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性能最好的热塑性材料——PEEK概况、下游应用及发展趋势

发布时间:2025-09-23

01 PEEK概况

PEEK具有机械特性好、耐热等级高、耐腐蚀、阻燃、耐磨、耐水解、耐剥离、生物相容等特性,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。PEEK 作为一种高分子新材料,其主要用于替代金属材料,在“以塑代钢”、“轻量化”的大背景下,PEEK 以其优异的性能在中高端领域逐步替换金属材料的使用;由于 PEEK 在密度、弹性模量方面与人体骨骼十分接近, 正在快速替代部分医用金属;PEEK 优异的综合性能使其在交通运输、航空航天、电子信息、能源及工业、医疗健康等多个领域得到广泛的应用;因此,PEEK 是公认的全球性能最好的热塑性材料之一。

新材料产业的发展是全球经济重要的组成部分。科技部《“十三五”材料领域科技创新专项 规划》指出,材料服务于国民经济、社会发展、国防建设和人民生活的各个领域,成为经济建设、社会进步和国家安全的物质基础和先导,支撑了整个社会经济和国防建设。

因此,新材料技术也是世界各国必争的战略性新兴产业,成为当前最重要、发展最快的科学技术领域之一。“一代装备,一代材料”向“一代材料,一代装备”转变,彰显了材料的战略作用。发展材料技术既可促进我国战略性新兴产业的形成与发展,又将带动传统产业和支柱产业的技术提升和产品的更新换代。“十四五”期间,随着半导体、新能源汽车、商用大飞机等为代表的高新技术产业崛起,产业升级过程对高性能材料的需求预计将持续增长。例如,汽车工业向轻量化、节能化、舒适化和安全化方面发展必将给包括PEEK 在内的高性能材料提供很大的发挥空间;未来新能源汽车充电桩 等“新基建”的开展,对材料有更高的要求,需要 PEEK 等特种工程塑料应对极端的工况条件,我国的新材料行业有巨大发展空间。

02 PEEK发展历程

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 组织)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。

我国工程塑料产业起步较晚,但发展迅速,目前已逐步形成了具有树脂合成、塑料改性与合金、加工应用等相关配套能力的完整产业链,产业规模不断扩大,并且出口不断增长;企业规模持续壮大,产品品种不断增加;科技水平日益提高,部分产品技术、质量指标也已接近国外先进水平;管理水平明显提高。 

当前,我国工程塑料产业发展的矛盾主要体现在:通用工程塑料缺乏自主核心技术,特种工程塑料产研脱节;国产技术装备水平相对较低,产品质量稳定性差;国内产品供应不足,专用料比例低,中低档产品偏多;产品结构不够合理,基础树脂合成企业少,改性加工型企业多;技术投入不够,产品开发与市场服务脱节,本土企业的竞争力较差。

科技部《“十三五”材料领域科技创新专项规划》指出,材料服务于国民经济、社会发展、 国防建设和人民生活的各个领域,成为经济建设、社会进步和国家安全的物质基础和先导,支撑 了整个社会经济和国防建设。因此,新材料技术是世界各国必争的战略性新兴产业,成为当前最重要、发展最快的科学技术领域之一。“一代装备,一代材料”向“一代材料,一代装备”转变, 彰显了材料的战略作用。发展材料技术既可促进我国战略性新兴产业的形成与发展,又将带动传 统产业和支柱产业的技术提升和产品的更新换代。中国石油和化学工业联合会发布的《“十四五” 化工新材料产业发展指南》指出要“抢占一批高科技制高点”,“并大力发展聚砜、聚苯砜、聚 醚醚酮、液晶聚合物等高性能工程塑料”。

03 PEEK行业门槛

PEEK 树脂合成领域技术壁垒较高。

1、PEEK 作为性能优异的特种工程塑料,国际厂商对其技术、 配方、设备等相关知识产权和技术秘密的保护和封锁十分严格,国内厂商完全需要自主研发。

2、PEEK 这类高分子材料的大规模工业化生产需要长周期、大量资金的投入,用于探索掌握 PEEK  从实验室合成到最终产业化的全流程生产能力,包括合成和提纯理论、制备技术、生产工艺、设备设计等。

