PEEK行业近况及在机器人领域应用前景会议纪要
1. 赋能机器人新未来
PEEK为优质特种工程塑料,位于塑料金字塔顶端,具高耐热性(343℃熔点,260-300℃工作温度)、良好机械性能(刚性、韧性)、耐磨性和自润滑、阻燃低发烟(V-0级)、耐腐蚀,在电子烟等行业应用广泛。
PEEK能在高温条件下保持物理性能稳定,与高性能合金材料相比也显示出色。
PEEK的发展趋势显示其将在机器人、航空航天及各类高性能应用领域具有广阔的应用前景与增长潜力。
2. PEEK材料当前发展及未来应用
PEEK材料因其耐辐照性在核电、手术器械等领域使用广泛,且具备良好的生物相容性,能作骨科植入材料使用。
PEEK的全球产能分布显示英国、俄罗斯、比利时和德国为主要产地,中国部分厂家逐渐提升产能与技术。
PEEK在汽车、新能源、电子电器、航空航天、医疗器械等领域有广泛应用,特别是在医疗植入领域,其价值远高于普通级别产品。
3. PEEK材料价格竞争与应用展望
PEEK材料价格:进口PEEK售价约850-1000元/公斤,国产PEEK售价约450-500元/公斤,国产零售价大约为进口的60%;性能上国产PEEK与进口相近,部分特殊牌号除外。
原材料价格趋势:PEEK原材料价格由前年的11万多涨至17-18万,后回落至11-12万;价格波动原因包括原材料浮筒在新能源领域应用导致需求转移及多家工厂生产带来的成本降低。
PEEK应用前景:机器人关键部位可能采用PEEK,特别是人形机器人领域,以实现轻量化和强度提高;国内技术逐步成熟,预计会有更广泛应用。
4. PEEK材料细分与机器人应用探索
PEEK价格与颗粒度的关系:PEEK价格随颗粒度提高而上涨,150目至1500目不等,颗粒越细,价格越贵,设备要求也越高。
全球PEEK产能分布:全球PEEK产量约1.2万吨,中国是主要生产国,产品需求约7000吨。出口受限于关税等因素,导致国内与美国、欧洲产品竞争有难度,但中国仍有成本优势。
特斯拉机器人潜在使用PEEK:特斯拉二代机器人可能采用PEEK与碳纤维预浸料技术,相对于其他轻量化材料,PEEK在加工工艺上成熟且具成本效益,因此在竞争激烈的特种塑料市场中备受青睐。
5. PEEK植入材料国产替代前景
植入级PEEK产品国内外生产情况:国内厂商中远仅在近两年开始推动植入级产品,亦已获得批准,此前主要由英国、俄罗斯等地的厂商垄断。
PEEK材料的优势和成本问题:高昂的进口成本使国内医疗器械厂商转向国产PEEK;国家集采z策要求降低成本,PEEK比钛合金有生物相容性优势,非金属特性对核磁共振、CT检查更友好,季节性导热问题较小。
医疗级PEEK质量控制要点:批次稳定性、热稳定性、色彩一致性和高纯度是关键质量指标,中原公司在品质控制上较为出色。
Q&A
Q:PEEK材料在耐辐射性、耐辐照性方面有哪些优势?又如何在医疗器械领域被运用?
A:PEEK具有出色的耐辐射性和耐辐照性,能够承受多种射线照射,因此在核电领域和需要反复消毒的手术器械产品中得到了广泛应用。在医疗器械领域,PEEK因为具有良好的生物相容性,能够融入人体骨骼,亦可用于取代钛合金材料,如用于头盖骨、椎间融合器、骨钉、胸骨扎带等骨科用品。医美产品中,PEEK也越来越多地考虑到应用,例如在面部骨骼重建和牙科场合。
Q:PEEK的发展历史和国内外生产情况如何?
A:PEEK是在1978年由英国ICI化学公司发明,后于1993年将产品和工厂卖给了英国Victrex公司,此后Victrex在PEEK领域处于龙头地位,有很长时间的市场垄断。中国从90年代末开始研发PEEK,一开始由于受到禁运只能通过香港转运且价格昂贵。经过863火炬计划的支持,吉林大学成立了吉大新材料公司进行生产。国内外其他厂家,如德国Evonik、比利时Solvay等,都是2004至2005年通过技术购买或合作开始生产PEEK。目前,国内能够生产PEEK的企业主要有中研吉林中研公司和其他几家工厂。
Q:PEEK的产能分布情况?
A:全球能够生产PEEK材料的企业不多,主要是Victrex、Solvay和Evonik等国际大公司,以及国内的中研吉林中研等几家工厂。产能方面,Victrex和Evonik年产能大约为7000吨,Solvay为2000-2500吨,Evonik为1000-1200吨。吉林中研去年经过扩产,目前产能达到1500吨。国内其他小厂基本只有几百吨的产能。
Q:PEEK在加工工艺上有哪些特性?
