预计2023年中国PTFE产量将达15万吨
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作为人类较早发现的含氟聚合物之一,PTFE出于其优秀的物化稳定性,在环保、建筑、化工、航空航天等传统领域和5G、新能源、半导体等新兴领域都有着广泛的应用。而在全球氟化工产业中,中国又拥有着独特的资源和成本优势,中国的PTFE 产业进而快速发展,并开始主导全球市场。
2020年以来,国内企业东岳、理文、巨化、鲁西、永和均有新增PTFE产能释放,这些产能大多瞄准高端产品,基本终结了我国高质量PTFE产品进口依赖的窘境。
产业在线数据显示,2020至2023年,中国PTFE产能产量持续增长,并且产量增速远高于产能增速。我们预计2023年中国PTFE产量将达到15万吨,2020-2023年PTFE产量年复合增长率高达23.7%。
东岳独占鳌头,其他企业份额较为接近,市场竞争转向多元化。产业在线数据显示,2023年中国PTFE市场份额占比在10%以上的品牌共有三家,分别为东岳、巨化和中昊晨光,TOP3合计占比达48.5%。其中,东岳市场占有率为23.7%,以近四分之一的市场份额稳坐中国PTFE第一品牌。其后,市场份额在5%-10%的品牌共有6个,分别为理文、大金、三农、三爱富、永和和鲁西,整体份额较为接近。
值得注意的是,以上头部玩家均有自配套的R22—TFE—PTFE生产线,完善的产业链增强了供应的稳定性,同样也在成本上提高了产品的市场竞争力。
此外,随着以5G、新能源、半导体为代表的新兴领域快速发展,市场对PTFE 性能提出了更高的要求,各类改性PTFE逐步投入市场并取得良好应用成果。由此,未来PTFE 市场比拼的将不只是产品的生产能力,更是与之相对应的客制化与科研能力。
PTFE(聚四氟乙烯)是一种以四氟乙烯作为单体聚合制得的高分子聚合物。具有优良的化学稳定性、耐腐蚀性、密封性、高润滑不粘性、电绝缘性、抗老化耐力和表面润滑效果,俗称“塑料王”。
与许多其他伟大发现一样,聚四氟乙烯是偶然发现的。Roy J. Plunkett 于 1938 年首次发现它。当时,他在新泽西州为 Dupont 工作。Plunkett 最初的目的是制造一种新的含氯氟烃制冷剂。然而,在压力瓶的重量达到“空”信号之前,压力瓶中的四氟乙烯气体就停止流动了。
但是当 Plunkett 通过称重瓶子来测量所用的气体量时,他对重量的来源产生了兴趣,并最终决定将瓶子拆开。
他发现瓶子的内部涂有白色蜡状光滑材料。后来它被命名为聚合全氟乙烯,容器内部的铁起到了催化剂的作用。
这种新材料于 1941 年作为新型氟化塑料获得了动力学化学公司的专利,并于 1945 年注册了 Teflon 商标。到 1961 年,第一款美国制造的 PTFE 涂层锅在美国上市,名为“The Happy Pan” 从那时起,不粘炊具已成为全球数千家制造商生产的最常见的家用产品之一。
PTFE 主要有三种形式——颗粒、水基分散体和细粉。
颗粒状 PTFE 材料是通过在水性介质中使用少量或无分散剂进行悬浮聚合生产的。颗粒状聚四氟乙烯材料主要用于压缩、等静压和柱塞挤压方法。
水基 PTFE 分散体使用相同的水性聚合,使用更多的分散剂并进行搅拌。水基分散体主要用于涂料和薄膜流延方法。
细粉末 PTFE 是通过受控乳液聚合制成的白色小颗粒。细聚四氟乙烯粉末可以通过糊状挤出或添加剂加工成薄片,以提高耐磨性。
PTFE 的其他显著特性包括出色的耐高低温性能、电绝缘性能、化学惰性、低摩擦系数(静态 0.08 和动态 0.01)以及在很宽的温度范围(-260 至 260°C)内的不粘性。
