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$新瀚新材(SZ301076)$ 材料小龙能否走出大趋势?PEEK材料国产化交流

23-12-24 09:29 946次浏览
空勇
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Q:特斯拉 的人形机器Optimus以及在植入医疗领域的PEEK材料使用情况如何?

A:目前我们不清楚特斯拉人形机器Optimus是否已经使用了PEEK材料,但三花公司作为特斯拉的合作方,之前宣称可能会使用,且三花确实是我们的合作伙伴。至于植入医疗领域,PEEK材料主要应用于脊柱融合器、颅骨板修复及运动医学的界面固定丁等产品。在骨科医疗器械领域,国内厂家已开始替代进口产品,使用国产PEEK材料进行生产。

Q:3D打印技术在PEEK材料应用中的现状与未来趋势是什么?
A:虽然3D打印技术近期较为火热,与PEEK产品也相关,但目前其应用量不大,主要是因为效率较低。目前航空领域是其应用较多的一个领域。关于未来,大家都在研究如何将3D打印技术应用于医疗领域,但目前仍处于研究状态,尚未实现大规模应用。

Q:PEEK材料的主要性能优势有哪些,与其他工程塑料如PI、PEI、PPS和尼龙比较如何?
A:PEEK材料的电性能非常好,但相较于PI,PEEK的力学性能更出色。PEI由于会水解,无法应用于会接触水的汽车、机器人 医疗等领域,只能在非接触水的电子领域应用。而PEEK材料并未被PEI替代,因为PEI没有找到合适的应用场景。PK与尼龙比较,尼龙价格更低,但PK的劣势在于价格较贵;不过尼龙存在吸水导致尺寸稳定性不佳的问题。因此,在需要尺寸稳定性和力学性能的应用场合,例如高端汽车座椅,PK可以替代尼龙以解决噪音问题。

Q:未来PEEK材料的发展趋势是什么?
A:未来三大趋势包括医疗领域的进一步开发、新能源应用、以及在航空领域的大飞机结构件上的应用。其中在航空领域,每台大飞机的结构件重量可能为3至5吨,远高于目前消费电子 领域的应用规模。预测未来包括碳纤维复合材料在内的PEEK产品的应用将会扩展,尤其是承压部件的领域,其中碳纤维复合材料的性能接近金属合金。随着国产替代进程的加速,国内材料生产商有望在这些领域占据更大的市场份额。

Q:尼龙与PEEK材料相比,其性能上有哪些不足?
A:尼龙的不足主要体现在耐温性和机械性能方面。尽管尼龙的耐温性相对较好,但最高耐温仅为180度,而PEEK可以长期使用于250度的高温环境。这就意味着在接近汽车核心部件的发热组件中,常规尼龙无法满足耐高温的要求,我们因而需要使用PEEK材料。此外,尼龙往往在吸水后尺寸会发生变化,这可能导致噪音的增加。

Q:PEEK材料与PPS材料相比如何?为什么PEEK在半导体制造等行业领域会替代PPS?
A:PPS材料在力学性能上与PEEK相近,刚性也比较接近,但PPS的缺点在于其脆性,韧性不足。PEEK则具有很好的刚韧性平衡,虽然PPI可能在刚性上超过PEEK,但考虑到柔刚性和韧性的综合性能,PEEK应该是最优选项。例如,在日本,尽管该国能够生产PPS,但无法合成PEEK。他们在半导体支撑中广泛使用PPS,因为它的流动性好,适合于精密生产,但PPS的耐磨性不如PEEK。举一个实际例子,用在半导体生产中的研磨环,PPS的尺寸会随着使用而因磨损而改变,而PEEK的耐用度平均要长4倍左右。在价格方面,PPS的树脂价格可以卖到7-8万,PEEK的材料价格虽然高达40万左右,但其性能的持久性使得成本效益更高。因此当国内开始生产半导体时,也逐渐转向使用PEEK,这也是我公司销量增长的一个主要原因。

