市场规模超23亿美元！7大领域共同发展！聚砜材料国产替代正当时

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聚砜

聚砜（polysulfone）是在20世纪60年代出现的一种新型热塑性特种工程塑料，最早由美国联合碳化物公司（Union Carbide Corporation，UCC）研发成功，属于非结晶性高分子材料，具有优异的力学性能、介电性能、耐热性、阻燃性、耐蠕变性、化学稳定性、透明性以及食品卫生性，已在电子电气、汽车、医疗卫生和家用食品等领域内获得广泛应用。聚砜材料由于具有极高的技术壁垒，长期以来被国外垄断，国内企业2010年后有所突破。

一

聚砜：性能优异的热塑性特种工程塑料告

聚砜材料是20世纪60年代出现的一种热塑性工程塑料，其分子链中均含有与亚苯基相连的砜基（-SO₂-）与醚键（-O-）结构，英文名为Polysulfone（简称PSF或者PSU），属于非结晶性特种工程塑料的一类。特种工程塑料一般是根据特殊用途需求而研制的，与通用工程塑料相比性能更优异，长期使用的温度更高，能够应对各种严苛和复杂工况下对材料的特种要求，具有优异的热性能、机械性能、耐化学性、耐候性、阻燃性等，在工程塑料领域属于附加值最高的环节。

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聚砜材料的制备工艺

聚砜材料的生产工艺通常采用法纳姆（Farnham）的亲核取代缩聚路线。工业生产方法有两种，分别是二步法和一步法。

• 工业生产主要采取二步法，具体路线为：双酚A先与碱原位反应生成双酚A二钠盐，随后与4,4'-二氯二苯砜进行亲核取代反应脱盐聚合生成聚砜产品。

• 聚砜还可以采用一步法合成，主要分为聚合工段和后处理工段：前期聚合工段中，所需要的原料有4,4'-二氯二苯砜、双酚A、双酚S、联苯二酚、碳酸钾或碳酸氢钾等，将这些原料在常用溶剂（如二甲基亚砜、N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺、N-甲基吡咯烷酮、环丁砜等）中聚合，同时选取甲苯、二甲苯或氯苯作为脱水剂。然后进入到后处理工段，利用与前段聚合工艺不同的溶剂作为沉淀剂，将聚合后的粘稠液注入其中，此时聚砜会从聚合物溶液中分离出来，再经纯化、干燥、造粒和包装。这一阶段中，国内生产厂常用水作为沉淀剂，国外聚砜生产厂常用乙醇或甲醇作为沉淀剂。

选用一步法还是两步法生产方式，关系到生产效率，一步法缩短合成步骤，避免脱水工序，缩短了反应时间，是目前高分子材料最先进的生产工艺，但目前工业生产仍采取二步法。

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聚砜材料分类

按照合成单体的不同，聚砜材料有普通双酚A型聚砜（PSU）、聚亚苯基砜（PPSU）和聚醚砜（PES）三类，三类聚砜材料由于分子基团的相似性具有相似的性能，而又由于不同的结构性能亦有区别。

• 双酚A型聚砜（PSU）是最早开发的聚砜种类，最初由美国联碳公司（Union Carbide）于1965年完成研发并实现工业化，是由4,4'-二氯二苯砜与双酚A经过Farnham亲核反应聚合而成。相比较其它类聚砜材料，异亚丙基桥联基团是PSU独有的。

• 聚亚苯基砜(polyphenylene sulfone)又称聚苯砜，英文缩写为PPSU。聚苯砜是美国联碳公司研发出UdelPSU后，于1976年推出的第一款成品，是由4,4'-二氯二苯砜与联苯二酚通过亲核反应制成。PPSU的HDT为207℃，在三种聚砜材料中最高。

• 聚醚砜(polyether sulfone)，英文缩写为PES。聚醚砜是在1972年由英国帝国化工公司(ICI)最先研发并实现商业化，并以Victrex为商品名销售，是由4,4'-二氯二苯砜与双酚S通过亲核取代反应制得。与其他类聚砜材料相比，PES的重复单元中，砜基的含量占比最高，而这一极性基团会导致聚合物较易吸水，因此PES是聚砜中吸水量最高的一种。