性能 |
数值 |
熔化温度
(°C)
|
320 - 340 |
断裂伸长率 (%) |
300 - 550 |
拉伸模量 (MPa) |
550 |
表面能
(Dynes/g)
|
18 |
动态摩擦系数 |
0.04 |
介电常数 |
2个 |
折射率 |
1.35 |
介电强度
(kV/mm)
|
19.7 |
使用温度 (°C) |
260 |
加工 PTFE 的最佳技术
PTFE 的刚性聚合物链结构使其极难加工,如注塑和挤出等传统方法。尽管如此,其极高的熔体粘度和高熔化温度也无济于事。处理粉末冶金的理想加工技术非常适合 PTFE。
烧结、压缩成型、压制、冲压或糊状挤压、热冲压、机加工、在专用机器上挤压预烧结粉末。
糊状挤出将 PTFE 与碳氢化合物混合,用于将其制成胶带、管子和电线绝缘层。碳氢化合物会在零件烧结之前蒸发。
工作范围 -200°C 至 260°C。
PTFE改性
传统的 PTFE 材料并非没有一些缺点:
蠕变和磨损敏感;它不能用熔融状态的加工方法加工,合适的方法往往可以非常规和扩展;加盟困难;玻璃化转变温度附近的高尺寸变化;耐辐射性低;具有腐蚀性,容易产生有毒烟雾。
添加填料和添加剂可以显著改善 PTFE 的机械性能,特别是蠕变和磨损率。常用的填料有钢、碳、玻璃纤维、碳纤维、石墨、青铜、钢等。
玻璃纤维 |
其添加将通过影响其低温和高温来改善 PTFE 的蠕变性能和磨损属性。此外,玻璃填充化合物在氧化环境中表现异常出色。 |
碳纤维 |
碳纤维对于降低蠕变、提高硬度、增加挠性和压缩模量至关重要。与碳纤维化合物混合的聚四氟乙烯具有高导热性和较低的热膨胀系数。碳纤维对强碱和氢氟酸呈惰性(玻璃纤维可以耐受这两种酸)。这些零件非常适合制造减震器等汽车零件。
|
碳 |
碳作为添加剂将有助于减少蠕变、增加硬度并改善 PTFE 的导热性。通过混合 PTFE 和石墨并提高碳填充化合物的耐磨性,也可以获得相同的结果。这些混合物非常适合非润滑应用,例如压缩缸中的活塞环。
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青铜 |
填充
青铜
的PTFE具有出色的导热性和导电性,使其非常适合承受极端载荷和温度的应用。
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通常,氟化热塑性塑料用于具有耐高温、高纯度、低温、化学惰性、不粘和自润滑特性的高性能应用。以下是一些最常见的 PTFE 用途:
1.机械领域
无论何种机械设备,在运转时互相滑动面都需要润滑来降低摩擦因数,减少机件的磨损和发热,以保证机械设备的正常运转能力、精度和动力消耗。PTFE的低摩擦系数和自润滑性,使它大量用于制造轴承、活塞环、机床导轨和密封材料,但由于其造价较为昂贵,通常被用在精密仪器或者需要耐酸碱的环境中。
PTFE具有耐水性、生理惰性以及不粘性,因此在许多组织修复材料和人工脏器材料中用到,比如人工血管、心脏修补膜等。而且,PTFE最大的优点是能用任何方法消毒,用高压加热或用各种消毒剂处理均不会变性,因此在缝合线、消毒垫、注射针等医疗器械中均有广泛运用。
PTFE在已知的任何一种液体中,既不溶解也不溶胀,所以PTFE制件在任何腐蚀介质中,无论使用多久,尺寸均无变化。PTFE制造的大型薄壁容器广泛应用于使用腐蚀性液体的实验室及工厂的实际操作中,此外,它还被广泛地应用于密封件、管道内衬、泵、阀等。
PTFE具有实际上既不取决于温度和频率影响的卓越介电性质,同时又具有极高的热稳定性,所以成为了一种无法替代的电绝缘材料,特别是在高频高温以及在潮湿环境中。
