常州普威復(fù)合材料科技有限公司


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特種工程塑料的 “皇冠明珠”——聚醚醚酮(PEEK),下游應(yīng)用正多點開花

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1、PEEK性能**

根據(jù)觀研報告網(wǎng)發(fā)布的《中國聚醚醚酮(PEEK)行業(yè)發(fā)展趨勢研究與未來投資分析報告(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)中含有一個酮鍵和兩個醚鍵的重復(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(長期使用溫度>260°C)、自潤滑(摩擦系數(shù)0.15–0.35)、高強度(抗拉強度>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(電池組件)等領(lǐng)域的應(yīng)用持續(xù)擴展,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

特性說明

代表性指標

機械特性

PEEK兼具優(yōu)異的剛性和較好的韌性,對交變應(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、缺口沖擊強度;3、比強度

耐熱特性

PEEK具有較高的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度和熔點,其負載熱變形溫度和瞬時使用溫度也較高。

1、長期使用溫度;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到最高阻燃等級(UL94V-0)。

阻燃等級

耐磨

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、電纜和電磁線,并可在苛刻的條件下使用。

剝離強度

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,同時可以實現(xiàn)在CT掃描或核磁共振成像輔助下進行手術(shù),幫助醫(yī)生在手術(shù)過程中調(diào)整植入體的位置,術(shù)后輕松跟蹤愈合過程,從而能對骨生長和愈合實現(xiàn)良好的監(jiān)控。同時,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、更長久。

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2、以塑代鋼趨勢下,我國聚醚醚酮(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,在滿足強度要求的前提下,可以大幅度減小材料本身的自重。因此,在“以塑代鋼”、“輕量化”的趨勢下,PEEK以其優(yōu)異的性能在各個領(lǐng)域逐步替換塑料、金屬材料的使用,在交通運輸、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

具體用途

交通運輸

汽車

耐高溫、耐摩擦、機械性能好,可替代金屬

發(fā)動機內(nèi)罩的材料、汽車軸承、墊片、密封件、離合器齒環(huán)、汽車傳動、剎車和空調(diào)系統(tǒng)、無極變速器、真空泵葉片、ABS制動閥、方向轉(zhuǎn)向系統(tǒng)、尾氣排放系統(tǒng)、軸套、電動座椅齒輪

航空航天

飛機、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度要求高的大型部件,如整流罩、飛機內(nèi)部零件、火箭用電池槽、螺栓、螺母及火箭發(fā)動機的零部件等

電子信息

消費電子零部件

尺寸穩(wěn)定、高純度、高機械性能、加工過程無廢氣產(chǎn)生、電氣性能優(yōu)異

揚聲器震動薄膜、戴森吸塵器V10馬達葉輪、手機天線等

電子產(chǎn)品、半導(dǎo)體生產(chǎn)線零部件

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、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,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、泵、噴槍部件、螺紋扣釘、軸承、接插件、真空吸盤等

醫(yī)療健康

醫(yī)療器械

純度高、無毒、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

高強度、高穩(wěn)定性、高耐溫性、可定制化生產(chǎn)

3D打印車用燃料進氣流道、3D打印肋骨假體、腰椎融合器標準件、3D打印顱骨等


3、汽車零部件輕量化,帶動PEEK行業(yè)需求上升

隨著汽車產(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)鍵零部件方面對金屬進行替換,成為實現(xiàn)汽車輕量化的重要材料。目前,特斯拉ModelS汽車的電池支架采用30%玻纖增強PEEK,減重的同時提高電池安全性及可靠性,碰撞能量吸收率提升35%。


因此,隨著汽車產(chǎn)量不斷增長,帶動PEEK行業(yè)需求上升。根據(jù)數(shù)據(jù)顯示,2016-2024年,我國汽車產(chǎn)量由2811.88萬輛增長至3128.2萬輛。2022年,我國汽車領(lǐng)域的PEEK應(yīng)用規(guī)模在526.87噸(對應(yīng)市場空間2.99億元),預(yù)計2027年達到1360.59噸(對應(yīng)市場空間6.87億元),2022-2027年CAGR為20.89%。

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4、機器人為PEEK行業(yè)帶來新增量

在機器人領(lǐng)域,PEEK通過輕量化、耐極端環(huán)境、低摩擦磨損和電磁兼容性等綜合優(yōu)勢,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,成為機器人關(guān)鍵材料,應(yīng)用在電機、軸承、減速器、外殼等零部件。

PEEK在機器人領(lǐng)域應(yīng)用情況

部位

應(yīng)用情況

電機

PEEK可用于軸承保持架、轉(zhuǎn)子套筒、薄膜電機槽、漆包線等零部件,在實現(xiàn)絕緣的同時具備良好的散熱性能

減速器

PEEK減速齒輪相對于普通的金屬齒輪具有以下優(yōu)勢:體積小、扭力大、噪音小、速比全、性能穩(wěn)定,可實現(xiàn)瞬時轉(zhuǎn)換、效率高,節(jié)省電能且發(fā)熱量低

蝸輪蝸桿

可實現(xiàn)90°角傳動,具有自鎖功能(可防止反向運動);輕量化,自潤滑免維護


目前,我國已經(jīng)將機器人產(chǎn)業(yè)列為戰(zhàn)略重點,通過政策引導(dǎo)、研發(fā)投入及產(chǎn)業(yè)鏈協(xié)同推動技術(shù)突破與規(guī)?;渴?,驅(qū)動機器人產(chǎn)業(yè)持續(xù)高速發(fā)展,機器人有望成為PEEK增長新引擎。依據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù),單臺機器人的PEEK用量約為6.6kg(包括1kg的PEEK以及8kg的CF/PEEK),假設(shè)每臺機器人的PEEK用量為5-10kg。


若機器人產(chǎn)量達到百萬臺時,在中性情況下,預(yù)計機器人帶動的PEEK需求量為7500-8000噸,對應(yīng)市場規(guī)模在30億元左右。同時,隨著材料改性技術(shù)(如納米填充、纖維增強)突破及人形機器“元年”的到來,PEEK在靈巧手、傳動系統(tǒng)等場景的應(yīng)用將進一步拓展,單機用量或有望逐步提升。