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含氟聚合物:“化学界顽童”赋予无法比拟的优越性能
文章来源:最有料 2018-11-30 阅读:884

氟元素是一种反应性能极高的元素,被称为是“化学界顽童”。氟原子一旦与其他元素结合,就会成为耐热、难以被药品和溶剂侵蚀的具有高度安全性能的化合物。

同样,当聚合物中部分或全部氢原子被氟原子取代后,该聚合物则会具有很多其他聚合物无法比拟的优越性能,如耐候性、电绝缘性、耐摩擦性和耐化学品性能等。

由于其优异的性能,含氟聚合物在航空、汽车、石油和化工等领域得到了广泛的应用。含氟聚合物的广泛应用,使得人们对其应用及市场现状更为关心。

▲C-F 键特征和含氟聚合物特性

含氟聚合物主要包括氟树脂、氟橡胶和氟涂料,具体产品包括聚四氟乙烯(PTFE)、氟橡胶(FKM)、氟硅橡胶(FVMQ)、聚全氟乙丙烯(FEP)、聚偏氟乙烯(PVDF)等。

目前使用中的氟树脂品种主要有:聚四氟乙烯(PTFE)、聚三氟氯乙烯(PCTFE)、聚偏氟乙烯(PVDF)、聚氟乙烯(PVF)、四氟乙烯-六氟丙稀共聚物(FEP)、乙烯-三氟氯乙烯共聚物(ECTFE)、乙烯-氟乙烯共聚物(ETFE)、四氟乙烯-全氟烷基乙烯基醚共聚物(PFA)、四氟乙烯-六氟乙烯-偏氟乙烯共聚物(THV)和四氟乙烯-六氟丙烯-三氟乙烯共聚物(TFB)等。

含氟聚合物品种及其主要用途

聚四氟乙烯(PTFE)

特性:耐热性\耐药品性\电气特性\不粘性\自润滑性

用途:模塑,微细粉末,分散体、悬浮液,加入填料

四氟乙烯/全氟烷基醚共聚物(PFA)

特性:具有与 PTFE 相当的特性,可熔融加工成形状复杂的制品

用途:半导体工业领域

四氟乙烯/六氟丙烯共聚物(FEP)

特性:与 PTFE 相比,热性能差,其他性能相同,可熔融加工成型

用途:电线包覆、薄膜等

四氟乙烯/乙烯共聚物(ETFE)

特性:机械强度、电气绝缘性、耐射线性和加工性好

用途:电线材料、电缆、室温用膜等

聚三氟氯乙烯(PCTFE)

特性:优异的光学性质、机械强度,在极低温度下仍具有尺寸稳定性和耐冲击性

用途:阀体、泵等成型品飞机、导弹的连结线、工业用控制电线等

聚偏氟乙烯(PVDF)

特性:机械强度高,耐磨性优异,耐腐蚀性能好,优异的光泽保持性

用途:在金属板卷材涂层中应用,以提供装饰性和保护性,建筑物的外墙用涂料等

其中,聚四氟乙烯(PTFE)是氟聚合物最主要的产品,被美誉为“塑料王”,它是由四氟乙烯单体聚合而成的聚合物,是一种类似于PE的透明或不透明的蜡状物。

PTFE耐热、耐化学品性能良好,摩擦系数低,电气绝缘性能十分优异,能在高温下连续使用。2015年全世界氟树脂产能约为45万吨,其中PTFE产能占据五成左右。

2014年全球PTFE市场规模约为20亿美元,预计将以每年5%以上的增速增长到2020年市场规模为27亿美元左右。

▲PTFE全球市场空间(单位:亿美元)

我国是全球氟聚合物最大消费国,氟聚合物消费增长迅速。2012 年全球消费氟聚合物约24.54万吨,其中美国占全球氟树脂消费总量的28.4%,西欧占21.35%,日本占9.05%,中国占29.5%,世界其他地区占11.65%。

我国已产业化的氟树脂主要有PTFE、FEP、PVDF、PVF,其他氟树脂仍处于开发阶段,其中又以PTFE为主。2016年我国PTFE产能约为12.3万吨,处于快速发展的阶段;此外PVDF发展也很迅速。