如今多种形式的PTFE材料在电子电气绝缘领域内发挥了重要作用。PTFE玻璃漆布与玻璃布用于制作高温高频的绝缘材料,可用在卫星通讯及计算机等方面;PTFE薄膜用于制作电容器,作为仪器间的绝缘层、衬垫、电缆等;不同口径的PTFE薄壁管分别用于引出线套管、热收缩管及螺旋管、发电机的绝缘引水管等。
PTFE膜结构是一种全新的建筑结构形式,它集建筑学、结构力学、精细化工与材料科学·计算机技术等为一体,具有很高技术含量。
通过在超细玻璃纤维织物上涂PTFE树脂,PTFE膜材重量轻、强度高、防火难燃、自洁性好,不受紫外线影响、抗疲劳、耐扭曲、耐老化、使用寿命长,具有高透光率,热吸收量很少的特点。正是因为这种跨时代的膜材料的发明,使膜结构建筑成为现代化的永久性建筑。
东岳集团创建于1987年,2007年在香港主板上市,是我国氟化工领军企业之一。该公司在新环保、新材料、新能源等领域掌控了大量自主知识产权,在新型环保制冷剂、氟硅高新材料、离子膜等方面打破了多项国外技术垄断,实现了国产化替代,是格力、美的、海尔、海信、大金、三菱、长虹等国内外著名企业的优秀供应商。
东岳集团旗下拥有多家子公司,其中,山东东岳高分子材料有限公司主要生产PTFE。东岳集团是全球范围内PTFE产能最大的企业,生产近30种型号的PTFE悬浮树脂、分散树脂和浓缩液,产能约55000吨/年。
晨光院是中国最早从事化工新材料研制生产的骨干企业一,主要从事有机氟、有机硅等新型高分子材料的研发、生产和经营,具有从萤石生产氟化氢(AHF)、二氟一氯甲烷(F22)等基础原料,到生产四氟乙烯、偏氟乙烯、全氟丙烯等含氟精细化学品,进一步合成氟树脂、氟橡胶及有机氟材料成型加工的完整产业链。
中昊晨光化工研究院有限公司于1965年内迁四川组建而成,1999年转制为科技型企业,是我国高分子合成材料研发、生产的重要基地,现隶属于世界500强中国中化控股有限责任公司。
中昊晨光生产20多种型号的PTFE悬浮树脂、分散树脂和分散液,PTFE总产能约30000吨/年。
巨化股份成立于1998年6月,并于1998年6月在上海证券交易所上市,现拥有30多家全资、控股、参股子公司、主要由氟聚合事业部、新型氟制冷剂事业部、氯碱新材料事业部、石化材料事业部、电子化学品事业部和宁波基地事业部等六大板块组成,现已发展成为涵盖氟化工原料、含氟制冷剂、含氟高分子材料、含氟电子化学品和精细化学品的国内一流大型综合性氟化工企业。
巨化股份生产多种型号的PTFE悬浮树脂、分散树脂和分散液,产能达到15000吨/年(2022年年底)。
大金氟化工(中国)有限公司由日本大金工业株式会社、大金(中国)投资有限公司、日本三井物产株式会社、三井物产(中国)有限公司共同出资成立,位于江苏省常熟新材料产业园内,主要从事氟化工产品的生产加工,销售自产产品。
目前,大金氟化工(中国)有限公司的主要产品包括:单体(TFE/HFP/VDF)、PTFE树脂、FKM、FEP、新冷媒、防水防油剂等。
该公司提供多种型号的PTFE悬浮树脂、分散树脂和分散液,产能约14000吨/年。
上海华谊三爱富新材料有限公司是上海华谊(集团)公司的全资子公司,专业从事氟聚合物(聚四氟乙烯PTFE、聚偏氟乙烯PVDF、氟橡胶FKM等)、氟精细化学品、氟制冷剂等各类含氟化学品的研究、开发、生产和经营。
目前,华谊三爱富PTFE产品主要由常熟三爱富氟源新材料有限公司生产,产能约12000吨/年。
该公司可供应近10种型号的PTFE悬浮树脂和分散乳液。
江苏梅兰化工有限公司始建于1958年,位于江苏省泰州市,以工程新材料为产业主导,以氯碱化工为基础配套,专业从事工程新材料、新型制冷剂、氯碱、甲烷氯化物和精细化学品的研发、生产及销售。