Q:PEEK材料的全球供给和需求情况如何?
A:全球PEEK材料的主要供应商中,国际龙头企业维克斯公司位于英国,宣称其产能为7500吨,实际产能约为5000吨。2019年和2020年期间,维克斯在中国投资了一个产能为1500吨的工厂,所以维克斯的实际产能应该在6500吨左右。索尔维为次大产能,约1500吨,我们公司产能也是1500吨左右。银创的理论产能为1000吨,实际产能大约是500吨。加上国内一些正在逐渐扩能的厂家,全球供给总量大约是在1万2000吨左右。至于PEEK材料的需求量,以今年为例,大概在8000至9000吨。

Q:目前PEEK材料的产能和需求比大概是怎样的?又或者说开工率大概是多少?
A:目前PEEK材料的产能和需求之比大致在80%到90%。产能之所以有闲置,主要是Wick同属产能过大,但实际产能并不会与销售额相差太多。

Q:PEEK材料在3D打印、芯片制造、机器人等下游应用领域的需求情况如何,增速预期是怎样的?特别是在新能源汽车领域的应用前景和需求量有何预测?
A:在3D打印领域,由于生产效率低,且以定制化为主,我们不认为它会是PEEK的批量应用。在新能源汽车领域,PEEK主要应用在电机的扁铜线缠绕技术上,用于电机绝缘。在800伏及以下的应用中,PEEK是一个较好的选择。目前在这方面较成熟的应用有保时捷的麦肯和路特斯两款车型。预计随着新能源汽车对高压电机的需求增加,PEEK的需求量可能从原有的不足万吨增长到数万吨甚至是10万吨。每辆车大约需要500克的PEEK作为绝缘材料。另外,该材料在大型商用飞机承压结构件中有3-5吨的应用前景,在医疗领域虽然用量不大,但单价较高,平均每公斤价格大约是一万人民币。

Q:PEEK材料在未来在不同领域的主要竞争材料是什么?预计的市场空间有多大?
A:在新能源汽车中,PEEK材料可能会面临来自PI材料的竞争。如果考虑到800伏电机广泛应用的情况,简单估算市场空间,如果按照2000吨PEEK的需求量来算,按照工业级产品平均价格大概40万/吨的价格,市场空间大约是8亿元人民币。在大型商用飞机领域,假设每架飞机用到3吨PEEK,并假设波音 和空客一年的产量加起来大概是5000-6000架,那么这个市场空间的潜在需求也十分可观。在医疗领域,国内PEEK材料的应用量大概在两个亿左右,主要集中在脊柱和颅骨板领域。整体而言,PEEK材料在半导体芯片应用领域的总需求量大约是3000吨,市值大约12亿元人民币。

Q:四足机器人中PEEK材料的应用情况如何?未来在人形机器人中的应用前景怎样?A:在四足机器人的行业,我们已经有成熟的应用,例如四足机器人的机械臂和身体连接处会使用到PEEK制成的齿轮,每个机械臂约5颗,全身大约能用到20颗左右的PEEK。至于未来人形机器人,尤其是特斯拉一直在研发的Optimus人形机器人,现阶段关于PEEK的具体应用数量我们无法给出确切数据,因为这还处在研发和保密状态。但我们确定的是,我们已经在特斯拉的产业链中,尤其是在热管理系统使用到了我们的PEEK原料。目前我们正处于现阶段的评估中,至于未来能用多少,现在确实还不好预判。

Q:PEEK在机器人应用中的主要特性是什么?有无竞品?
A:PEEK在机器人应用中的主要特性包括高耐温、承载能力和耐磨性。在极端工况,如用于搜救、考古等场景,这些特性非常关键。PEEK被称为塑料领域的“六边形战士”,能够承受较高温度。与PEEK并列的材料有聚酰亚胺(PI),它的长期使用温度可超过260度,但PI是属于热固性材料,应用领域与PEEK并不完全相同。PEEK的竞争材料在耐温等方面无法替代,至少目前市场中已知的材料是无法做到的。

