特種工程塑料的 “皇冠明珠”——聚醚醚酮（PEEK），下游應(yīng)用正多點(diǎn)開(kāi)花
1、PEEK性能卓越
根據(jù)觀(guān)研報(bào)告網(wǎng)發(fā)布的《中國(guó)聚醚醚酮（PEEK）行業(yè)發(fā)展趨勢(shì)研究與未來(lái)投資分析報(bào)告（2025-2032）》顯示，聚醚醚酮（PEEK）是一種高性能的聚合物材料，是在主鏈結(jié)構(gòu)中含有一個(gè)酮鍵和兩個(gè)醚鍵的重復(fù)單元所構(gòu)成的高聚物，屬特種高分子材料。聚醚醚酮（PEEK）作為第三代高性能熱塑性工程塑料，憑借其分子鏈中苯環(huán)與醚鍵交替排列的剛性——柔性協(xié)同結(jié)構(gòu)，在耐高溫（長(zhǎng)期使用溫度＞260°C）、自潤(rùn)滑（摩擦系數(shù)0.15–0.35）、高強(qiáng)度（抗拉強(qiáng)度＞150 MPa）以及化學(xué)穩(wěn)定性（耐pH 1–14介質(zhì)腐蝕）等特性方面表現(xiàn)突出，其在航空航天（減重結(jié)構(gòu)件）、電子電氣（絕緣器件）、新能源汽車(chē)（電池組件）等領(lǐng)域的應(yīng)用持續(xù)擴(kuò)展，成為替代金屬、陶瓷等傳統(tǒng)材料的理想之選。
聚醚醚酮（PEEK）特性
主要特性 | 特性說(shuō)明 | 代表性指標(biāo) |
機(jī)械特性 | PEEK兼具優(yōu)異的剛性和較好的韌性，對(duì)交變應(yīng)力下的抗疲勞性非常突出，可與合金材料相媲美。 | 1、拉伸模量；2、缺口沖擊強(qiáng)度；3、比強(qiáng)度 |
耐熱特性 | PEEK具有較高的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度和熔點(diǎn)，其負(fù)載熱變形溫度和瞬時(shí)使用溫度也較高。 | 1、長(zhǎng)期使用溫度；2、導(dǎo)熱系數(shù) |
阻燃性 | PEEK具有自身阻燃性，不加任何阻燃劑即可達(dá)到最高阻燃等級(jí)（UL94V-0）。 | 阻燃等級(jí) |
耐磨性 | PEEK可在250°C的高溫條件下保持較高的耐磨性。 | 摩擦系數(shù) |
耐腐蝕性 | PEEK具有優(yōu)異的耐化學(xué)藥品性，在通常的化學(xué)藥品中，能溶解或者破壞它的只有濃硫酸，其耐腐蝕性與鎳鋼相近。 | 耐化學(xué)性能 |
耐水解 | PEEK吸水率很小，23°C的飽和吸水率只有0.4%，且耐熱水性好，可在200°C的高壓熱水和蒸汽中長(zhǎng)期使用。 | 吸水率 |
耐剝離性 | PEEK與各種金屬的粘附力與耐剝離性很好，因此可做成包覆很薄的電線(xiàn)、電纜和電磁線(xiàn)，并可在苛刻的條件下使用。 | 剝離強(qiáng)度 |
生物相容性 | PEEK具有優(yōu)異的生物相容性，可作為醫(yī)療器械植入人體。此外，PEEK可被X射線(xiàn)穿透，具有良好的可視性，能夠避免在X光片上造成偽影，同時(shí)可以實(shí)現(xiàn)在CT掃描或核磁共振成像輔助下進(jìn)行手術(shù)，幫助醫(yī)生在手術(shù)過(guò)程中調(diào)整植入體的位置，術(shù)后輕松跟蹤愈合過(guò)程，從而能對(duì)骨生長(zhǎng)和愈合實(shí)現(xiàn)良好的監(jiān)控。同時(shí)，PEEK的彈性模量與骨骼更接近，可以有效緩解應(yīng)力遮蔽效應(yīng)，使骨骼更健康、更長(zhǎng)久。 | - |
2、以塑代鋼趨勢(shì)下，我國(guó)聚醚醚酮（PEEK）行業(yè)下游應(yīng)用廣泛
