料概况1 概念、应用、类别特种工程塑料是由冷战时期军备竞赛的社会需求所推动发展起来的新一代高性能高分子材料，早期曾被称为耐高温高分子材料，目前通常称为特种工程塑料（Super Engineering Plastics）或高性能聚合物（High Performance Polymer）。所谓特种工程塑料，是指继普通塑料、工程塑

2、料之后发展起来的一类新型高性能高分子新材料，其具有其它材料无法兼具的诸多特性，如耐高温、耐疲劳、耐腐蚀、耐磨损、耐辐照、高强度、高韧性、电性能优异、尺寸稳定性好等，无论对国防军工、航空、航天、造船等领域，还是对电器、电子/通讯、汽车、医疗器械、石化等军民兼顾领域的高新技术的发展，都是不可或缺和革命性的材料。自60年代的聚酰亚胺（PI）问世开始到80年代初的PEEK实现商品化的近二十多年间，所开发成功并产业化的主要品种有：1聚酰亚胺（PI）；2聚酰胺酰亚胺（PAI）；3聚醚酰亚胺（PEI）；4聚芳酯（U-polymer）；5聚苯硫醚（PPS）；6聚砜（PSF）7聚醚砜（PES）；8.聚醚醚酮（P

3、EEK）等。2性能关于特种工程塑料，与其它两类材料相比主要特点可概括如下：1）物性方面：a. 耐热等级高（一般定义为UL温度指数在150以上）；b. 力学强度大（一般为通用塑料的24倍）；c. 综合性能优异（如耐辐射、耐高温、耐候）。2）加工工艺方面：a.加工温度高（一般在300400）；b. 注射压力大（一般需要120MPa160MPa）；c.模具必须加热（与通用塑料的冷却正相反）；d. 以热流道为佳。3）附加值高（一般每吨在110万美元之间，为通用塑料的几十倍）。4）市场开拓的诱导期长。5）各品种多为几家大公司所垄断生产供应。表1 特种工程塑料特性及用途3 市场特种工程塑料性能更加优越、独

4、特，但目前尚未大规模生产，用途相对较窄。这些材料主要应用在电子电器、汽车工业、军工产品和航空航天等行业领域。经过欧美等国先后大投入研究和开发，现已研发的品种约有几十个，但最终作为材料实现产业化的不足10个。目前应用面最广、规模最大的品种是聚苯硫醚，以美国的菲利浦公司和日本的吴羽公司等为主，已形成三万吨以上的规模。从而使价格也比其它品种有大幅度下降。而其中后期开发成功的PEEK树脂，目前市场规模最小，在2000t/y左右，而售价也最高，日本市场为13000日元/Kg（约合118美元/Kg）。需要特别指出的是，由于此类新材料特殊的军事背景，从上世纪80年代问世起，西方就将其列为战略物资对我国封锁和

5、禁运。但近年来国内特种工程塑料需求量增长速度很快。4我国对特种工程塑料发展现状我国对特种工程塑料的实验室研究和开发并不比西方落后，但我国的产业化进程缓慢。国外已产业化的近10个特种工程塑料品种，我国几乎都掌握了制造技术，而且均为自主创新研发和拥有专利，并有7个都早已完成了实验室研究，可除了其中一种聚苯硫醚材料可以称得上初步产业化外（四川华拓已建成了1000t/y的装置，5000t/y规模也即将动工），其他品种与产业化都相距甚远。以聚酰亚胺为例，美国Dupont公司1960年开始有商品问世，国内科学院的长春应用化学研究所在60年代中期也完成实验室的研发，并与相关工厂联合试制出小批量产品，满足过国

6、防军工的急需。但至今也未形成有如Dupont公司的产业化规模。再比如我国长春吉大特塑工程研究有限公司在我国急需的特种工程塑料领域取得了全世界瞩目的科研成就，但长期以来其成果在国内却无人问津，其已拥有了40项专利，而目前仅有6个专利和5个品种的特种工程塑料产品可以转让和生产。而国外在该领域的科研成果虽不比我国强多少却迅速产业化，同时还对我国进口此类产品或加以限制、或将价格抬得奇高，而我国却处在拥有强势自主创新知识产权反倒依赖别人的尴尬局面。因此我国特种工程塑料拥有强势自主创新知识产权的新一代塑料亟待产业化。令人鼓舞的是，在海南博鳌论坛上长春吉大特塑工程研究有限公司的技术引起极大反响，会后众多厂商

