一、聚砜材料介绍

聚砜(Polysulfone,PSU),是一种非结晶性热塑性工程塑料,分子主链中含有砜基及芳环。

目前市场上已商品化且技术较为成熟的聚砜树脂主要有三类:双酚A型聚砜(PSU)、聚苯砜(PPSU)和聚醚砜(PES或PESU)

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  • PSU绝缘性能最佳,在极性溶剂中具较好的溶解度,且具优异的成膜性、选择透过性等特点,但热学性能不及另外两种,主要应用在净化水处理膜、医疗设备、热水管阀配件等领域。
  • PPSU具有高透明性、高耐温性、可反复高温蒸汽灭菌及食品卫生安全性能,主要用于制造食品接触、医疗器械等关键设备零部件,例如医用消毒盒、婴幼儿奶瓶等。
  • PES综合性能突出,符合食品安全等级,且具有高透明、耐高温、耐油、高附着力、优异的成膜性等性能,应用于食品接触器具、高温涂料、水处理膜、厨卫电器、耐高温消防面罩等领域。

 

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二、聚砜的四大核心性能

耐高温性能

聚砜的热变形温度(HDT)较高,未增强的聚砜热变形温度可达174℃,经过玻璃纤维增强后,热变形温度可进一步提高。长期使用温度可达150℃,能够在较高温度环境下保持稳定的性能。

在高温环境下,长期使用聚砜,它仍能较为轻松地保持较好的机械性能以及物理性能,并且不容易发生老化与变形,这也体现了聚砜良好的耐热老化特性。

化学稳定性

聚砜在强酸、强碱和有机溶剂环境中,具有优良的耐腐蚀性,在强氧化性的介质中,抗氧化性不强。

聚砜具有良好的耐水解性,在高温高压的水蒸汽环境中,性能依然稳定,可用于制造与高温水和蒸汽接触的设备部件。

机械性能

聚砜的刚性非常高,纯聚砜的弯曲模量约为2.5GPa,经过增强后,弯曲模量可显著提高,能够满足一些对刚性要求较高的应用场景。

聚砜具有比较高的拉伸强度和冲击强度,能够去承受相对较大的外力作用,而且不容易破裂或损坏。

电性能

聚砜的介电强度很高,电绝缘性能也非常稳固和可靠,在制作电子电器的绝缘部件能起重要作用,在复杂的环境中仍能保持优异的状态。

聚砜具备优良的耐电弧性,而且在高压电弧的作用下,不容易出现漏电以及击穿的现象,能够很好的保障电气设备的安全运行。

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三、聚砜的改性方向与加工工艺

改性技术

为了更高效更好地满足各个应用场景的需求,必须继续提升聚砜的性能,一般需要对其进行改性升级。

常规的材料改性方法都可以用在聚砜上,比如增强改性、填充改性以及合金化改性等

玻璃纤维或碳纤维能显著提高聚砜的强度和刚性。

矿物填料,既能降低成本,还能优化某些特定性能。

合金化改性就是把聚砜与其他聚合物结合起来,从而充分发挥两者的优点,强强联合性能翻倍。

加工工艺

 

注塑成型是聚砜常用的加工方式之一。
聚砜熔体的粘度比较高,注塑时需要把温度和压力,设置得更高一些。

注塑时模具温度一般控制在120-150℃之间,料筒温度在320-380℃之间。可以用于制造电子电器外壳、汽车零部件等形状比较复杂的产品。

挤出成型:可用于生产聚砜管材,以及板材、棒材等型材。

挤出过程则需要精确的控制熔体温度和挤出速度,才能保证产品的质量的温度。

热成型:把聚砜板材加热到软化温度,使用模具制造各种形状的制品。

四、聚砜在各领域的广泛应用

电子电器领域

在电子领域,聚砜可用于绝缘材料、电子连接器、高频电路板、传感器外壳等。在汽车领域,可用于发动机传感器外壳、电动汽车电池托盘(可减重25%)、内外饰等。

医疗领域

 

在医疗领域,聚砜的材料性能可精准匹配医疗需求。聚砜中空纤维膜孔隙率高、膜孔规则,对中分子毒素(如β2-微球蛋白)清除率比纤维素膜高30%-50%,显著降低尿毒症并发症风险,是血液透析膜、心脏瓣膜、心脏起搏器、膜式人工肺等医疗器械中无法取代的原材料。同时,聚砜还可用于人工关节、骨板、牙根的制造、麻醉面罩、医疗器械外壳等。

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航空航天领域

在航空航天领域,聚砜可用于飞机发动机壳体、机身框架、机舱内饰、天线罩、灯具遮光板、宇航员面罩、宇航器外部防护罩等部件。

汽车工业

聚砜具备耐高温性和耐化学性,可被用于制造发动机周边的零部件,像节气门体,还有进气歧管等,能够在高温和恶劣的化学环境中正常地工作。

聚砜的高强度、高刚性和良好的外观质量,使其可用于制造汽车内饰件,如仪表盘、座椅框架等,提高汽车的内饰品质。

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五、主要厂商

 

聚醚砜国外技术优势相对明显。随着近年来国内聚砜材料的快速发展,国内聚砜产能也快速走高,2023年我国聚砜树脂产能约2.84万吨/年截至2024年5月,国内拟在建的聚砜装置超过7套,总建设规模合计超过3.7万吨/年。若这些项目全部投产,中国将跃居全球最大聚砜生产国。从建设进度来看,2024年底至2025年是投产高峰期。

