PEEK 性能优异,应用领域广泛。
自上世纪 60 年代起,欧美国家的各大公司先后对一系列高性能聚合物进行 了大量的研发,但最终真正具有应用价值且实现产业化的品种不足 10 个。目前 已有三大类特种工程塑料实现商品化,分别为聚酰亚胺类、聚芳醚类和聚芳酯类。 其中,热塑性特种工程塑料的典型代表为聚芳醚类,主要包括聚芳醚酮、聚芳醚 砜和聚芳硫醚。在这三类聚合物中,聚芳醚酮(PAEK)是耐热等级最高的,目 前已经开发成功的品种包括聚醚醚酮(PEEK)、聚醚酮酮(PEKK)、聚醚酮(PEK)、 聚醚醚酮酮(PEEKK)和聚醚酮醚酮酮(PEKEKK)。
在各类聚芳醚酮中,聚醚醚酮(PEEK)是最主要的品种,其物理和化学性 能优异。由于 PEEK 的分子链中含有大量的苯环,具有优良的物理和化学性质、 力学和热等性能。PEEK 的熔点达到 343℃,玻璃化转变温度(Tg)为 143℃, 拉伸强度达到 100 MPa。而且在 250℃的高温下,PEEK 也能保持较高的耐磨性 和较低的摩擦系数。由于 PEEK 材料具有耐热性、耐磨性、耐疲劳性、耐辐照性、 耐剥离性、抗蠕变性、尺寸稳定性、耐冲击性、耐化学药品性、无毒、阻燃等优 异的综合性能,而且两个醚键和羰基又为材料提供了柔韧性与优良的工艺性。因 此,PEEK 在电子电气、航空航天、汽车、能源及其他工业、医疗等多个领域得 到广泛应用。
PEEK 基于亲核取代反应聚合而成,氟酮和对苯二酚为主要单体。PEEK 的 传统合成方式是基于亲核取代反应,以二苯砜为溶剂,并以 DFBP 和对苯二酚为 聚合单体,在碳酸钠/碳酸钾的催化下,通过缩聚反应合成的。该聚合反应属于 高温聚合反应,最终的反应温度可以达到 300℃以上。除上述提及的相对较为共 性的溶剂、单体、催化剂以外,各家企业在反应过程中的投料方式(如原料比例、 投料顺序等)和所使用的封端剂等其他原料都有所不同,进而使得各个 PEEK 生 产商最终聚合得到的 PEEK 材料的各项性能存在差异。
PEEK 性能显著优于其他工程塑料或金属材料。如进一步将 PEEK 与其他工 程塑料、特种工程塑料、金属材料(通用/医用)进行对比,可以发现 PEEK 的 物理与化学性能明显优于大多数的比较对象。与其他工程塑料及特种工程塑料相 比,PEEK 兼具刚性与韧性,同时在耐热、耐磨、耐腐蚀性能方面均排名前列。 与通用金属对比,PEEK 的比强度大,在满足所需强度的同时,可明显降低材料 的自重,实现“轻量化”。与医用金属材料对比,PEEK 的密度、弹性模量均与 人体骨骼更为接近,同时由于 PEEK 可被 X 射线穿透和实现 CT 扫描,可方便患 者进行医疗检查。

目前 PEEK 在终端使用中主要有三类使用形式,分别为纯树脂 PEEK、玻纤 改性 PEEK 和碳纤维改性 PEEK。通过使用玻纤、碳纤维对 PEEK 改性可以显著 提升 PEEK 材料的机械强度(如弯曲模量、杨氏模量、缺口冲击强度等)。
PEEK 材料于 1978 年被首次成功开发,并于 1990 年代正式商业化。随着 商业化的持续推进,全球 PEEK 生产能力不断提升,对应的消费量及消费规模也 稳步增长。根据中商产业研究院数据,2024 年全球 PEEK 材料市场规模约为 61 亿元,同比增长 10.9%,预计 2025 年全球 PEEK 材料市场规模将逼近 70 亿元。 根据市场研究及咨询机构 Emergen Research 测算,预计 2027 年全球 PEEK 材 料市场规模将增长至 12.26 亿美元,对应 2019-2027 年期间 CAGR 约为 6.8%。