A:作为热塑性塑料,PEEK具有多种加工工艺。常见的加工方式包括挤出成型制造板材、棒材、管材等;注塑成型制造各种工业零部件,如轴承、齿轮和密封件;磨牙工艺适用于量少且形状复杂的产品;喷涂工艺用于提供耐磨和耐腐蚀表面;3D打印技术则用于生产复杂的构件。产品通常分为纯树脂系列和改性系列,前者包括纯树脂的粗粉和细粉,适用于造粒、磨牙和3D打印等;改性系列则将PEEK与玻纤或碳纤等填料混合,提升耐磨和自润滑性能。
Q:PEEK在机器人领域的应用前景和价格差异如何?
A:PEEK在机器人领域的应用主要是依据其在医疗、航空、汽车等行业的性能特点。由于PEEK材料能够提供结构件的高强度和耐受性,尤其是与碳纤维复合使用时,非常适宜于高性能的人形机器人。价格方面,植入级PEEK远高于工业级PEEK,进口植入级PEEK的价格约为每公斤25000元,国产为1万多元,而工业级的进口PEEK约为每公斤800到1000元,国产则为400到500元。国内的主要生产企业如中研公司和国际品牌如Victrex在价格上有一定差异,但具体差距受多种因素影响,如成本、市场需求和技术水平等。
Q:PEEK的原材料成本构成是怎样的?进口与国产PEEK的价格差异及中国市场的占有率情况如何?
A:目前,PEEK原材料成本中,4-Phenoxyethanol (富同醇) 占总成本的70%左右。过去,由于新能源行业,特别是锂电池的需求,PEEK价格一度上涨。伦茨产品零售价格约在每公斤850到1000元,而国产同质量产品,如中原PEEK价格在450到500元每公斤。相对于进口材料,国产价格大致是其60%。国内PEEK生产商如中原PEEK,自2021年以来,市场占有率已超过俄罗斯,在中国市场上排名第一。
Q:国产PEEK在品质上是否能够与进口品牌竞争?原材料价格近年有什么变化?
A:国产PEEK近年来发展迅速,其产品质量和性能已接近或无显著差异于维克斯(VICTREX)品牌产品。2015年至今,国产PEEK已在国内市场替代了大量进口产品。原材料价格方面,前年价格从11万元涨至17-18万元,但从去年年底开始,价格已回落至大约12-11万元。
Q:国产PEEK生产企业近期有没有扩产或增加产能?
A:几家主要生产商正在扩大产能。例如,南京新焊和营口幸福生产商推出了浮筒产品,中信福材和江苏万隆化工也开展了该产品的推广,增加生产厂家可能会进一步降低成本。中原PEEK从去年5月份的产能从1000吨扩至1500吨,其他生产商,如山东君浩,预计其山东工厂的产能也达到1000吨上下。可以看出国产PEEK的供应能力正在增强。
Q:PEEK的应用前景在机器人领域如何?
A:PEEK作为一种高端小众产品,如果能够降低其原料和生产成本,比如降至每吨30万元以内,其应用场景将大幅增多。特别是在机器人领域,PEEK加碳纤维复合材料的应用可实现减轻机器人的自身重量,提高强度,显著推进机器人轻量化。全球PEEK产能约为1万2千至1万3千吨,需求在7000至8000吨,显示出扩大应用的潜力。未来发展中,国产PEEK或许在人形机器人的关节部位和上臂部位等关键部件中有更广泛应用。
Q:PEEK行业的毛利率和未来扩产计划是怎样的?
A:目前中原PEEK的毛利率保持在年初预估的水平。行业整体扩产在进行中,如营口幸福的产能预计会扩张到800吨左右。预期行业产能会随着技术进步和市场需求的增加而逐渐增加。
Q:PEEK精细粉的价格相较普通颗粒粉价格有何不同?PEEK在不同目数下的加工难易程度和成本如何?
A:PEEK精细粉的价格比普通颗粒粉要显著高出,可能在百分之六七十这个水平。精细粉按照粒径或者粗细分级,从150目到1500目不等,目数越高表明粉末越细,同时加工难度和设备要求也随之提高。价格方面,150到200目的产品零售大概是500元左右一公斤,磨到1000目价格可能在780到910元一公斤,而磨至1500目的产品价格会更高。由于粉末磨得越细,损耗会比较大,产出率会比较低,所以成本相应提高。
Q:PEEK原料是否可以在通常的工业设备上生产?是否需要单独建立产线?目前国内外PEEK的产能分布情况如何?
