(九)2013-2014年世界塑料工业进展

2015-07-14

    美国一家EGC Critical Components公司最近选择了威格斯公司的PEEK,用于核能发电的一个自主驱动的中止密封系统。核能发电是一个对性能要求很严苛的产业。此应用中自主驱动中止密封系统材料的选择和设计,无需弹簧或活塞,用来管理在紧急关闭情况下可能发生的反应堆冷却剂泄漏。测试表明,在最严格的操作环境下,此PEEK密封系统可以额外增加96h连续使用时间,满足美国核管理委员会的要求。反应堆冷却系统有望连续服务超过15年。EGC专利的密封系统的测试包括,在204℃水、5.2MPa密封压力下的2h测试。一旦完成,该温度和压力分别提高到293℃和8.6MPa。即使在极端条件下和密封冷却系统损坏的条件下,中止密封系统内的威格斯PEEK环仍然完好,不会有明显的反应堆冷却剂损失。

    英国威格斯公司推出一种食品接触应用的新型玻璃纤维增强热塑性塑料Vietrex PEEK 90GL30BLK EU。与金属材料相比,该材料提供了更好的设计灵活性,用它能够设计更复杂的组件,从而满足具有挑战性的设计需求。其不仅具有优异的耐磨、耐化学、耐水解性能,还具有良好的抗蠕变性、尺寸稳定性和出色的强度,可制造用于高压、蒸汽环境下的组件。此外,90GL30BLK EU还可延长部件的使用寿命,帮助制造商大大节约成本。

    油气行业中的最新的生产技术对设备施加的压力越来越大。据威格斯公司称:“生产工具被要求在高温和高压的极端工作环境中必须持续使用1O-20年。而且,最新的技术如随钻测量、随钻测井和测井系统等牵涉到关键电子数据的传送,因此工具的可靠性是很重要的。”PEEK材料能面对这些新挑战。Victrex PEEK 450G因具有比Norsok M710高出10倍的H2S浓度而超越后者。该材料还具有优越的耐刺激性和腐蚀性化学物质性能。除了具有耐化学性和质量轻的优势之外,PEEK复合材料还同时具有高的电阻率和低的电磁干扰,使其尤为适合要求以纤维增强的复合结构的锻造工具。在2014年法国复合材料展JEC上,威格斯向人们展示了通过自动辅丝(AFP)技术生产的复合材料,AFP技术使PEEK基复合材料能够在自动化过程中逐层组装而成。威格斯称这比利用高压釜固化有着更多优势,而且因为引入了激光加热,使得针对某些应用的产量提高了10倍。

    赢创工业集团正在开发一种新的工程聚合物,在高温和极端环境下的性能优于目前应用的PEEK材料。以赢创Vestakeep PEEK为基础的新材料,在176.7℃/103.4MPa下已显著提高机械性能,具备与标准PEEK相当的耐化学性,而且其增强的蠕变和耐挤压性能超过现有的热塑性塑料。动态力学分析结果显示,其在176.7-315.5℃温度范围内保持优异的机械性能不变,挤压测试(241.3MPa290.5)优于其他填充和未填充PEEK化合物。

    一系列添加新型的专利添加剂的PEEK复合材料实现了高的耐磨性,可替代聚四氟乙烯(PTFE)。北美Lehvoss公司推出的Luvocom 8000新材料在保留原有力学性能的基础上,其摩擦磨损特性大大地超越之前的材料。据Lehvoss公司介绍,虽然人们知道PTFE可降低磨损率,但并不总是认识到它会降低材料的力学性能。一个关于止推垫圈和衬套的研究结果表明,与使用PTFE润滑的行业标准PEEK材料相比,使用Luvocom 8000可降低多达23的磨损率。Luvocom 8000对金属如不锈钢、碳钢、铝和轴承钢都显示出优越的摩擦磨损性能。该系列材料在汽车、工业、医疗和能源领域所涉及的止推垫圈、衬套、密封圈等磨损部件的应用提供了新的机遇。

