聚醚醚酮,英文名Poly-ether-ether-ketone,简称PEEK,是一种线性芳香族半结晶高分子聚合物,主链结构是含有一个酮键和两个醚键的重复单元。
聚芳醚酮:简称PAEK,是一类亚苯基环通过氧桥(醚键)和羰基(酮)连接而成的一类结晶型聚合物。按分子链中醚键、酮基与苯环连接次序和比例的不同,可形成许多不同的聚合物。主要有聚醚醚酮(PEEK)、聚醚酮(PEK)、聚醚酮酮(PEKK)、聚醚醚酮酮(PEEKK)和聚醚酮醚酮酮(PEKEKK)等品种。资料来源:《高性能聚芳醚酮的发展及应用》(赵晓刚等),《特种工程塑料的研究进展》(丁婷慧),光大证券研究所整理聚芳醚酮结构中含有刚性的苯环,因此具有优良的高温性能、力学性能、电绝缘性、耐辐射和耐化学品性等特点。结构中的醚键又使其具有柔性,因此可以用热塑性工程塑料的加工方法进行成型加工。聚芳醚酮系列品种中,分子链中的醚键与酮基的比例(E/K)越低,其熔点和玻璃化温度就越高。在各类聚芳醚酮中,PEEK凭借其最优的综合性能和加工性能,是最主要的品种,也是商业化最成熟的品种。由于PEEK分子链中含有大量的苯环,具有优良的物理和化学性质、力学和热性能等。PEEK的熔点达到343℃,Tg为143℃,拉伸强度达到100MPa。另外在250℃的高温下,PEEK也能保持较高的耐磨性和较低的摩擦系数。除上述物理特性外,PEEK 还具有易于注塑成型、挤出成型和切削加工等优异的加工特性。由于PEEK材料具有耐热性、耐磨性、耐疲劳性、耐辐照性、耐剥离性、抗蠕变性、尺寸稳定性、耐冲击性、耐化学药品性、无毒、阻燃等优异的综合性能,而且两个醚健和羰基又为材料提供了柔韧性和优良的工艺性,因此,PEEK在电子电气、航空航天、汽车、能源及其他工业、医疗等众多领域得到广泛的应用。与其他工程塑料比,PEEK材料综合性能更好。PEEK材料表现优异,在刚性表现优秀的情况下,兼具韧性,机械性能表现优秀,是全球性能最好的热塑性材料之一。PEEK 由英国帝国化学公司(ICI)于1978 年最早开发出来,自问世后很长一段时间作为一种重要的战略国防军工材料被巴黎统筹委员会(COCOM )列为战略物资并实施严格的封锁和禁运。为了满足我国国防和民用科技发展的急需,我国将PEEK 的研发连续列入“七五”、“八五”、“九五”、“十五”国家重点科技攻关计划和“863”计划,开启了PEEK 的自主研发之路。PEEK产业链由上游化工原料、中游树脂-制品、下游应用组成。生产工艺:壁垒在于在长时间高温下的聚合反应中,材料不能发生过度的降解和交联。外资厂商对PEEK材料的技术、配方、设备等相关资料处于严格保护和封锁。同时,要达到PEEK材料所需要的性能,需要掌握全流程生产能力,并有深厚的技术积累去不断优化合成操作工艺。PEEK材料的生产过程主要有聚合、提纯、干燥、加工等,其中聚合是核心工艺,需要将原材料熔融混合后加入聚合釜,280℃-340℃状态下进行8-12小时的聚合反应。在长时间的高温聚合反应中,PEEK材料需要长时间保持在高温环境中不产生降解和交联,控制难度较高,否则将影响产成品的质量,需要厂商不断调整生产工艺,增加生产成本。资料来源:任雯清《聚醚醚酮PEEK合成研究》、华创证券PEEK合成工艺路线主要有亲核取代化学反应和亲电取代化学反应两类:亲核取代路线是以4,4’-二氟二苯甲酮、对苯二酚为原料,以碱金属碳酸盐(Na2CO3、K2CO3)为催化剂,以二苯砜为溶剂,在高温(280℃-340℃)下进行缩聚反应。该工艺由英国ICI公司最早开发,具有副反应容易控制、产出PEEK粉末纯度高的优点,但是该工艺反应条件苛刻、合成工艺复杂、单体价格昂贵、成本高。亲电取代路线通过二苯醚和间苯二甲酰氯的低温反应制备PEEK,该路线优点是条件温和、原料易得,但存在合成PEEK纯度相对较低、催化剂和溶剂用量大且环境不友好等缺点,因此目前一般采用亲核取代路线。