A:细粉PEEK的加工可能需要特别的设备,用更先进或进口的研磨设备可以保证粉末更细。目前全球PEEK的产能大约为1.2万吨,需求只有七千多吨。国内企业在进出口方面还很有空间,在一些国家,如美国、欧洲和中国,这些地区的需求量都会达到2000到3000吨的水平。中国本土生产的 PEEK 由于成本较低,有一定市场优势,但由于美国的惩罚性关税约25%至30%,进入美国市场有难度。此外,欧洲的竞争对手如维克斯在当地有免税等优势,所以即使国产PEG在欧洲销售价格有优势,也不如在国内明显。中国企业如中原化学已在欧盟、日本、韩国和美国拥有客户,但出口量尚未放大,国外的市场仍然宽广。
Q:特斯拉二代机器人是否明确使用了PEEK和碳纤维预浸料的工艺?假如变化,可能的竞争材料是哪些?PEEK应用在机器人上对上游原材料的影响如何?
A:虽然目前尚未看到最终产品或做到精细分析,但是高度可能特斯拉会使用 PEEK 材料。考虑到耐温性、加工工艺、以及成本等方面,PEEK 具有明显优势。与 PEEK 竞争的轻量化材料如 PI 和 PPA,价格要高出许多,且加工工艺比 PEEK 复杂。因此,替代材料在性能上虽有优势但并不现实,而性能低于 PEEK 的材料在高温下会显著脆弱,因此使用 PEEK 是在考虑多方面数据后的选择。至于上游原材料,由于生产设施逐渐恢复和新增,以及环保要求的改变,即使机器人市场需求增加,PEEK 原材料的供应不会受到过大影响,扩产相对容易。
Q:除了机器人领域,您认为PEEK在哪个领域的应用最有前景?
A:除了机器人应用外,植入级PEEK产品在人体植入用品领域有着巨大的潜力。目前国内使用的植入级PEEK产品多为国外品牌,但未来随着国产替代品牌的出现,市场潜力巨大。
Q:PEEK植入级产品的生产现状如何?
A:原本只有英国和俄罗斯能生产植入级PEEK产品,因为其对产品的纯度等要求极高。但中原公司从工业级产品成熟后,开始推动植入型产品的生产。去年年初,中原公司的PEEK植入级产品已经面市,并且国内主流的医疗器械工厂也开始选择国产材料。目前已有几家工厂使用国产PEEK植入剂的原料获得了医疗注册证。
Q:PEEK材料在医疗行业特别是在颅骨修复领域里相比传统材料有哪些优势?
A:PEEK主要替代钛合金在医疗产品中的应用,尤其是在人体骨骼应用上。相较于钛合金,PEEK的生物相容性优于钛合金,体内血液或细胞对PEEK的容忍度更高。钛合金作为金属材料,在进行核磁共振或CT扫描时会存在不便利,PEEK则没有类似问题。此外,PEEK导热性差,在极端天气条件下更为舒适,而钛合金金属特性可能导致患者感到头部不适。这些优势使得PEEK在医疗领域的应用前景越来越广泛。
Q:能否谈谈国内PEEK厂家的产品与国外产品之间的差异以及国内生产的挑战?
A:国内PEEK生产主要由中研公司领先,他们在产品质量控制方面表现最好。在生产中,面临的挑战包括保持批次稳定性,确保不同批次的产品在力学性能、熔融指数、粘度等方面的一致性。中原和英国的维克斯是少数使用大容量反应釜进行聚合反应的公司,这有助于提高批次稳定性。热稳定性也是一大挑战,PEEK作为高温高粘产品,其连续加工过程需保持高温稳定,否则长时间高温可能导致产品炭化交联,出现问题如本色产品出现黑点。颜色一致性和高纯度同样关键,中原公司拥有一套完整的从聚合到造粒的生产工艺,而一些公司在中间环节需外包给第三方公司进行精致,影响了产品纯度和质量控制。
Q:PEEK设备在国内的生产和技术自主控制方面有何现状?
A:国内厂商基本能够自主生产PEEK设备,主要是非标准设备,设备工厂按照自身需求进行研发与设计,尤其聚合反应和精致工艺的设备,国内公司能够独立完成。中远公司等厂家,在连续生产过程中单位成本较低。
Q:未来PEEK行业在降低成本方面有怎样的趋势和机遇?
A:降本是PEEK行业的主要趋势,当前的批次价格相较于十几年前已大幅降低。PEEK行业致力于降低价格以增加更多应用领域,例如代替PPS或PVDF市场。此外,由于氟塑料在高温下有害物质释放的问题,欧盟制定的相关法规可能会限制氟塑料使用,PEEK有望成为受益最大的替代产品之一。如果PVDF使用受限,PEEK将是主要受益者,因为低端的塑料很难替代PVDF的耐腐蚀性和耐磨性,PEEK能够在市场上争取到更多的份额。