全球 PEEK 消费区域主要集中在欧洲、美洲和亚太地区,其中欧洲是 PEEK 的最大市场,其相关产业发展相对成熟。近几年,随着全球电子信息、汽车、航 空航天产能不断向亚太地区转移,亚太地区的 PEEK 消费增长速度远超欧洲。其 中,中国 PEEK 市场需求增长速度尤为突出。根据《聚醚醚酮市场分析及发展趋 势》(张丽),2019 年至 2022 年期间,中国市场的 PEEK 消费量由 1400 吨提 升至 1950 吨,对应全球消费量占比由 24.0%提升至 25.8%。而根据前瞻产业研 究院的统计,2012-2021 年期间中国 PEEK 产品消费量由 80 吨增长至 1980 吨, 对应 CAGR 约为 42.8%。市场规模方面,根据中商产业研究院数据,2024 年中 国 PEEK 材料市场规模约为 19 亿元,同比增长 11.8%,预计 2025 年中国 PEEK 材料市场规模将超过 20 亿元。
全球 PEEK 生产厂商呈现“一超多强”的竞争格局,国内企业自 2016 年起 逐步打破海外 PEEK 垄断。根据中研股份招股说明书,英国威格斯、比利时索尔 维和德国赢创(其主要 PEEK 生产主体位于中国)为全球前三大 PEEK 生产商, 其中,比利时索尔维的产品主要出口欧洲和日本,德国赢创的产品主要出口欧洲。 国内方面,2016 年以来,以中研股份为代表的国内企业打破了国外公司在 PEEK 领域的垄断,我国自主生产的 PEEK 产品在国内电子信息领域的应用逐步扩大。 目前我国 PEEK 产能主要集中在中研股份、浙江鹏孚隆等公司。另外值得注意的 是,国内 PEEK 生产企业在原料和设备方面立足于国内的同时不断降低成本,取 得了成本优势,使得国产 PEEK 的市场售价显著低于国际市场价格。 我国 PEEK 产业链的产业化进展加速。经不完全统计,目前全球 PEEK 现有 产能约 2.10 万吨/年,规划新增产能约 2050 吨/年,新增产能主要来自于中国, 由此可见我国 PEEK 产业链的产业化进展加速。其中,英国威格斯的 PEEK 产能 达到 7,150 吨/年,比利时索尔维现有 PEEK 产能 2,500 吨/年,德国赢创(其主 要 PEEK 生产主体位于中国)的 PEEK 产能已达到 1,800 吨/年,我国 PEEK 产 能则主要集中在中研股份、浙江鹏孚隆等公司。但是,一方面,考虑到 PEEK 材 料工厂产能的建设周期(2-3 年)和下游企业客户验证周期(1-2 年),上述规 划产能的实际放量时间可能会出现延后;另一方面,考虑到形成高质量、批次稳 定的 PEEK 树脂生产能力对技术、研发投入、工艺细节积累要求较高,因此在实 现了有效新增产能后,PEEK 材料厂商要实现有效的新增产量仍需较长的时间。
PEEK 材料凭借其全面且优异的性能,目前在汽车、电子信息、工业及能源、 医疗、航空航天等领域的关键部件、特殊工况中均有应用。同时随着新能源汽车、 半导体、风电、人工骨骼、航空航天等下游新兴领域和高附加值领域的快速发展, PEEK 材料的需求量也将得到快速提升。

预计 2027 年国内 PEEK 需求量将超过 5000 吨,对应市场规模接近 30 亿元。 根据沙利文咨询的预测,在假设我国 PEEK 材料主要终端应用产品维持不变的情 况下,2022 至 2027 年期间我国 PEEK 市场需求量将由 2334 吨提升至 5079 吨, 对应 CAGR 约为 16.8%,对应的市场规模将由 14.96 亿元提升至 28.38 亿元, 对应 CAGR 约为 13.7%。在主要下游领域中,航空航天及汽车领域的需求增速 排名靠前,对应 2022-2027 年的需求量 CAGR 分别为 52.5%和 20.9%。在主要 典型产品中,新能源汽车主动力轴承、新能源汽车密封件、新能源汽车漆包线、 CMP 保持环、晶圆载具(晶圆吸盘)、高压电缆导管(电线卡箍)为主要的增 长源。
上述测算结果主要是基于现有终端应用领域的线性外推,然而随着产业链上 下游及科研院所对于 PEEK 材料的不断研究,PEEK 的新应用也在陆续推出,从 而进一步拓宽 PEEK 材料未来的需求量及市场规模。