3、在偏重技术的精细化工领域,反应过程涉及大量参数优化和合成操作工艺与技术诀窍(know-how),需要持续投入、长期积累才能获得。

4、由于 PEEK 下游应用范围广,市场需求更新迭代较快,企业需要不断进行研发及技术创新,以满足下游市场需求的变化。凭借技术积累、 研发投入及开拓下游市场过程中积累的经验,使得后来者难以在短时间内与深耕行业的龙头企业抗衡。由于较高的技术壁垒,长期以来真正掌握 PEEK 高性能聚合物大规模工业稳产技术的企业很少, 英国威格斯、比利时索尔维和德国赢创等三家公司几乎占据了全球绝大部分的市场份额,国内主要产能集中在公司等少数企业。

04 下游应用及未来发展趋势 

PEEK 材料凭借其优异的性能,在诸多行业有了广泛的应用,以满足严苛生产条件的需要。

1、PEEK 在汽车产业

PEEK 已经在传统燃油车中得到广泛的应用,PEEK 可用于制造发动机内罩、轴承、制动和空调 系统中的 ABS 阀、垫片、离合器齿环等各种零部件,也可用于制造涡轮压缩机、泵、阀、电线电 缆、电动座椅齿轮、标准件等,PEEK 良好的耐摩擦性能和力学性能使其能在关键零部件方面对金 属进行替代,成为实现汽车轻量化的重要材料。

2、PEEK 在电子信息产业

PEEK 不仅在电子产品中被广泛使用,在电子信息产业生产制造环节也发挥了巨大的作用,解 决了很多技术难题。例如在半导体产业中,使用 PEEK 制成的 CMP 保持环因具备更强的耐磨性、耐化学性,使用寿命较其他材料可延长一倍,从而减少因更换 CMP 保持环导致的产线停产。PEEK 作 为最理想的 CMP 保持环材料,在半导体生产的化学机械抛光工艺环节被广泛应用。同时 PEEK 能够耐受高达 260℃的高温和各类化学品的腐蚀,从而减少晶圆冷却时间,提高生产效率。而 PEEK 颗粒产生率低、纯度高,使得晶圆脱气量和可萃取物减少,降低静电击穿晶圆的概率,也能显著提升晶圆良品率。因此,采用 PEEK 及其复合增强树脂加工的晶片夹、自润滑耐磨轴套、滚轮、CMP保持环等高性能塑料零件,能够实现对铜合金、不锈钢、PTFE、PPS 和其他工程塑料等传统材料的替代。

3、PEEK 在高端制造及能源产业

在高端制造和能源行业,密封环、密封圈等已经广泛应用于传统石化能源领域,而未来风电、光伏、核能等清洁能源的快速发展已经成为全球的共识。未来如风力发电用轴承、光伏生产用吸盘、太阳能电池载具、核电站用耐辐射绕组线圈等产品中也将得到应用推广。在机器人领域,也可以为关节传动等部件提供高性能材料。

4、PEEK 在医疗健康产业

PEEK 相对于金属材料与人体骨骼的刚性更为接近,且 PEEK 为非金属材料,术后 CT 和核磁检查无伪影,不影响后续医学影像诊断。PEEK 具有易加工的特性,如在颅骨修复方面,PEEK 经过个性化设计和加工后能够与患者颅骨达到极高的吻合度,达到美观效果的同时消除患者心理负担, 提升了患者术后康复水平和生活质量。目前 PEEK 产品已有包括人造脊柱植入物、人造关节、骨修复制品等在内的成功应用案例。目前国内龙头中研股份已经完成生产车间 GMP 认证,并与康拓医疗共同开发的“增材制造聚醚醚酮颅骨缺损修复假体”已经取得国家药品监督管理局颁发的第三类《医疗器械注册证》。

5、PEEK 在航空航天领域

在航空航天领域,未来最主要的终端应用将会是 CF/PEEK 产品。由于 CF/PEEK 具有轻质高强、 抗疲劳、耐腐蚀、可整体成型等特点,以 CF/PEEK 作为飞机机身,可以使飞机减重 10%-40%,而其结构设计成本也可以降低 15%-30%。目前 CF/PEEK 生产技术仅被日本东丽、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,未来战略意义重大,市场空间广阔。国内 CF/PEEK 的研发集中在高校、 科研院所和极少数企业之中,尚未实现工业化生产。并且国外的核心制造技术及相关装备都被严格保密,对中国实施严苛的封锁政策。国内大多数 CF/PEEK 产品,如预浸带、预浸板只能依靠少量的进口,数量无法满足需求、产品交期无法预估、应用成本很高,极大限制了国内市场对此类 产品的大范围应用。CF/PEEK 产品的生产已成为我国高性能复合材料发展与应用的“卡脖子”问题。因此,CF/PEEK 是未来我国复合材料领域重点的发展方向。


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