聚苯硫醚(PPS)是特種工程塑料裡的第一大品種,與聚碳酸酯(PC)、聚酯(PET)、聚甲醛(POM)、尼龍(PA)、聚苯醚(PPO)合稱「世界六大工程塑料」,也是八大宇航材料之一。PPS具有耐高溫、耐輻射、耐腐蝕、耐磨、阻燃、高模量、高尺寸、穩定性、電性能優良、成型加工性能好等特點,在很多行業都有應用。而近年來,越來越多的個性化需求更是推動著改性PPS產業不斷進步。
PPS雖具有一系列優良性能,但存在材料脆、耐衝擊性能差、伸長率低、加工成型性差、價格昂貴等缺點。為了提高PPS的韌性、降低成本、擴大應用範圍,需要對其進行改性。PPS經過改性後,可增強耐熱性、耐磨性、耐水解性。
PPS可與無機填料、增強纖維製成增強填充品種及高分子合金,主要產品有:40%玻璃纖維增強、碳纖維增強、PPS/PTFE合金、PPS/PEEK合金、PPS/PA合金等。在纖維增強中,以玻纖增強產品居多。
圖1 中國PPS產業鏈流程圖
一、改性PPS下遊應用簡析
改性PPS廣泛應用於汽車工業、電子電氣、航空航天、機械化工等行業中。
圖2 改性PPS的應用領域
1、汽車工業
改性PPS是汽車輕質化的理想用材,可用於製作汽車零部件,如轉動零件、配油器零件、油泵、噴油器、汽化器、進化器、氣化泵、連接器、散熱器零件等。
目前,中國每輛汽車平均用2-3kgPPS,遠低於發達國家水平。國產PPS改性料由於質量仍不過關,多流向汽車修配廠,國內新車使用的PPS改性料基本依賴進口。
2、電子電器
在電子電器工業中,改性PPS可用於製作插線板、插座、變壓器、絕緣插頭、開關、接觸器、開關及電路斷路器、電容器、電阻器、電飯煲、電熨鬥、集成電路等零部件及封裝材料,還可用於製備電視機、照相機、複印機、電腦、微波爐等電器的配件,製備電子手錶元件、CD零件和小型自動化線路板的外殼等。
3、航空航天
改性PPS應用於各類軍工產品,如各類兵器、航空、航天、隱形戰鬥機、轟炸機及裝甲車等軍工產品。但目前由於國內PPS產品質量較差,只能滿足中低端客戶需求,在該領域主要依靠進口。
4、機械化工
化工領域設備的機械零件對不鏽鋼和異種合金替代品的需求,推動了PPS消費量的不斷增長。相較於金屬零件,PPS零件在極端環境下更耐用,有很高的性價比。
表1 改性PPS主要種類以及應用附表
二、改性PPS行業相互替代性分析
PPS應用廣泛,故與各種替代產品相互競爭,這些替代品包括金屬(如不鏽鋼、銅、鋁、合金等)、各種工程塑料等。
在汽車和電器產品中,PPS與PPA、LCP、PAI、PEK、PEEK、PEI可相互替代使用,性價比是影響下遊客戶採購的核心因素。
PPA聚對苯二醯對苯二胺:可在傳統的尼龍和聚酯無法承受的應用中替換金屬、代替尼龍。目前市場上主要有玻纖增強系列,複合填充增強系列。
LCP液晶聚合物:目前市場上主要有玻纖增強系列和複合填充增強系列。
PAI聚醯胺醯亞胺:目前市場上主要有玻纖和碳纖系列。
PEK聚醚酮:目前市場上主要有玻纖和碳纖系列。
PEEK聚醚醚酮:目前市場上主要有未增強、玻纖增強系列和碳纖增強系列。
PEI聚醚醯亞胺:目前市場上主要的品種有未增強系列、玻纖增強和耐磨潤滑系列。
另外,機械工業領域,由於尼龍(PA)、聚甲醛(POM)、聚對苯二甲酸乙二脂(PET)等指標欠佳,而聚醚醚酮(PEEK)和聚醯胺-醯亞胺(PAI)等材質成本較高,PPS工程塑料成為最理想的選擇。
未來,隨著PPS生產成本的逐步降低,PVC、ABS等傳統材料將會逐漸被取代,但受制於此前PPS採購成本較高,PVC、ABS被徹底取代尚需時日。
表2 改性PPS與工程塑料替代性統計
三、未來改性PPS行業發展預測
從市場規模看,PPS的市場需求仍將持續增長,未來改性PPS的下遊中,汽車工業和電子電器行業將是最重要的兩個領域。
隨著汽車輕量化和低成本的訴求愈發凸顯,機械性能好、耐高溫、耐腐蝕的PPS在汽車工業中的應用愈發重要,高檔車將更多地使用特種工程塑料來替代金屬件。而電子產品和儀器儀表對精度的要求不斷提高,PPS也因此得到更廣泛的應用。
表3 國內主要改性工廠列表
PPS作為特種工程塑料,技術壁壘較高,價格昂貴,改性PPS產量比其他工程塑料、通用塑料的改性產量少很多。另外,國產改性PPS的質量與進口改性PPS仍有較大差距,除了國產PPS的配方尚不穩定,國內樹脂產品質量不穩定也是一個非常重要的影響因素。目前,國內有個別PPS樹脂廠在銷售樹脂的同時,也會為下遊改性工廠提供相應的改性配方。或許越來越多的國內相關企業會在未來採用這種個性化服務方式。