(1)医疗:PEEK 材料在颅骨修补及固定产品、脊柱类产品的应用。PEEK 材料于 1999 年首度应用于医学临床,若干年来 PEEK 材料凭借生物 相容性、疲劳强度、抗磨损、抗腐蚀等自身独特的特性在众多医用材料中脱颖而 出,作为一种新型植入材料得到了众多外科医生和医疗器械企业的认可。我国老 龄化程度的加深、老年群体的增加提升了对骨科医疗耗材的需求,另外人均收入 的不断提高也将提升患者对于高成本医疗耗材的承受能力从而加速 PEEK 产品 对其他材料的替代。我们以 PEEK 在颅骨修补及固定产品和脊柱类产品的应用为 例做进一步展开。 颅骨修补及固定产品方面,根据中研股份招股说明书的假设及测算,随着老 龄化趋势的加深以及相关创伤及去骨瓣减压手术的死亡率下降、后续进行颅骨修 补的治疗率提升,2027 年我国颅骨修补手术的需求将达到 9.67 万例,颅骨固定 手术的需求将达到 70.74 万例。参考英国威格斯年报披露的美国、欧洲等发达国 家或地区 PEEK 产品渗透率,预计到 2027 年我国 PEEK 颅骨修补产品渗透率可 达到 70%。根据康拓医疗上市申请文件数据,每例颅骨修补手术和颅骨固定手术分别消耗 700g 和 1gPEEK 材料,预计到 2027 年我国 PEEK 类颅骨修补及固 定产品的需求量为 47.89 吨,对应市场规模约为 2.08 亿元。
脊柱类产品方面,根据中研股份招股说明书的假设及测算,2027 年我国脊 柱类领域椎间融合器及钉棒等耗材的需求量预计为 1,303,912 件和 14,273,888 件。参考美国、欧洲等发达国家或地区 PEEK 修补产品渗透率,预计到 2027 年 PEEK 脊柱类产品的渗透率将超过 70%。每件 PEEK 椎间融合器和 PEEK 材质钉 棒分别需要 25g 和 1gPEEK 材料,预计到 2027 年我国 PEEK 脊柱类产品的需求 量为 32.82 吨,对应市场规模约为 3.77 亿元。
(2)新能源汽车:PEEK 材料在新能源汽车 800V 电机配套漆包线的应用。新能源汽车的续航焦虑是影响其发展的主要难点,而 800V 高压快充具有充 电效率高、快充区间更大等优势,是目前发展的主流路线。在高压快充的场景下, 基于安全性考虑,对于相关材料的耐热性、阻燃性及其他性能的要求进一步提升。 针对 800V 电机配套的漆包线,PEEK 材料凭借其耐热性、阻燃性等优异性能脱 颖而出,成为主要使用的材料。 根据中研股份招股说明书假设及测算,预计 2027 年我国新能源汽车销量将 达到 1,399 万辆,800V 电机在新能源汽车领域的渗透率将达到 40%,假设每台 车使用的 800V 电机漆包线需要 470gPEEK 材料,由此预计 2027 年国内 800V 电机漆包线对 PEEK 的需求量将达到 2,630.12 吨,对应市场规模将达到 8.86 亿 元。
(3)航空航天:CF/PEEK 在航空领域的应用。CF/PEEK(碳纤维改性 PEEK 材料)具有轻质高强、抗疲劳、耐腐蚀、可整 体成型等特点,以 CF/PEEK 作为飞机机身,可以使飞机减重 10%-40%,而其 结构设计成本也可以降低 15%-30%。因此,随着未来 CF/PEEK 承力件的研发 及产品开发进度逐步加快,CF/PEEK 将进一步替代现有复合材料及金属材料在 飞机上的使用。
根据中研股份招股说明书假设及测算,2022-2041 年期间将有 9,284 架飞机 交付给中国市场,其中大型宽体客机(平均重量 135 吨)约 2,038 架,中型窄 体客机(平均重量 54 吨)6,288 架,小型支线客机(平均重量 17 吨)958 架。 假设 CF/PEEK 制成的承力结构件占单架飞机总重量的 20%。由此可测算得出, 2022-2041 年期间,平均每年国内 CF/PEEK 的用量约为 6309.68 吨,对应市场 规模可达 126.19 亿元。