1)分子量及分子量分布的控制:PEEK的合成过程为缩聚反应,由于PEEK的反应单体在高温下特别容易挥发,而且在反应过程中会产生大量水蒸气和二氧化碳,反应单体也会随着气体带走,所以实际参与聚合反应的单体比例变得异常难以控制,分子量及其分布亦非常难以控制,批次产品之间的稳定性较差,具体表现为不同批次的熔融指数差别较大。2)一致性:每釜之间需要保持相同且精准的控制,目前看,保持高稳定性可以采用使用大聚合釜生产+提升自动化程度来减少误差。3)反应温度的控制:PEEK的反应温度高达330℃,远高于绝大多数聚合物的合成温度。高温反应条件对于反应釜的要求特别苛刻,材质需要耐高温耐腐蚀。为了提高单批次产出,最大限度的保证产品的稳定性,提高产出效率并且降低生产成本,应当使用大型的反应釜。但随着反应釜尺寸的增大,反应釜内温度的精准控制难度也在增大。4)杂质和凝胶:杂质和凝胶可以被认为是合成的副产物,其中含有大支化链段和超大分子量的PEEK形成了凝胶,在挤出薄膜或线缆时会导致鱼眼产生。而低分子量的PEEK则有可能因为耐温不足,在加工过程中产生黑点。5)熔指和黏度:这两个指标呈反向关系,需要保持合适的平衡。PEEK材料在熔融状态下是非牛顿流体,在高剪切速率下黏度会变小,黏度又和熔体强度正向相关。在某些场景下,如制作线缆、细丝等,PEEK材料需要具备高流动性以挤出细薄制件,即剪切率高、黏度低、熔体强度低,但又同时要求材料具有较高的熔体强度,所以需要在溶指和黏度做出平衡。6)结晶速率越高,结晶度越高,材料的机械性能、耐磨性、耐腐蚀性更好。在加工过程中,PEEK材料需要在十几秒内从熔融状态下迅速降到凝固状态完成结晶,相同时间内结晶速率越高,结晶度越高(PEEK材料结晶度一般约30%),机械性能、耐磨性、耐腐蚀性能越好。目前PEEK材料国内价格约为30-40万元/吨,国外约60-100万元/吨。PEEK价格较贵,除了供应偏紧张外,主要系核心原材料氟酮价格较高。氟酮属于小众化学品,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成本较高。PEEK材料成本构成=直接材料75%+直接制造费用11%+直接人工8%+能源动力和运输费6%。PEEK材料生产成本中原材料占比75%,主要包括氟酮、对苯二酚、二苯砜、碳酸钠等,其中氟酮的纯度、品质将直接影响PEEK材料的产品质量;二苯砜是生产过程中的溶剂,可以回收利用,耗用量较小。氟酮为PEEK材料的核心原材料,每生产1吨PEEK材料约需要0.7-0.8吨氟酮单体,将直接决定PEEK材料产品质量。氟酮价格约为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%。氟酮单价约为100-150元/kg
4,4’-二氟二苯甲酮(DFBP)是重要的医药中间体及合成PEEK树脂的关键单体。DFBP是一种重要的含氟有机精细化工产品和医药中间体,为白色晶体片状,是合成PEEK树脂的关键单体,在国防军工、航空航天、汽车、电子电器、医药等领域都有重要的应用。DFBP作为医药中间体主要用于生产强效脑血管扩张药物“氟苯桂嗪”和治疗老年性神经痴呆症的新药“都可喜”等,在人口老龄化大背景下,DFBP下游药物需求将持续攀升。DFBP具有多种合成路径,整体反应条件较苛刻,收率低,成本高资料来源:《4,4’-二氟二苯甲酮的合成研究》(2004,周晓东)、《4,4’-二氟二苯甲酮的合成和应用》(2004,梁诚)、开源证券研究所DFBP价格处于高位:一是因为其产能扩建的速度跟不上PEEK扩建的速度,有点供不应求;二是因为其原材料氟苯价格上涨,氟材料受管控。随着发展中国家对PEEK的需求不断增加,未来几年中国等新兴市场有望成为推动全球PEEK需求增长的主要驱动力,为我国DFBP提供广阔需求空间。