▲“十二五”期间我国主要氟树脂产品情况

根据《中国氟化工行业“十三五”发展规划》,预计“十三五”期间,PTFE产品将随着其在线缆、节能环保领域中的应用不断加大,预计其需求仍将保持8%左右的增长速度。

▶▷FEP产品随着高层建筑用通讯电缆、局域网电缆、4G网络基站、智能手机用导线以及各类特种电缆等方面的需求增长,预计将保持在10%左右的增长速度。

▶▷PVDF产品将随着风电、泥多佛大产业、新能源、环保、桥梁、建筑等行业的发展,其需求预计将保持10%左右的增长速度。

▶▷ETFE、PFA、PCTFE、PVF等产品将随着生产技术水平的不断突破,加之国内航空工业、农业、建筑及半导体制造等行业的发展,预计将会以15%以上的速度增长。

按照规划测算,到2018年PTFE的表观消费量约在10.38万吨,目前国内PTFE产能约在12.01万吨,开工率需达到约90%才可满足需求,行业处于快速发展阶段。

▲我国PTFE产能/吨

目前国内主要含氟聚合物研究和生产企业有上海三爱富、中昊晨光、山东东岳、浙江巨化、中化蓝天、江苏梅兰等14家企业(不含杜邦及大金在中国的企业)。其中:

聚四氟乙烯生产企业有10家,聚全氟乙丙烯生产企业有5家,聚偏氟乙烯生产企业有5家,氟橡胶生产企业有6家。

分布于上海、江苏、浙江、山东、四川、内蒙古、福建等省市区。

部分本土氟材料生产企业介绍

三爱富

上海三爱富新材料股份有限公司是国内规模较大、品种最全、历史悠久的集科研、生产、经营一体化的有机氟化工企业。

三爱富公司前身是1960年4月16日成立的上海市合成橡胶研究所,成立伊始,即以有机氟高分子新材料的研发和批量生产为其主要业务领域;1980年5月更名为上海市有机氟材料研究所;1992年8月由上海市有机氟材料研究所相关资产改制成立为股份制上市公司。是专业从事氟聚合物、氟精细化学品、氟制冷剂等各类含氟化学品的研究、开发、生产和经营的高新技术企业,是中国氟化工最大的研究开发基地,是中国氟硅有机材料工业协会副理事长单位、有机氟专业委员会主任委员单位。

东岳集团

东岳集团创建于1987年,2007年在香港上市。25年时间,东岳沿着科技、环保、国际化的发展方向,成长为亚洲规模最大的氟硅材料生产基地、中国氟硅行业龙头企业、中国第一个氟硅材料产业园区。是大金、三菱、海尔、海信、格力、美的等国内外著名企业的优秀供应商。在新型环保制冷剂、氟硅材料、氯碱离子膜等方面打破了多项国外技术垄断,实现了国产化替代。

巨化集团

巨化集团公司原名衢州化工厂,创建于1958年5月。1984年8月更名为衢州化学工业公司。1993年经国家经贸委批准组建巨化集团公司。公司是全国最大的氟化工先进制造业基地和浙江省最大的化工基地,拥有国家氟材料工程技术研究中心,目前已形成以衢州、宁波、舟山、诸暨、江苏等为生产基地的功能布局雏形。

梅兰化工

江苏梅兰化工有限公司始建于1958年,以工程新材料为产业主导,以氯碱化工为基础配套,专业从事工程新材料、新型制冷剂、氯碱、甲烷氯化物和精细化学品的研发、生产及销售。

主要产品有聚四氟乙烯(PTFE)、氟橡胶(FKM)、六氟丙烯(HFP)、二氟一氯甲烷(R22)、二氟甲烷(R32)、二氟乙烷(R152a)、五氟乙烷(R125),以及氢氧化钠、一氯甲烷、二氯甲烷、三氯甲烷等系列产品,形成了相互配套的一体化特色产品链。

中昊晨光

中昊晨光化工研究院有限公司,是我国高分子合成材料研发、生产的重要基地,现为中国化工集团公司下属全资企业。是新中国最早从事化工新材料研制生产的骨干企业和国防军工配套单位之一。

主要从事有机氟、有机硅化工新材料的研发、生产和经营,产品涉及20多个大类、200多个品种、千余种规格,广泛应用于航天、航空、汽车、电子、石油、化工和纺织等领域。

阜新恒通

阜新恒通氟化学有限公司于2004年8月成立,是辽宁天合集团旗下从事氟化工生产的专业公司。 公司产品有四大类:聚四氟乙烯树脂产品年生产能力为2,000吨;氟碳醇系列产品年生产能力为3,000吨,该系列产品目前在世界上仅有少数几个企业能够规模生产;氢氟醚系列产品主要用于制冷剂、发泡剂、工业清洗剂和化学溶剂等,年生产能力为1,000吨;精细氟化学系列产品均为自主研发的高科技尖端产品,现具备生产能力的品种有30多个。

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