Q:PEEK材料在3D打印、医疗等不同领域中性能和价格是否有差异?
A:PEEK材料在不同领域的应用确实存在性能差异。例如在3D打印中,PEEK需要有低结晶速率,而在其他工业领域则要求快速结晶以获取更好的力学性能。价格方面,PEEK在工业及3D打印应用的均价大约为40万元/吨,然而在医疗领域,特别是植入级产品,因为对纯度要求极高,价格约为1,000万元/吨。即使这个价格比国际龙头的植入级PEEK售价低,考虑到国际巨头过去在中国市场的植入级PEEK售价高达2,800万元/吨,我们的产品已经便宜很多,而且在工业级领域的国际价格也高达200万元/吨左右。所以性能和价格差异是由领域的特定需求和法规要求驱动的。

Q:国内外PEEK材料在技术上存在哪些差异?国内企业能否追赶上第一梯队?
A:在工业级PEEK材料方面,国内与国际上的产品在应用性能上差异不大,主要表现在力学性能、电性能上,例如抗弯曲、抗拉伸、强度、体积电阻率等。差异较大的是洁净度,国内产品的洁净度较低,如流动性的分类包括中低高,国内最低洁净度可达到28%,而国际龙头企业如维克斯公司相近。国内其他厂家可能在达到相应性能上有难度,像结晶度方面就是一个差距。另一个主要的差异是加工性能,特别体现在产品的流动性上。流动性涉及熔融指数和年度融融指数,这些指标直接影响产品的密实度、气孔和缺陷等。每个厂家的产品流动性不同,它反映了分子量和分子量分布的差异。国内厂家在合成工艺上要达到国际龙头水平存在难度,这是厂家间最大的区别之一。此外,聚醚酮产品的热稳定性也是关键,影响了物料在连续工艺中的流动性,决定了成型产品的质量。我公司产品质量在全球大致能排在第二位,销量排在第三位。

Q:PEEK材料的成本构成是怎样的?目前行业的成本水平如何?未来还有哪些降本空间?
A:聚醚酮的生产成本大致在20万元左右,其中约70%是原材料成本,20%是人工成本,10%是制造费用。聚醚酮材料主要成分包括4,4‘-二氟二苯甲酮和对苯二酚等,胺基酚是可以回收的溶剂,而不同工艺对于原材料消耗和回收有差异。成本大致维持在一个7:2:1的比例中。对我们公司来说,未来降本的主要方向是在原材料自主化,因为4,4‘-二氟二苯甲酮占据了材料成本中超过70%。因此,原材料在聚醚酮总成本中所占比例超过一半。

Q:PEEK材料在医疗和机器人下游应用的验证周期分别是多久?
A:在医疗领域,PEEK材料产品的验证流程包括内部测试性能、形式检测、疲劳测试以及获取产品注册证,这一过程大概需要一年半到两年的时间。在机器人领域,由于PEEK材料在设计机器人时就是首选材料,因此验证周期相对较短,通常大约是六个月。

Q:目前在机器人领域的供应商地位是否已被其他公司填补,具体他们的进展如何?

A:由于PEEK材料具有特殊性,包括在加工过程中的成型收缩率问题,每个厂家的PEEK材料收缩比都不相同,导致在同一个工厂中使用不同厂家生产的材料进行生产是极其不可能的。这种特性使得供应商的唯一性得以保证。像四足机器人厂家已经使用我们的材料,所以他们使用其他供应商的可能性很小。

Q:PEEK材料的价格以及在制造机器人齿轮中的成本是多少?
A:PEEK材料的均价大约为每吨40万元,合每克约0.4元。齿轮的制造工艺复杂,精度要求高,一般成本会上升3到4倍,因此每克约为2元左右。
Q:PEEK材料在类人机器人中可能的应用部位及数量有哪些
?A:对于搜救领域的类人机器人,PEEK材料至少会在关节连接部分被使用。其他可能使用POlyEtherEtherKetone的部位还包括任何可以用来替代金属和尼龙的齿轮状结构。鉴于PEEK材料在尺寸稳定性和降噪方面的优势,对于人体结构的齿轮部位可能更为适用。乐观估计,一个人形机器人里面的齿轮用量至少会大于四足机器人,大约需要100个左右。 $中欣氟材(sz002915)$领湃科技(SZ300530)$
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