PEEK材料上游企业情况
资料来源:中研股份招股说明书,辽宁兴福官网,国金证券研究所
氟酮占PEEK原料成本过半,全球氟酮产能集中在我国,供应商主要包括新瀚新材(301076)、中欣氟材(002915)和营口兴福。2023年国内氟酮主要由新瀚新材和营口兴福供应,产能分别为4200和2000吨。2023年中欣氟材和新瀚新材分别新增氟酮5000吨、2500吨,进入试生产阶段。2025年全国氟酮总产能有望达1.37万吨,有望满足1.82万吨PEEK生产。氟酮大幅扩产有望带动价格下探,利于PEEK成本进一步降低,进而扩大PEEK的应用领域。按照不同的表观形态及再加工方式,PEEK分为纯树脂粗粉、纯树脂细粉、纯树脂颗粒、玻纤增强颗粒、碳纤增强颗粒、耐磨增强颗粒等多种系列。PEEK适用于注塑、挤出、模压、喷涂等加工方式,可满足下游客户对PEEK 的多种应用场景需要。市场容量方面,根据市场研究及咨询机构Emergen Research 的数据,全球PEEK 市场容量在2019 年为7.21亿美元,预计到2027 年将增长至12.26 亿美元,年均复合增长率为6.8%。全球PEEK 消费区域主要集中在欧洲、美洲和亚太地区,其中欧洲是PEEK的最大市场,其相关产业发展相对成熟。PEEK 的生产主要集中在英国、印度和中国,美国、日本和韩国都是PEEK 的主要进口国,以上国家都是高端精密注塑零部件产业较发达的国家,而PEEK 作为特种工程塑料主要应用于高端产业。从全球消费结构来看,PEEK 在交通运输领域应用最为广泛,其次是工业领域、电子信息、医疗等领域。数据来源:《化工新型材料》2020年5月《聚醚醚酮市场分析及发展趋势》,作者:张丽(石油和化学工业规划院)在航空航天领域,目前,威格斯生产的VICTREX® PEEK聚合物已获得Airbus、Boeing和欧盟航空标准化委员会(ECSS)的材料认证。与此同时,威格斯基于VICTREX® PEEK系列树脂专用料,开发出的VICTREX Pipes™系列管材相较于不锈钢、钛合金、铝合金管材更轻,从而能够大幅提升飞机燃油效率和可靠性。此外,纤维增强型PEEK树脂专用料具有更好的力学性能,可用于制造航空结构件,威格斯由此推出适用于航空结构件的VICTREX™ PEEK系列纤维增强型树脂专用料150CA30、90HMF40和150GL30。此外,威格斯还推出了抗静电专用料VICTREX™ PEEK-ESD101,并与塑料制造商Denroy合作开发抗静电支架。资料来源:《国外聚醚醚酮树脂专用料及应用开发概述》(冯刚等),光大证券研究所整理在汽车领域,PEEK树脂专用料同样适用于实现汽车零部件的轻量化,进而降低燃料消耗,减少CO₂排放量,并且基于其优异的力学性能,还能够为车体提供良好的可靠性和安全性。目前,威格斯适用于制造汽车零部件的PEEK树脂专用料主要包括VICTREX™ PEEK系列的450G、450CA30、450CA30、WG102。此外,PEEK树脂还可用于制备耐磨涂料,为金属零件提供耐磨涂料。
资料来源:《国外聚醚醚酮树脂专用料及应用开发概述》(冯刚等),光大证券研究所整理PEEK是性能极佳的新型植入材料,通过改性能获得更优异的生物活性,发展前景非常广阔。PEEK材料于1999年首度应用于医学临床,若干年来PEEK凭借优异的生物相容性、疲劳强度、抗磨损、抗腐蚀等特性,在众多医用材料中脱颖而出,作为一种新型植入材料得到了众多外科医生和医疗器械企业的认可。PEEK生物相容性和光滑性是其他材料无法替代的,与医用金属材料对比,PEEK的密度、弹性模量均与人体骨骼更为接近,同时PEEK可被X射线穿透和实现CT扫描,可方便患者进行医疗检查。随着PEEK价格的逐步下降,PEEK在人体植入或医疗耗材领域的应用会更加广阔。资料来源:威格斯公司公告、光大证券研究所整理PEEK凭借优异的综合性能,在半导体工业中被广泛用来制造CMP保持环、晶圆承载器、光罩盒、晶片夹等高性能塑料零件。 | | |