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聚砜材料的性能

• 热稳定性好：虽然暴露于高温，但依然能保持初始的物理和电性能，热变形温度为174℃，连续使用温度为160℃。
  

• 光学性能好：未填充的聚砜材料是水白色到琥珀色，可见光透明度80%-90%。
  

• 水解稳定性：在医疗领域有广泛的应用，因为能经受蒸汽、沸水和洗涤剂溶液的侵蚀；其模具零件在医疗消毒锅内重复蒸汽消毒仍能保持强度、韧度及耐应力开裂性。
  

• 尺寸稳定性：低的模具收缩率，聚砜的线膨胀系数从室温到玻璃化温度接近常温，可满足应用所需公差要求和适中的尺寸稳定性要求。
  

• 耐化学药品性：耐酸、碱、醇、脂肪烃和盐溶液，即便在高温下也有优良的抵抗性，但对极性有机溶剂如氧代烃和芳香烃的抵抗性差。
  

• 生物相容性好：获得美国农业部（USDA）和食品级药品管理局（FDA）的批准已用于接触食品及医疗用具。
  

• 适中的电性能：适中的电性能包括适中的绝缘性和介电强度，低的耐电弧径迹性和介电损耗角正切。
  

二

市场需求及政策鼓励共同推进聚砜材料稳步发展

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多领域同步发展，市场前景广阔

目前，聚砜材料主要应用于食品接触、航空航天、汽车、工业、膜材、电子电气等领域。

• 食品接触：聚砜材料因其性能稳定、无毒，符合美国食品药品监督管理局和欧洲委员会对食品及其接触应用的相关法规要求，广泛应用于食品接触领域。生活中，聚砜材料可用于婴儿奶瓶、微波烹调器具、咖啡滤析器、爆米花机器、电炸锅、电饭锅、蛋炊具及挤奶器部件、饮料和食品等食品接触用具及厨房用具等。根据Statista统计数据，2010年至2020年，全球厨具用品市场规模从1,150亿美元增长至1,600亿美元，保持快速增长，预计未来到2023年，全球厨具市场规模将达到1,730亿美元。

• 航空航天：由于聚砜材料具有超强的韧性和抗冲击力，且满足低烟密度、低毒排放以及低热量释放的安全要求，在飞机结构与内饰元件的使用量日益增大，如波音777飞行甲板化霜水盘、座椅影音显示器罩、餐饮回收小车等。根据中国商飞公司2019年发布的《2019-2038中国商飞公司市场预测年报》，未来20年（2019-2038），全球将新增45,459架飞机，其中喷气支线客机4,756架，单通道飞机32,055架、双通道客机8,648架，市场总价值约66,179亿美元。

  
  
• 汽车：聚砜材料作为一种结构材料，具有众多的优异性能，如可长时间承受180℃高温，尺寸稳定，即便在高温下也能保持较好的抗蠕变性能，而且耐热水、燃油以及冷却液等溶剂，因此在汽车与交通领域有着广泛的应用，比如在交流发动机、导火线连接系统、转向柱罩和发动机罩下的零件，以及汽车分速罩、电池罩、传感器、点火器零件、汽车灯罩等方面均有应用。此外，聚砜材料还用于生产保险丝密封件、车内反光镜、热空气导管、止推环、带进油控制柱的油泵等汽车用制品。据IHS Markit预测，2021年全球汽车销量将达8,340万辆，同比增长4.2%,并在随后两年内继续保持稳步增长态势。

• 卫生/医疗行业：医疗领域中，器械材料必须具有极佳的生物相容性与承受苛刻环境的能力，聚砜材料符合ISO 10993标准，即不具有细胞毒性、致敏性与组织毒性，又能经受高压蒸汽、环氧乙烷、低温等离子与伽马射线等常规灭菌方式，可以在II级与III级医疗装置中使用。聚砜材料相对于现在使用最多的金属医疗材料，其质量更轻、能够被X射线穿过、制作灵活(可制成透明、不透明以及各种彩色制件)。因此，聚砜材料在消毒盘/盒、手术牵开器、股骨试验盒、牙科器械、医用软管等应用方面正逐步取代金属材料。此外，聚砜材料还因其优异的化学惰性与生物相容性，在医用膜材料上被大量的研究与应用。根据Evaluate MedTech发布的《World Preview 2018，Outlook to 2024》统计数据，2017年全球医疗器械市场销售额为4,050亿美元，同比增长4.6%；预计2024年全球医疗器械销售额将达到5,945亿美元，2017年-2024年间复合增长率为5.6%。

  
  