聚醚醚酮（PEEK）性能全面優(yōu)于普通金屬，在滿(mǎn)足強(qiáng)度要求的前提下，可以大幅度減小材料本身的自重。因此，在“以塑代鋼”、“輕量化”的趨勢(shì)下，PEEK以其優(yōu)異的性能在各個(gè)領(lǐng)域逐步替換塑料、金屬材料的使用，在交通運(yùn)輸、航空航天、電子信息、能源及工業(yè)、醫(yī)療健康等領(lǐng)域廣泛應(yīng)用。
PEEK主要應(yīng)用領(lǐng)域
應(yīng)用領(lǐng)域 | 具體產(chǎn)品 | 性能特點(diǎn) | 具體用途 |
交通運(yùn)輸 | 汽車(chē) | 耐高溫、耐摩擦、機(jī)械性能好，可替代金屬 | 發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)罩的材料、汽車(chē)軸承、墊片、密封件、離合器齒環(huán)、汽車(chē)傳動(dòng)、剎車(chē)和空調(diào)系統(tǒng)、無(wú)極變速器、真空泵葉片、ABS制動(dòng)閥、方向轉(zhuǎn)向系統(tǒng)、尾氣排放系統(tǒng)、軸套、電動(dòng)座椅齒輪 |
航空航天 | 飛機(jī)、火箭 | 耐受惡劣環(huán)境、輕質(zhì)、化學(xué)惰性、阻燃、易加工 | 可以直接加工成精細(xì)度要求高的大型部件，如整流罩、飛機(jī)內(nèi)部零件、火箭用電池槽、螺栓、螺母及火箭發(fā)動(dòng)機(jī)的零部件等 |
電子信息 | 消費(fèi)電子零部件 | 尺寸穩(wěn)定、高純度、高機(jī)械性能、加工過(guò)程無(wú)廢氣產(chǎn)生、電氣性能優(yōu)異 | 揚(yáng)聲器震動(dòng)薄膜、戴森吸塵器V10馬達(dá)葉輪、手機(jī)天線(xiàn)等 |
電子產(chǎn)品、半導(dǎo)體生產(chǎn)線(xiàn)零部件 | 電絕緣性能優(yōu)異、加工和化學(xué)性能良好、耐高溫腐蝕 | 300毫米晶片承載器、CMP保持環(huán)、晶圓吸盤(pán)、絕緣膜、連接器、印刷電路板、高溫接插件、選鍍環(huán)等 | |
能源及工業(yè) | 石油勘探及核工業(yè)產(chǎn)品 | 耐輻射、低吸濕率、耐水解 | PEEK襯管能夠在原油輸送時(shí)使鋼制管材內(nèi)表面免受原油中所攜帶的酸性物質(zhì)腐蝕，并且PEEK襯管的光滑內(nèi)表面有利于原油流動(dòng)，且可以避免石蠟和瀝青質(zhì)的沉積，從而降低油氣輸送管道的日常維護(hù)成本 |
高端制造零部件 | 力學(xué)性能好、耐化學(xué)腐蝕 | 管道、閥門(mén)、泵、噴槍部件、螺紋扣釘、軸承、接插件、真空吸盤(pán)等 | |
醫(yī)療健康 | 醫(yī)療器械 | 純度高、無(wú)毒、耐化學(xué)性、易于成型加工、耐消毒性 | 醫(yī)療和化學(xué)工業(yè)的分析儀器中的導(dǎo)管和連接裝置、液體輸送系統(tǒng)、蒸汽消毒部件、醫(yī)療儀器手柄等 |
其他 | 3D打印 | 高強(qiáng)度、高穩(wěn)定性、高耐溫性、可定制化生產(chǎn) | 3D打印車(chē)用燃料進(jìn)氣流道、3D打印肋骨假體、腰椎融合器標(biāo)準(zhǔn)件、3D打印顱骨等 |
3、汽車(chē)零部件輕量化，帶動(dòng)PEEK行業(yè)需求上升
隨著汽車(chē)產(chǎn)業(yè)輕量化及節(jié)能減排需求不斷加大，PEEK良好的耐摩擦性能和力學(xué)性能使其能在關(guān)鍵零部件方面對(duì)金屬進(jìn)行替換，成為實(shí)現(xiàn)汽車(chē)輕量化的重要材料。目前，特斯拉ModelS汽車(chē)的電池支架采用30%玻纖增強(qiáng)PEEK，減重的同時(shí)提高電池安全性及可靠性，碰撞能量吸收率提升35%。