| | 目前,全球8寸和12寸晶圆代工厂主流CMP抛光头的保持环主要采用PPS和PEEK两种材质,PPS是当前主流,但正被PEEK逐步替代。因为在氧化物和钨抛光液中,PEEK保持环的寿命是PPS的2倍,一个PPS研磨环使用寿命可以持续约4次研磨垫的更换,而PEEK可以持续12次,同时减少停工时间,提高晶圆生产效率。 |
| | 相对于PP等传统晶圆载具材料,PEEK有助于防止颗粒污染并晶圆搬运、存储和转移的可靠性,不会因摩擦而对晶圆、硅片产生划痕或残留物。同时PEEK的耐热性能够处理热晶圆,减少晶圆冷却时间,提高生产效率。此外,抗静电PEEK制造的晶舟,可避免因静电放电引发的自动操作系统死机。 |
| | PEEK凭借其极少的颗粒产生量、高洁净度、抗静电、耐化学腐蚀、耐磨损、耐水解性、优异的电介质强度及出色的耐辐射性能等,在生产、传送及处理光罩的过程中,可以避免光罩起雾、摩擦或位移造成损伤,并使光罩片存储在低脱气和低离子污染环境中。 |
| | PEEK兼具高性能及易于加工的特性,因此后端测试OEM能够通过更高的成型量、更坚固的部件、更薄的壁厚及无铅焊接加工方案来提升效率。 |
在3D打印领域,随着以3D打印为代表的智能制造业的迅速崛起,3D打印用树脂专用料的开发也日益受到业界重视。2015年12月索尔维与ArevoLabs合作,使用PEEK树脂和碳纤维为原料,通过增强纤维熔合技术成功3D打印出车用燃料进气流道,其耐燃油性能优异,在240℃下长期使用时表现出良好的机械可靠性,是同类铝制品的理想替代方案。该案例的成功验证了PEEK树脂专用料在3D打印领域应用的可行性,鉴于以3D打印为代表的智能制造业未来市场潜力巨大,相关PEEK树脂专用料的应用前景非常广阔。目前,PEEK用于3D打印的主流工艺主要有FDM(熔融沉积成型)和SLS(选择性激光烧结),PEEK作为一种耐高温材料,熔点高达343℃,两种主流的制造工艺都需要采用高温熔融,加工难度大,工艺要求高。威格斯针对增材制造专门优化的PAEK材料(VICTREX AM™200 Fil),VICTREX AM™ 200 Fil具有结晶更慢、熔点更低的特点,与其他市场上同类材料相比,其层间结合力更高,具有优异的易打印性,更少的收缩和翘曲,也更适合熔融沉积打印工艺。VICTREX AM™ 200 Fil 同时具有非常高的耐磨性、耐高温、耐疲劳和耐腐蚀性流体/化学品性能,可以满足多种需求严苛的应用条件,有助于提高设计自由度并提升生产成本效益。机器人采用轻量化材料能减少运行能耗,从而提高运行速度和续航里程。初步判断,Optimus-Gen2在不牺牲原有性能情况下实现减重10kg或主要来自于轻量化材料的应用。目前,Optimus已从Gen1的73kg减少至Gen2的63kg,但相比其57kg的目标仍有距离。后续迭代版本中,轻量化金属材料(如铝合金、镁合金等)和轻量化非金属材料(如PEEK材料、碳纤维等)的用量有望再提升,轻量化材料的未来需求值得重视。 PEEK由于优异的综合性能,能保持较高的耐磨性、抗疲劳性及较低的摩擦系数(自身润滑作用),非常适合做机器人骨架承力部件,还有关节摩擦这些部件。根据高临专家访谈判断,每个人形机器人用到3-5KG PEEK,采用威格斯的PEEK价格预估(马斯克人形机器人大概率是采用威格斯PEEK),对应的价格约2000-3000元。在特斯拉的股东大会上,马斯克提出了一个大胆的设想:“一个自然人或许都需要拥有两个人形机器人。未来,全球的人形机器人数量有望达到100亿到200亿个。” 他强调,这将是一个比电动汽车,甚至比传统汽车市场更大的行业。