• 水处理膜：聚砜材料具有高纤维强度、韧性、刚度和水解稳定性，可溶于传统加工溶剂，用于制造中空纤维、平板和管状膜，减少过滤器堵塞，并最大限度地减少制造缺陷。

• 电子电气：聚砜材料不但具有良好的绝缘性能、极低的介电损耗因子、较高的介电强度，而且在190℃高温下能保证其性能不出现较大波动。随着电子电器向小型轻量化发展，聚砜材料在变压绝缘器件、电线绝缘材料、各类接触器、断路器锁闩、以及电路基板等方面的使用量也日益增多。2021年1月29日，工业和信息化部发布了《基础电子元器件产业发展行动计划(2021—2023年)》（下称《行动计划》），提出到2023年电子元器件销售总额达到2.1万亿元，在关键产品技术方面将迎来突破，专利布局更加完善；培育一批大型企业，争取有至少15家企业营收规模突破100亿。

• 工业领域：聚砜材料还可以应用于泵罩、塔填料、窥镜、阀门、卫生管道及部件、水管转接头、污染控制设备、轴承保持器等方面，比如，聚砜管道可以适应不同的环境且能保持良好的防蠕变性和低吸水率，从而被广泛应用。

  
  

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2027年聚砜材料市场规模将超过23亿美元

根据Global Market Insights数据显示，2020年全球市场空间为16.6亿美元，预计2021-2027年将保持4.9%的年复合增长率，2027年聚砜材料市场规模将超过23亿美元。亚太地区预计将成为主要的市场。

表：全球聚砜市场需求

表：全球不同区域聚砜材料市场份额

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国家鼓励聚砜材料发展，逐步实现国产替代

我国工程塑料起步较晚，但发展迅速，目前已逐步形成了具有树脂合成、塑料改性与合金、加工应用等相关配套能力的完整产业链，产业规模不断扩大，并且出口不断增长；企业规模持续壮大，产品品种不断增加；科技水平日益提高，部分产品技术、质量指标也已接近国外先进水平，管理水平明显提高。

当前，我国工程塑料产业发展的矛盾主要体现在：通用工程塑料缺乏自主核心技术，特种工程塑料产研脱节；国产技术装备水平相对较低，产品质量稳定性差；国内产品供应不足，专用料比例低，中低档产品偏多；产品结构不够合理，基础树脂合成企业少，改性加工型企业多；技术投入不够，产品开发与市场服务脱节，本土企业的竞争力较差。

总体来看，我国工程塑料有效生产能力仍不能满足国内市场的需要，我国现已成为全球最大的工程塑料进口国。根据中国石油和化工联合会机构统计，2018年我国工程塑料的自给率仅为62%，我国特种工程塑料的自给率则更低。特种工程塑料作为最重要的一类化工新材料之一，被广泛应用于高端制造、电子信息、交通运输、航空航天等诸多领域，其发展不仅对国家支柱产业和现代高新技术产业起着支撑作用，同时也推动传统产业改造和产品结构的调整。对此，政府提出多项政策，鼓励聚砜等特种工程塑料的发展。国家未来重大战略性新兴产业亟待国产化材料的进口替代和其他国产化重大支撑。

• 国家发展改革委、商务部发布《鼓励外商投资产业目录（2019年版）》，重点提及的化学原料和化学制品制造业包括聚砜、聚醚砜、聚芳酯、聚酰胺及其改性材料等。
• 中国石油和化学工业联合会关于“十四五化工新材料产业发展的战略和任务”的重点工作指导：开发聚砜、聚苯砜、聚醚醚酮、液晶聚合物等高性能工程塑料。
• 聚砜作为先进的“医用高分子材料”，被列入国家“十二五”重点产品目录第221项。被列入“十三五”重点产品目录第180项，是新材料产业发展重点。
• 科技部制定的《“十三五”材料领域科技创新专项规划》报告中明确指出特种工程塑料是重点发展的先进结构材料技术之一，并且制定了将特种工程塑料等高端产品的自给率5年内提高到50%的目标。

特种工程塑料的生产使用量虽不及通用塑料，但其很多性能远胜于通用塑料，有着不可替代性。未来，随着人类在尖端领域的不断探索和发展，特种工程塑料的重要性将日趋增加。作为特种塑料的重要品种之一，聚砜树脂可制成薄膜、纤维、复合材料等，已在众多领域包括高端领域得到了广泛应用。但聚砜对于我国大部分的公司而言仍处于中试阶段，产量严重不足，质量仍待提高，还需要国家和企业的共同努力，才能尽快赶上国外先进水平。