因此，隨著汽車(chē)產(chǎn)量不斷增長(zhǎng)，帶動(dòng)PEEK行業(yè)需求上升。根據(jù)數(shù)據(jù)顯示，2016-2024年，我國(guó)汽車(chē)產(chǎn)量由2811.88萬(wàn)輛增長(zhǎng)至3128.2萬(wàn)輛。2022年，我國(guó)汽車(chē)領(lǐng)域的PEEK應(yīng)用規(guī)模在526.87噸（對(duì)應(yīng)市場(chǎng)空間2.99億元），預(yù)計(jì)2027年達(dá)到1360.59噸（對(duì)應(yīng)市場(chǎng)空間6.87億元），2022-2027年CAGR為20.89%。
4、機(jī)器人為PEEK行業(yè)帶來(lái)新增量
在機(jī)器人領(lǐng)域，PEEK通過(guò)輕量化、耐極端環(huán)境、低摩擦磨損和電磁兼容性等綜合優(yōu)勢(shì)，解決金屬、普通塑料及陶瓷在可靠性、能效比與集成化方面的固有缺陷，成為機(jī)器人關(guān)鍵材料，應(yīng)用在電機(jī)、軸承、減速器、外殼等零部件。
PEEK在機(jī)器人領(lǐng)域應(yīng)用情況
部位 | 應(yīng)用情況 |
電機(jī) | PEEK可用于軸承保持架、轉(zhuǎn)子套筒、薄膜電機(jī)槽、漆包線(xiàn)等零部件，在實(shí)現(xiàn)絕緣的同時(shí)具備良好的散熱性能 |
減速器 | PEEK減速齒輪相對(duì)于普通的金屬齒輪具有以下優(yōu)勢(shì)：體積小、扭力大、噪音小、速比全、性能穩(wěn)定，可實(shí)現(xiàn)瞬時(shí)轉(zhuǎn)換、效率高，節(jié)省電能且發(fā)熱量低 |
蝸輪蝸桿 | 可實(shí)現(xiàn)90°角傳動(dòng)，具有自鎖功能（可防止反向運(yùn)動(dòng)）；輕量化，自潤(rùn)滑免維護(hù) |
目前，我國(guó)已經(jīng)將機(jī)器人產(chǎn)業(yè)列為戰(zhàn)略重點(diǎn)，通過(guò)政策引導(dǎo)、研發(fā)投入及產(chǎn)業(yè)鏈協(xié)同推動(dòng)技術(shù)突破與規(guī)模化部署，驅(qū)動(dòng)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)持續(xù)高速發(fā)展，機(jī)器人有望成為PEEK增長(zhǎng)新引擎。依據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)，單臺(tái)機(jī)器人的PEEK用量約為6.6kg（包括1kg的PEEK以及8kg的CF/PEEK），假設(shè)每臺(tái)機(jī)器人的PEEK用量為5-10kg。若機(jī)器人產(chǎn)量達(dá)到百萬(wàn)臺(tái)時(shí)，在中性情況下，預(yù)計(jì)機(jī)器人帶動(dòng)的PEEK需求量為7500-8000噸，對(duì)應(yīng)市場(chǎng)規(guī)模在30億元左右。同時(shí)，隨著材料改性技術(shù)（如納米填充、纖維增強(qiáng)）突破及人形機(jī)器“元年”的到來(lái)，PEEK在靈巧手、傳動(dòng)系統(tǒng)等場(chǎng)景的應(yīng)用將進(jìn)一步拓展，單機(jī)用量或有望逐步提升。