7、纷纷与其接洽，表示了浓厚的合作意向，这表明我国特种工程塑料产业化潜力正在转化为生产力。另一方面，我国特种工程塑料近年来也取得了令人瞩目的成就，并且正在加快产业化步伐。吉林大学特塑研究中心（教育部首批研究中心）从70年代初即开始从事本领域的实验室研究开发工作，成为聚醚砜（PES）和聚醚醚酮（PEEK）两个主要品种的唯一承担单位，并一直延续至今。在“九五”分别完成了这两个品种中试后，于2000年末，以无形资产入股方式组建了吉大高新材料有限责任公司，第一期建设300t/y PES的生产线于2001年末建成投产；同时又申请国家发改委的产业化示范工程项目，并得到批准建设500t/y PEEK的生产线，也

8、于2003年末建成投产。另外以PEEK为例，国产PEEK在产品主要物性达到国际上英国Victrex公司同等水平的前提下，由于全部技术、原材料和主要生产装备均立足国内，从而取得了低成本的经济效益。这使国产PEEK的售价可达到国内市场500元/Kg，出口报价55美元/Kg，显示了打入国际市场的强大竞争力。并已引起欧洲一些大公司如德国的Degussa公司的兴趣，前来洽谈合资合作事宜，并在5月初的“中德第三届高技术对话论坛”期间在两国总理参加的合作项目签约仪式上，作为十个签约项目之一签署了合作意向书，合资合作谈判正在进展中。5 我国特种工程塑料发展前景和建议特种工程塑料作为国防军工及民用高技术材料，处

9、于“塑料金字塔”的最顶端，其利润是很丰厚的，很多国外大公司都通过垄断获得高额利润。我国要打破国外的垄断并摆脱对国外的依赖就要建立自己的民族工业品牌，而有利的是我国已拥有多项知识产权亟待转化。在我国建立特种工程塑料生产线的技术成本和劳动力成本都是低廉的，现在正是我国企业拿出勇气、勇于开拓创新的时候。例如目前在我国投资年产2万吨PEEK树脂的效益，绝对超过投资年产20万吨聚乙烯的项目。工程塑料是论吨卖，而特种工程塑料是论斤卖，而且投资额远低于前者。 但随着我国特种工程塑料技术的成熟和产业化的刚开始推进，国外大公司就想以“绝对控股合资”的方式加以垄断，这是我们国家有关部门和企业不能不警惕的，但同时我

10、们也要抓住这个机会，在有效的合作机制下，推动我国特种工程塑料民族品牌的建立和国内外市场的开拓。我国亟待推进特种工程塑料产业化，还需要自改自新。1）要加强体制的创新，实现研发单位与生产单位更多的交流与合作，建立多种形式的沟通平台和合作机制。同时加强我国大公司的研发自创能力和科研单位的产业化能力也是必要的。2）技术卖方与买方的宣传和接纳吸收的主动性要加强。3）国家及有关方面应该采取特殊政策给予更强有力的特别是产业化方面的扶持。同时，对诸如特种工程塑料这种具有战略意义的研发项目，在与国外合资合作时也应引起有关方面的高度关注。6 特种工程塑料分类介绍6.1聚酰亚胺（PI）聚酰亚胺（PI）是一种耐高温的

11、聚合物，550时能短期保持主要的物理性能，且能长期在接近330下使用。它具有优良的尺寸和氧化稳定性，耐化学药品性和耐辐射性能，韧性和柔软性均很好，可广泛用于航空/航天、电气/电子、机车、汽车、精密机械和自动办公机械等领域。目前，热塑性聚酰亚胺主要用于汽车发动机部件、油泵和气泵盖、电子/电器仪表用高温插座、连接器、印刷线路板和计算机硬盘、集成电路晶片载流子、飞机内部载货系统，以及薄膜、覆铜箔、模塑料和保鲜膜等。经过半个世纪的研发，目前商业化品种已有10多种，主要品种有聚醚酰亚胺（PEI）、聚酰胺酰亚胺（PAI）和双马来酰亚胺（BMI）等。为了提高PI的应用性能，对PI改性成为今后相当长时间内PI