    索尔维特种聚合物推出KetaAspire PEEK新品级——超高摩尔质量PEEK,比一般摩尔质量的PEEK具有高延展性和高韧性。新品级是为了满足在传统PEEK之上的高韧性和高抗冲性能而开发的,尤其能耐满足油气行业的不断增加的性能需求。相比标准高黏度PEEK的黏度范围0.38-0.50kPa·sKetaAspire KT-810的熔体黏度范围为0.51-0.65kPa·S。索尔维宣称新品级获得了比目前的商业化PEEK材料的韧性更高,而且还能通过如挤出、注塑和压缩成型等传统方法来加工。与标准高摩尔质量PEEK相比,KetaAspire KT-810的断裂伸长率和冲击强度分别提高了50%20%。该材料提供压缩级的平均粒径为50μm的细粉以及挤出级和注塑级的颗粒。

    美国阿科玛(Arkema)宣布其新开发的Kepstan 6000聚醚酮酮共聚物具有低熔点和慢结晶速率,可用于注塑成型和挤出成型,应用在汽车、航空航天、石油和天然气等行业。这些属性允许其具有较低的加工温度,依靠加工工艺和冷却条件,能够以无定形或半结晶结构来加工共聚物。它们可以作为无定形聚合物注塑和挤出成型,不需要淬火。Kepstan 60OO系列共聚物的熔点为305℃,是聚芳醚酮(PAEK)家族材料中最低的。但是,它们的玻璃化转变温度为160℃,在该系列中算是最高的。新系列包括中等、高和非常高流动级别,允许的加工工艺范围广泛,包括薄膜/片材挤出、激光烧结、压延、热成型、注塑、纤维浸渍、压缩成型、滚塑、粉末涂料、粘接和焊接。

    首次来自阿科玛公司的一系列聚醚酮酮(PEKK)从竞争材料中脱颖而出,因为其共聚物结构可以适应最终用途的要求。新的Kepstan PEKK系列包括三种高性能热塑性塑料,其性能满足航空航天、石油勘探和电子应用的要求:①Kepstan 6000低熔点无定形品级(适合挤出和热成型)以及激光烧结和金属的粉末涂层;②Kepstan 7000为结晶品级,用于制造热塑性碳纤维复合材料,生产单向磁带和涂层织物等,应用于航空航天领域;③Kepstan 8000为结晶品级,具有超高的热机械性能和耐化学性,用于挤出和注塑成型超深油井勘探中使用的组件。

    4.3 聚芳砜(PASF)

    17列出了2012年世界最主要的PASF生产商,产品包括聚砜(PSU)、聚醚砜(PESU)和聚苯砜(PPSU)

    18提供了2012年世界耐高温热塑性塑料的消费量分布情况。总的来说,在未来几年内耐高温热塑性塑料的年增长率预计是5%左右,其中,欧洲的年增长率预计是5%左右,亚洲很可能是7%左右,成熟的美国市场只有3%左右。

    19和表2O分别是2012年按应用领域、区域划分的世界无定形耐高温热塑性塑料的消费量分布情况。

    巴斯夫已确定在韩国丽水建立一家工厂,生产Ultrason品牌特种树脂聚芳砜。该工厂的产能为6kta,至2020年能满足亚太地区对Ultrason聚芳砜需求的75%。这是巴斯夫第一次在德国以外地区建立Uhrason特种树脂生产基地,该基地的建立使公司在全球的Uhrason产能增至18kta

    4.4 含氟聚合物

    2011年,全球含氟聚合物的市场容量是264700ta,比2009年提高了11%以上。南美洲(107300ta)、亚太地区(80800ta)和欧洲(55200ta)是最主要的市场。在亚洲区域内,中国的需求最高(42500ta),日本次之(13000ta)。另一方面,聚四氟乙烯(FE)作为最主要的含氟聚合物,占含氟聚合物总消费量的58%(153100t),紧接着是PVDF13.6%(36000t),四氟乙烯一六氟丙烯共聚物(FEP)占约10%(26900t)