目前国内产能以双酚A型聚砜为主,这也使得国内双酚A型聚砜产品价格快速下跌,而过去双酚S的“卡脖子”一直也是聚醚砜国产化低的重要原因。

1、Syensqo世索科

Syensqo是高性能材料和特种化学品专家,承袭自拥有160年历史的索尔维(Solvay)集团,提供Udel® PSU、Radel® PPSU等。Syensqo的核心业务涵盖特种聚合物、复合材料、消费及工业专用化学品、香料及功能化学品、技术解决方案和油气六大领域,以及四个增长平台:电池、绿色氢能、热塑性复合材料、可再生材料和生物技术。

2024年11月,Syensqo宣布了一项增产计划,即将其位于美国俄亥俄州马里埃塔工厂的Udel®聚砜 (PSU)砜聚合物产量提升25%以上

Syensqo还在与三菱化学先进材料(MCAM)合作,回收使用Syensqo的Udel®高性能聚砜(PSU)热塑性塑料制成的医疗设备。

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医疗级白色聚苯砜(PPSU) 图片来源:Syensqo

 

2、巴斯夫(中国)有限公司

 

Ultrason ®是巴斯夫聚醚砜 (Ultrason ® E)、聚砜 (Ultrason ® S) 和聚苯砜 (Ultrason ® P) 产品系列牌号。

3月4日,巴斯夫宣布推出全球领先的生物质平衡聚醚砜(PESU)。

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该产品通过50%生物循环原料替代化石原料(主要来自有机废弃物),并结合100%绿色电力生产,显著降低碳足迹,其物理性能与传统PESU完全一致,客户无需调整生产工艺或重新认证。

3、广东优巨先进新材料股份有限公司

优巨新材是专注于特种工程塑料Paryls®聚芳醚砜(PPSU、PES、PSU)、高温聚酯(PCT&PCTG)、高温尼龙(PPA)及其树脂改性产品的特种高分子材料研发型供应商。

公司拥有工艺先进的设计产能6,000MT/a聚砜系列树脂产品的自动化生产线;并开始新建年产聚砜5000吨、聚合单体5000吨、高温尼龙2500吨、高温聚酯2500吨及聚醚酰亚胺5000吨,累计总产能2万吨。

4、山东浩然特塑

山东浩然特塑股份有限公司成立于2010年8月,现有产能4700吨/年,包含聚醚砜(PESU)700吨/年、聚苯砜(PPSU)2500吨/年、聚砜(PSU)1500吨/年等。

2024年12月,浩然特塑柔性聚砜系列树脂生产项目的环境影响评价文件受理公示,改扩建后将形成聚醚砜(PESU)产能2700吨/年、聚苯砜(PPSU)产能4000吨/年、聚砜(PSU)产能300吨/年,合计聚砜系列产能7000吨/年。

 

5、金发科技股份有限公司

珠海万通特种工程塑料有限公司作为金发集团旗下的子公司,主营产品包括特种尼龙、液晶聚合物、聚砜、聚醚醚酮以及其他特殊功能性材料,如激光镭射材料和纳米注塑材料等。公司具有独立知识产权的聚醚砜(PES)聚合产线,聚芳醚砜产能(800吨/年+6000吨/年)。

金发科技年产6000吨PPSU/PES合成树脂装置于2024年6月试车成功。

6、深圳市沃特新材料股份有限公司

深圳市沃特新材料股份有限公司可提供全产业链高分子材料解决方案。LCP、PTFE、PPA、PPSU、PES、PSU、PPS、PEEK、PEKK等特种高分子材料从合成到改性的整体配置,可为5G/6G、人工智能、新能源、电子电器、汽车交通、半导体、医疗健康等行业提供可参与全球化竞争的供应链自主可控产品。

沃特股份规划聚砜产能1万吨,分成两期实施,聚砜产线正在进行工艺改造和设备革新。

7、吉大特塑

长春吉大特塑工程研究有限公司(JUSEP)是全国首家聚芳醚酮(PAEK)和聚芳醚砜(PAES)研发、生产及二次制品加工企业,是“吉林大学特种工程塑料教育部工程研究中心”和“高性能聚合物合成技术国家地方联合工程实验室”的中试基地和科技成果转化平台。

JUSEP具备年产100吨聚醚砜(PES)树脂及其改性料的生产能力。

8、富海化工新材料科技有限公司

富海化工新材料致力于特种工程塑料合成及定制改性,建成并投产7000吨特种工程塑料(聚砜、聚苯砜、聚醚砜)、2万吨改性塑料等项目,为医疗健康、环保水处理、汽车交通、电子电器等提供最合适的产品和服务解决方案。

9、万华化学

万华化学全新推出的聚砜材料,已应用于食品接触、水处理、医疗器械等众多领域,且在进口替代方面取得进展,目前产能规划1500吨/年,已完成技术突破并进入工业化投产阶段。

10、摩纳珀里

 

摩纳珀里从事特种聚合物的研发、生产及技术服务。公司拥有自主研发的聚合技术,致力于聚芳香醚类高分子的产业化。

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11、湖大特塑

山西湖大特塑新材科技有限公司投资建设的年产1万吨聚砜系列产品建设项目正稳步推进,该项目是山西省2025年省级重点工程项目。

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该项目于2024年5月开工,一期工程规划建设年产1200吨聚砜、200吨聚醚砜及600吨聚苯砜产品的生产线,预计将于2025年6月底竣工。而二期工程则计划建设年产4800吨聚砜、800吨聚醚砜及2400吨聚苯砜产品的生产线,预计于2025年底建成并投入生产。

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参考资料:能源化工新材料、化工新材料、网络

 

作者 808, ab