12、的研究与开发热点。目前对PEI的开发趋势是引入对苯二胺结构，或与其他工程塑料组合，以提高耐热性。PAI是高强度的聚酰亚胺品种，目前发展趋势是增强改性，以及同其他塑料合金化，例如，与聚碳酸酯、聚酰胺等工程塑料组合后可以提高机械强度；BMI是以马来酰亚胺为活性基的双官能团化合物，具有与典型热固性树脂相似的流动性和可模塑性，与环氧树脂的加工与成型基本相同，是目前国内研发的热点。另一方面，如聚均苯酰亚胺用石墨或聚四氟乙烯填充后，可以明显降低摩擦系数，用于制作汽车止推垫圈、高温刹车片、挡风玻璃刮水器，以及飞机的气体透平发动机用轴承、轴衬和垫圈；PI添加玻璃纤维或硼纤维后即成为超强级工程塑料，可用于制备喷

13、射发动机结构部件；含硅PI具有良好的溶解性、透气性、抗冲击性、耐候性和粘合性。2005年，全球消费PI约4.5万t，其中美国、西欧和日本的消费量超过了3万t。全球主要的PI生产厂家约50余家，其中美国14家，西欧11家，日本13家。此外，俄罗斯、中国、印度、韩国、马来西亚和中国台湾也均有少量的生产和消费。未来几年，预计全球对PI的需求每年将以10%左右的速度递增。据了解，杜邦公司将在新加坡建成一个Vespel品牌的PI生产装置，预计于2007年投产。日本尼桑（Nissan）化学公司计划成倍提高用于制造液晶显示屏的PI产量，其目标是，到2007年将这些产品的销售额提高到220亿日元。2004年国

14、内生产量为1700吨，目前，中国的PI生产厂家大约有26家。国内主要生产厂家有上海树脂所、航天绝缘材料厂、亚宝绝缘材料厂、西北化工院、川大实验厂、长春应化所、吉林高科等。其中，中科院长春应化所开展PI研发已有40余年，开发的PI相关技术已获得包括美国专利在内的30余项发明专利，其PI产品已在发电机组、空压机、烟草包装机械、传输泵密封等高技术领域得到成功应用；河南省沁阳市天益化工公司自主研制的高性能PI树脂也通过了成果鉴定，经西北化工研究院检测，其各项性能指标符合Q/QTY02/2005标准要求，该公司建设的年产1000t PI生产线已于2005年底投产；常州市广成新型塑料有限公司和南京工业大学

15、联合研发的热塑型PI及其规模化生产技术填补了国内空白，使得中国成为继美国、日本之后第三个可以生产这种材料的国家，目前，该产品已实现产业化生产，年生产能力200t，已有17个牌号被试制出，产品可用于汽车和飞行器发动机、通讯仪器、建筑机械、工业机械、商用设备、电子电器、分析和医疗设备以及传输和纺织设备等领域。就绝缘膜来说，其基本使用国产材料制作，但一些高档膜材料、注塑料、涂料、纤维等依然依赖进口。另外PI制保鲜膜是一种新开发的用途，市场前景可观。6.2聚砜（PSF）聚砜（PSF）树脂刚性和韧性好，耐高温、耐热氧化，可在-100150的温度范围内长期使用，抗蠕变性能优良，耐无机酸、碱、盐溶液的腐蚀，

16、耐离子辐射，无毒，绝缘性和自熄性好，容易成型加工，因此被广泛应用于航天/航空、电子电器、中空纤维、高分子功能薄膜、食品容器、医疗器械、纺织机械、家电和汽车等领域。目前世界主要的PSF生产企业有BP公司、巴斯夫公司、ICI公司和俄罗斯谢符钦克工厂。主要的消费市场集中在美国、日本和西欧。在PSF改性材料开发上，国际上除了玻璃纤维增强的高刚性PSF复合材料外，还开发了许多高性能的PSF合金，如聚砜/聚酰胺、聚砜/橡胶、聚醚砜/聚苯硫醚以及聚醚砜/聚碳酸酯等。日本住友化学公司在聚醚砜中添加聚四氟乙烯和羟基苯甲酸酯，可使材料的弹性模量和耐磨性能大大提高。巴斯夫公司开发的聚砜/聚醚酮嵌段共聚物具有良好的耐化学腐蚀和耐高温性能。在PSF中加入0.5%的溴化聚苯醚，可得到阻燃等级为V-0级的透明阻燃产品。巴斯夫公司基于聚砜/聚醚砜的Ultrason-S和Ultrason-E产品在高温下具有很好的尺寸稳定性和抗水、抗