    2009-2011年之间,全球含氟聚合物的市场容量以年均5%的速度增长。到2016年,预计增长率为5.8%,达到342100ta。亚洲的年增长率是最快的,预计是6.6%。来自快速发展中国家中国和印度的汽车、电气电子和化工等行业的需求推动这种增长。至2017年,美国对含氟塑料需求的年增长率预计是5.8%。为了满足上述快速增长的需求,供应商们已经提高了他们在世界范围内的产能。比如,2010年杜邦扩大其美国工厂的Tedlar PVF(聚氟乙烯)薄膜的产量;2012年年中,法国Arkema公司在中国常熟市建立了一家新工厂,用来生产Kynar PVDF(聚偏氟乙烯)及其单体VF2,从而将该公司氟塑料的产能提高了5.8%

    全球三大氟塑料生产商分别是美国杜邦、比利时索尔维和日本大金(Darkin),它们占据的市场份额分别是25%13%11%2010年,氟塑料需求最大的领域是汽车行业(30%),接着是电气/电子(26%)和化工(24%)。到2016年,预计电气/电子行业的总消费量年增速达到6.2%,汽车和化工行业分别是5.8%4.3%

    索尔维特种聚合物推出了一系列再生品级Solef聚偏氟乙烯(PVDF)。新品级Fluodoop基于Solef生产过程中的回收废料以及苏威客户在材料加工成型后形成的废料。Fluorloop系列品级可用于挤出、注塑和压缩成型。

    索尔维特种聚合物事业部推出两种新型的薄膜级乙烯三氟氯乙烯(ECTFE)树脂,其应用针对太阳能电池(PV)组件的封装面板。新型的含氟聚合物标志着该公司进入PV封装前膜应用领域,同时也是对旗下其他PV组件用产品的补充,包括PV组件封装背板用聚偏氟乙烯Solef PVDFHalar ECTFE以及太阳能电缆用Cogegum XLPO HFFR。作为新品级之一的Halar PV ECTFE是一种半结晶、可熔融加工的含氟聚合物,可通过挤塑加工成高度透明的薄膜(透光率大于90%),在宽的温度范围内具有极佳的水汽阻隔性[小于1g(m2·d)],并具有强的耐化学性、优异的耐火性和长期耐候性,因此能够直接暴露在阳光下超过20年。索尔维认为用它替代同类用途的材料是很可行的,如玻璃(硬、重且易断裂)和其他含氟聚合物,它具有更强的耐火性、更高的拉伸模量和更低的密度。另一个新品级是Halar UV。该材料不仅具有与Halar PV相同的特性,而且采用了由专利技术开发出的持久的紫外线阻隔性能,可满足太阳能行业中太阳能电池模块必须具备25年使用寿命的要求。这也是本行业中唯一此类的解决方案。

    5 热固性树脂

    5.1 酚醛树脂

    酚类和醛类缩聚产物通称为酚醛树脂。酚醛树脂是世界上最早实现工业化生产的合成树脂,迄今已有逾百年的历史。由于其原料易得、价格低廉、生产工艺和设备简单,而且产品有优良的机械性、耐热性、耐寒性、电绝缘性、尺寸稳定性、成型加工性、阻燃性及低烟雾性,因此它已成为工业部门不可缺少的材料,广泛用于模塑料、层压板、摩擦材料、隔热和电绝缘材料、砂轮、纤维板、铸模粘接剂以及玻璃钢模压料、粘合剂、涂料等。

    5.1.1 原料生产和市场概况

    全球酚醛树脂所需苯酚量为:2012310.9t2013321.0t(2013年比2012年增长3.0%)2013年全球苯酚总需求量为921.2t,用于酚醛树脂的苯酚为其总量的34.85%2013年全球苯酚总生产量为1131.3t

    2013年度日本苯酚总需求87.4t,其中内需58.6t,出口28.8t,酚醛树脂所需苯酚为13.5t,占内需苯酚量的23%

    中国2013年度苯酚生产总量158.5t,生产能力为156.3t,需求量为173.2t,需进口24.7t。其中,酚醛树脂需用苯酚为90.6t,为苯酚需求量的52.3%

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