当前全球PEEK生产厂商呈现“一超多强”的竞争格局。全球龙头威格斯年产能7150吨,占全球份额60%;2021年销量4132.5吨,市占率为53.55%。龙二比利时索尔维现有年产能2500吨,2021年销量1425吨,市占率为18.47%。龙三德国赢创产能达1800吨,2021年销量912吨,市占率11.82%。2016年起,以中研股份为代表的国内企业逐步打破海外PEEK的垄断,我国自主生产PEEK能力逐步提升,随着我国PEEK消费市场的快速成长,我国PEEK行业的发展空间十分广阔。但是,目前来看,国内具备自主生产高品质PEEK产品能力的企业仍然较少。中研股份是全球第4家PEEK年产能达到千吨级的企业,也是继威格斯后全球第2家能够使用5000L反应釜聚合的企业。资料来源:沙利文咨询,中研股份招股说明书,光大证券研究所整理国内PEEK自供能力不足,规划新增产能超6000吨,实际放量进度有待观察。根据沙利文咨询统计,截至2021年,国内企业PEEK材料的合计产能约为2394吨/年,对应产量约为1154吨,难以满足当年国内下游领域客户对PEEK材料的消费需求,国内近一半的PEEK需求仍需要通过进口才能满足。另外2021年,国内PEEK材料企业整体产能利用率仅为48.22%,不足一半。新增产能方面,浙江鹏孚隆、山东君昊、吉林聚科、盘锦伟英兴、沃特股份共5家企业合计规划有6460吨/年PEEK产能,其中山东君昊、吉林聚科、盘锦伟英兴、沃特股份的PEEK新增产能规划均在千吨以上。根据沙利文咨询统计,上述新增产能预计在2023-2027年期间陆续投产运行。PEEK 的合成工艺难度较大,在PEEK 研发成功后的近50 年中,全球范围内也仅有威格斯、索尔维、赢创、中研股份4 家产能达到千吨级的企业。由于形成高质量、批次稳定的PEEK 树脂生产能力对技术、研发投入、工艺细节积累要求较高,因此在实现了有效新增产能后,PEEK 材料厂商要实现有效的新增产量仍需较长的时间。验证周期:产能爬坡需要7年左右,下游客户认证开发周期需要3-5年。产能爬坡需要时间长:由于工艺难度较大,形成高质量、一致性高的PEEK树脂生产能力对技术、研发投入、工艺积累要求很高。所以在实现扩产后,PEEK材料厂商要实现有效的产能投放仍需要较长的时间。以中研股份为例,公司产量从约100吨/年爬升至2021年550吨/年(对应产能利用率55%)花费了7年左右时间。客户验证时间长:目前PEEK材料由于耐腐蚀、耐磨等性能优异,主要作为功能件、结构件应用于工作环境恶劣、性能要求苛刻的产品领域。这些产品领域对产品质量的稳定性、寿命要求较高,因此开发测试过程比较长。例如威格斯16年开始与舍弗勒等企业合作开发800V电机的漆包线产品,22年推出相关产品,历时7年;国内中研股份14年与新能源车企合作开发PEEK材料的汽车应用,15年开发出制冷用PEEK材料(18年开始供货)、16年开发汽车热管理用PEEK材料(19年开始供货),历时3-5年。威格斯是PEEK和PAEK聚合物解决方案的全球创新领导者,于1995年在伦敦证券交易所上市。1978年,英国ICI公司首先研发出了PEEK,1978年-1992年,PEEK小规模应用于军工领域,1993年威格斯收购ICI的PEEK业务并独立运营,1993年-2004年间,威格斯对PEEK进行了技术封锁,PEEK处于垄断阶段。当前,威格斯依然是PEEK 领域的龙头企业,其全球市场占有率约超过60%。威格斯的VICTREX PEEK 系列树脂涵盖了纯树脂(粗粉、细粉、颗粒)、复合增强树脂(玻纤增强、碳纤增强、耐磨、超耐磨、抗静电)以及深度纯化粒料等品种。此外,威格斯还陆续开发出PEEK 制品,如涂料专用料VICTREX VICOTE 系列和PEEK 薄膜VICTREX APTIV 系列等产品。公司财务状况良好,盈利能力稳健。2022年,公司实现3.41亿英镑营收,同比增长11.3%,归母净利润7620万英镑,同比增长4.1%。