巴斯夫聚砜树脂商品名为Ultrason，产品系列包括聚醚砜（PESU）、聚砜（PSU）和聚苯砜（PPSU）。2018年巴斯夫在韩国丽水新建Ultrason生产线，将年产能增至24000吨/年。

住友化学聚砜树脂商品名为SUMIKA EXCEL PES，是获得ICI公司许可在日本国内生产的非结晶性耐热树脂，在日本爱媛工厂和千叶工厂建有生产线，年产能6000吨。

索尔维的砜类聚合物产品包括Radel PPSU、Veradel PESU、Acudel改性PPSU、Udel PSU。2016年索尔维宣布在砜类聚合物年产能12000吨的基础上，产能提高35%。作为增产计划的一部分，其印度潘诺里工厂于2019年Veradel PESU(聚醚砜)新生产线开始投产。

山东浩然特塑有限公司是一家以聚砜、聚醚砜、聚苯砜、聚醚醚酮塑料原料及二次制品的研发、生产和销售为主的高新技术企业。目前已建设完成2800吨聚砜生产线，在建年产3000吨聚砜系列树脂研发及产业化项目，预计今年年底实现试投产。

广东优巨先进新材料股份有限公司专注于特种工程塑料Paryls聚砜系列树脂(PPSU、PES、PSU)树脂及其树脂改性产品的研发、生产、销售。拥有年产能6000吨聚砜系列树脂产品自动化生产线，并计划建设年产万吨级PPSU、PES、PSU产品线。

山东津兰特种聚合物有限公司从事特种工程塑料的研发、生产和服务，产品品种涵盖聚砜（PSU）、聚醚砜（PES）、聚苯砜（PPSU）、聚醚醚酮（PEEK）、聚芳醚酮（PAEK）、聚砜-聚酰亚胺（PSF-PI）、磺化聚砜（SPSU）、磺化聚醚砜（SPES）、磺化聚苯砜（SPPSU）、磺化聚醚醚酮（SPEEK）等高性能特种工程塑料。津兰特聚建成年产3000吨聚砜类（含磺化聚砜）树脂生产基地。

长春吉大特塑工程研究有限公司是由吉林大学、长春吉大高科技股份有限公司合资于2002年组建的高新技术企业。吉大特塑拥有年产500吨聚醚砜( PES)和500吨联苯聚醚醚砜(PPSU)树脂生产及改性料的生产能力。

威海帕斯砜新材料有限公司主要研究聚砜材料医用级应用，2015年投产年产300吨聚砜生产线，2017年建成年产1000吨的生产线。

江西金海新能源科技有限公司是一家生产高性能砜材料的国家级高新技术企业公司，在建年产5000吨聚芳醚砜生产线项目，主产品包括聚苯砜2600t/a、聚醚砜1200t/a、聚砜1200t/a。目前一期产能1000吨，目前已投产，项目二期2021年完成。

浙江鹏孚隆新材料有限公司成立于2010年12月，主要从事PEEK（聚醚醚酮）、PES（聚醚砜）等高性能聚合物的研发、生产、销售及其制品的应用开发。拥有500吨/年的聚醚砜（PES)树脂生产线。

金发科技采用界面成盐可控缩聚技术和高热稳定性封端创新技术，突破了高透明度聚芳醚砜（包括PPSU和PES）产业化关键技术。并投资建设千吨级PPSU/PES生产装置，目前拥有年产800吨PPSU材料产能。

华东理工大学华昌聚合物有限公司主要经营环氧乙烯基酯树脂、不饱和聚酯树脂、重防腐涂料、高性能环氧树脂、聚砜树脂等，建设有年产能2000吨的聚砜树脂生产线。

沃特股份在重庆计划新建10000吨聚砜类特种塑料产能，目前重庆项目设备调试已完成。其聚砜材料在医疗器械、小家电、工业泵阀、光学配件和需消毒的畜牧配件等领域客户进行测试验证，后续还将进行FDA及ISO等标准认证。

大连聚砜塑料有限公司坐落在辽宁内，是集聚砜塑料为一体的专业产品服务提供商，以“舵牌”作为商品名，目前舵牌聚砜年生产能力为200吨。