近年来,梅
兰化工积极推进九江氯碱基础化工和泰兴含氟新材料两大化工基地建设,落实以氯碱为基础、以氟为龙头的产业发展规划。截至2022年底,梅兰PTFE装置产能共9000吨/年,其中超高分子量聚四氟乙烯树脂1500吨/年。
梅兰化工供应10余种中粒度和细粒度的PTFE悬浮树脂、PTFE分散树脂和分散浓缩液。
福建三农新材料新材料有限责任公司是一家集产、学、研、销售为一体的氟化工高新技术企业,主要生产六氟丙烯、高品质PTFE系列产品、全氟烷基乙基丙烯酸酯(FA)系列产品、净水剂(PAC)、氯化钙等产品。
福建三农供应十余种PTFE悬浮树脂(中粒度树脂、细粉树脂)、浓缩分散液、分散树脂,产能约1300吨/年。
理文化工成立于2006年,前身属于香港上市公司理文集团有限公司(股票代码:0746)开拓的新业务,于2011年6月集团将化工产品业务独立保留在上市集团,并在同年更改公司名称为理文化工有限公司,以突显集团自此以化工业务为重心的发展方向。
理文化工公司生产10余种PTFE悬浮树脂和分散树脂,产能约16700吨/年。
2007年,杜邦(常熟)氟化物科技有限公司在位于常熟市海虞镇的江苏高科技氟化学工业园内正式启用,2015年,杜邦公司氟化工版块拆分出来后,改名为科慕(常熟)氟化物科技有限公司。
科慕(常熟)主要生产PTFE分散树脂和乳液,产能约3000吨/年。
山东华氟化工有限责任公司,成立于2006年1月,是我国较早从事氟化工产品生产的企业,主要生产主要生产模塑用聚四氟乙烯树脂、乙烯-四氟乙烯共聚物、氟碳涂料树脂、二氯四氟乙氧基苯胺、氢氟醚系列、全氟烷基醚磺酸钾(F53-B)、氟化盐等三大系列产品。
华氟化工供应PTFE悬浮树脂,产能约3600吨/年。
鲁西化工成立于1998年5月,并于同年在深圳证券交易所挂牌交易的上市公司,业务涵盖煤化工、盐化工、氟化工、硅化工、石油化工等,主要生产聚碳酸酯、己内酰胺、尼龙6、双氧水、多元醇、甲酸、高端新型制冷剂、有机硅、甲烷氯化物、烧碱、甲醇等百余类产品。
鲁西化工PTFE产品由聊城氟尔新材料科技有限公司生产,主要是PTFE悬浮树脂,产能约11000吨/年。
江西中氟化学材料科技股份有限公司于2017年8月成立,注册资本1亿元,位于会昌县九二氟盐化工产业基地,占地面积200亩,总投资10亿元。分二期建设:一期1万吨R22、1万吨R32、5300吨TFE、5000吨PTFE;二期1万吨R22、5300吨TFE、4400吨HFP、1000吨氢氟醚、200吨全氟聚醚、500吨全氟烷基磺酰氟和1000吨氟碳醇及其深加工产品等含氟精细化学品。
目前,该公司主要供应PTFE微粉、PTFE浓缩分散液、PTFE分散树脂,产能为5000吨/年。
永和公司成立于1998年,并于2012年9月17日改制为浙江永和制冷股份有限公司,公司旗下有金华永和氟化工有限公司和内蒙古永和氟化工有限公司等多家一级子公司和二级子公司。
永和股份主要从事新型环保制冷剂、含氟聚合物等氟化学产品生产经营及开发,是一家集原料矿石开采、研发、生产、仓储、运输和销售为一体的国内产业链较为完整的氟化工生产企业。
山西福诺欧新材料科技股份有限公司是山西省第一家含氟高分子材料生产企业,是一家集高性能含氟高分子材料的研发、生产、销售和技术咨询等为一体的高新技术企业,主要产品为聚四氟乙烯、聚全氟乙丙烯以及氟橡胶等高分子新材料产品。
来源:工程塑料应用、塑世界导航网、氟化工产业圈、高性能树脂及应用、 高性能树脂及应用
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