从下游应用划分,威格斯收入分成工业和医疗两大领域,2022年公司在工业领域(汽车、电子、能源等)的营收达2.83亿英镑,同比增长10.8%,在医疗领域的营收达5830万英镑,同比增长14.1%,其中植入式业务增长最快。
毛利率方面,2022年,尽管公司资产利用率和运营效率有所提高,但销售组合的疲软、外汇影响,叠加能源和原材料通胀,公司的毛利率较2021年下降了2.8pct至44.1%。一直以来,公司在医疗领域的毛利率高于工业领域,2022年,公司在医疗、工业领域的毛利率分别为85.3%、44.2%,同比分别减少4.0、2.8pct。研发支出方面,威格斯自成立以来就重视技术创新,不断加大研发投入。20-22年公司研发支出分别为1670万、1550万、1570万英镑,当期研发支出占营收比例分别为6.3%、5.1%和4.6%。凭借其高额的研发投入,威格斯的研发实力一直以来处于行业领先地位。吉林省中研高分子材料股份有限公司(中研股份)成立于2006年12月,是国内比较早从事PEEK研发、生产的企业之一,2014年前后公司才将PEEK比较稳定的产业化。经过十余年的自主研发,已掌握了包括关键原料选择、关键过程控制、关键设备设计、关键工艺优化、关键指标监测的全流程全国产化PEEK生产能力,在大规模工业生产领域,中研PEEK工业化生产技术处于国内领先水平。中研股份是国家专精特新小巨人企业,作为第一起草单位牵头制定了PEEK的首套国家标准。公司2020-2022年营收分别为1.58亿、2.03亿、2.48亿,YOY依次为41.38%、28.34%、22.22%,三年营收年复合增速30.41%;实现归母净利润分别为0.25亿、0.5亿、0.56亿,YOY依次为80.41%、103.24%、11.54%,三年归母净利润的年复合增速为59.92%。2023H1公司营收1.4亿,同比上升28.07%,归母净利润为0.24亿,同比下降0.65%。中研股份技术先进性的具体表现:良好的熔体稳定性、合适的熔指和黏度平衡、良好的批次稳定性、优秀的结晶性能。PEEK 的加工温度高,通常会设置在360℃以上,甚至接近于400℃。在PEEK制品生产常见的挤出工艺中(如挤出板棒等型材)为了获得良好的内部结构通常挤出速率较慢,或者挤出量较小,PEEK 需要长时间在机筒内停留。当PEEK 长时间保持高温熔融状态时容易发生降解或者交联,影响生产加工和产成品质量。PEEK 作为一种线性高分子材料,其熔融态是一种非牛顿流体,具有剪切变稀的特点,在高剪切速率下黏度会变小。而黏度又与熔体强度关联,低黏度表现为产品强度的降低。在挤出型材时,要求物料在机筒中保持较高的流动性(高剪切速率);而在模腔内则保持较低的流动性(低剪切速率)用于保持压力,使制品更加密实。在挤出线缆、细丝或薄膜时,要求PEEK 具有较高的流动性以挤出很细或者很薄的制件,同时要求材料具有较高的熔体强度,可以保持熔体状态下被易被拉伸。公司的PEEK 树脂能够很好的平衡熔指和黏度这两个指标,使客户在使用过程中更加顺畅,也能满足更细、更薄、更精密的产品要求。PEEK 的聚合工艺使得每一釜都是一个批次,每釜之间需要相同且精准的控制,才能保证材料的一致性。公司采用5000L 聚合反应釜进行生产,这是全球同行业所使用的最大反应釜之一。同时,公司注重不断提高自动化水平,最大限度的减少人为误差。从原材料到工艺控制,从聚合过程到提纯干燥,公司已经充分掌握各环节的关键控制节点,形成了一套完善的控制体系。公司产品批次间稳定性好,指标一致性高,质量控制严格,可以有效的减少不合格品的产生。PEEK 作为一种半结晶型聚合物,其优异性能源于其中的结晶部分(PEEK的结晶度通常在30%左右)。