聚醚醚酮生产工艺难度与下游验证周期
PEEK材料研发已久,但全球大规模生产的企业较少,且主要产能被外资企业垄断,主要系实验室合成工艺与实际工业化生产工艺差异较大,需要深厚的生产技术、经验的积累。此外,PEEK材料工业化生产的验证周期较长。
一、生产工艺:生产工艺难,且需要一致性高、结晶性能高,并达到合适的熔指和黏度平衡
(1)生产工艺:壁垒在于在长时间高温下的聚合反应中,材料不能发生过度的降解和交联。外资厂商对PEEK材料的技术、配方、设备等相关资料处于严格保护和封锁。同时,要达到PEEK材料所需要的性能,需要掌握全流程生产能力,并有深厚的技术积累去不断优化合成操作工艺。
PEEK材料的生产过程主要有聚合、提纯、干燥、加工等,其中聚合是核心工艺,需要厂商将原材料熔融混合后加入聚合釜,在280℃-340℃状态下进行8-12小时的聚合反应。在长时间的高温聚合反应中,PEEK材料需要长时间保持在高温环境中不产生降解和交联,控制难度较高,否则将影响产成品的质量,需要厂商不断调整生产工艺,增加生产成本。
(2)一致性:每釜之间需要保持相同且精准的控制。PEEK的聚合工艺意味着每一釜都是一个批次,但需要保持每釜都生产出相同且高质量的产成品。目前看,保持高稳定性可以采用使用大聚合釜生产+提升自动化程度来减少误差。
(3)熔指和黏度:这两个指标呈反向关系,需要保持合适的平衡。PEEK材料在熔融状态下是非牛顿流体,在高剪切速率下黏度会变小,黏度又和熔体强度正向相关。在某些场景下,如制作线缆、细丝等,PEEK材料需要具备高流动性以挤出细薄制件,即剪切率高、黏度低、熔体强度低,但又同时要求材料具有较高的熔体强度,所以需要在溶指和黏度做出平衡。
(4)结晶性:结晶速率越高,结晶度越高,材料的机械性能、耐磨性、耐腐蚀性更好。在加工过程中,PEEK材料需要在十几秒内从熔融状态下迅速降到凝固状态完成结晶,相同时间内结晶速率越高,结晶度越高(PEEK材料结晶度一般约30%),机械性能、耐磨性、耐腐蚀性能越好。
二、验证周期:产能爬坡需要时间积累,下游客户认证开发周期长。
(1)产能爬坡需要时间长:由于工艺难度较大,形成高质量、一致性高的PEEK树脂生产能力对技术、研发投入、工艺积累要求很高。所以在实现扩产后,PEEK材料厂商要实现有效的产能投放仍需要较长的时间。
(2)客户验证时间长:目前PEEK材料由于耐腐蚀、耐磨等性能优异,主要作为功能件、结构件应用于工作环境恶劣、性能要求苛刻的产品领域。这些产品领域对产品质量的稳定性、寿命要求较高,因此开发测试过程比较长。