结晶度高代表着更优秀的机械性能、更强的耐磨性、更好的耐腐蚀性、更高的使用温度。PEEK 加工过程需要在十几秒内从熔融态迅速降到凝固态完成结晶,在相同时间内结晶速率快可以得到更高的结晶度。公司PEEK 树脂的结晶速率快,支化水平低,凝胶数量少,分子链规整,结晶度更高。测试指标表明,中研的PEEK 树脂在热稳定、结晶性能以及机械性能等指标方面已经达到国际PEEK 厂商所代表的水平。但不可否认的是,目前我国PEEK生产企业对下游行业的覆盖情况与威格斯相比仍存在一定的差距,具备较大的发展空间。以中研股份为例,目前中研股份的PEEK产品已经顺利进入汽车、电子信息、高端制造、能源行业,同时也进入了医疗健康和航空航天的部分领域,但是下游行业的覆盖情况与英国威格斯仍存在一定的差距,未来仍有较大的发展空间。以目前PEEK行业的前沿方向PEEK医疗级树脂和CF/PEEK的研发为例,中研股份所生产的PEEK树脂性能已经达到或接近国外企业水平,但是在医疗级PEEK树脂领域,尤其是植入级树脂领域仍与国外水平有一定差距。目前,中研股份在生产环节相关厂房已通过GMP检测,相关PEEK树脂也已通过医疗级检测,中研股份已经具备了医疗级PEEK树脂的生产能力,但仍未实现量产。在CF/PEEK领域,由于CF/PEEK需要碳纤维生产商、PEEK树脂生产商和加工企业三方共同配合进行研发,而国内在这三方面均落后于国外,并且国际上在该领域对中国进行了限制,目前CF/PEEK生产技术仅日本东丽、荷兰TenCate、英国威格斯等少数公司掌握,主要应用于航空航天等尖端领域,中研股份在CF/PEEK领域与国外竞争对手差距较大,目前公司在航空航天领域用CF/PEEK产品仍处于实验和研发阶段。PEEK 具有优异的刚性以及耐高温、耐腐蚀等特点,上述性能特点亦导致其应用方式和应用场景受限,具体情形包括:- A. PEEK 黏度高、加工温度高,导致其加工CF/PEEK 和复合改性时难度较大PEEK 是一种全芳香族半结晶性的热塑性工程塑料,其大分子链上含有刚性的苯环、柔顺的醚键及提高分子间作用力的羰基,结构单元没有可取代的侧基,结构过于规整,导致其黏度较大,在制造CF/PEEK 时增加了使用碳纤维浸润PEEK 的难度。同时由于PEEK 熔点较高(343℃)致使加工温度高,PEEK在复合改性中需要双螺杆挤出设备有更高的使用温度(达到450℃);并且在400℃的加工温度下,大多数的改性助剂、有机颜料都会剧烈挥发或分解。PEEK的复合改性无法使用加工助剂导致对其个别性能改善受限,只能通过加工设备升级或者工艺改进来提升复合改性质量。- B. PEEK 具有化学惰性,在航空航天等领域应用时需要进行表面处理PEEK 具有化学惰性(很难与其他物质反应),会限制其在一些需要高反应活性场合的应用。例如在航空航天领域,虽然PEEK 是航空领域的理想材料,但其表面的高分子链结构会导致其表面能低,难以粘结或涂覆,需要对其进行表面处理才能达到既定效果- C. PEEK 的耐腐蚀性导致其难以采用类似PI 溶剂成膜方式获得薄膜材料PEEK 具有耐腐蚀的特性,不溶于常规的有机溶剂,所以很难采用类似于PI 材料的溶剂成膜方式获得薄膜材料。这也导致PEEK 在制膜工艺未取得重大突破前难以在电子信息领域替代PI 材料。- D. PEEK 的高结晶速率限制了其在3D打印和原位成型预浸料方面的应用PEEK 具有结晶度高,结晶速度快的特点。在采用3D 打印、原位成型预浸料这类增材加工工艺时,如果结晶速度过快,熔融树脂打印在已结晶的树脂上,表面分子难以相互扩散形成良好熔合,并且结晶时树脂体积会收缩,容易产生内部应力。熔融树脂接触到底层树脂时骤冷,会导致层间界面树脂结晶度与主体树脂结晶度有差异,严重时会导致机械性能明显变差。资料来源:中研股份招股说明书,各公司公告,国金证券研究所