聚芳醚砜发展历程特点及发展趋势
思瀚产业研究院 优巨新材    2023-09-12

（1）聚芳醚砜的发展历程

聚芳醚砜，英文简称 PSF，是分子主链上含有砜基和芳环结构的非结晶性琥珀色透明高分子化合物；具有耐高温性能、高抗蠕变性能、高机械性能等特点的一类特种工程塑料。

20 世纪 60 年代，美国联合碳化物公司（UCC）完成了 PSF 的开发，并于1965 年实现了工业化生产，生产能力达到 4,500 吨/年，并以 Udel®PSU 为商品名正式在市场上销售。1976 年，UCC 推出了聚苯砜 Radel®R，在 1983 年又推出了聚芳砜 Radel®A。

1986 年，Amoco Polymers 公司获得了 UCC 公司的 PSF 经营权，2001 年后期该经营权被比利时索尔维公司获得，后者成为世界领先的 PSF 生产公司。1987 年，德国巴斯夫开始生产和销售 PSF，其商品名为 Ultrason®S，2004年该公司 PSF 的生产能力已达到 6,000 吨/年。日本目前主要的 PSF 生产公司是日本住友化学。

国内对 PSF 的开发工作由天津材料研究所于 1966 年率先开始，紧接着上海市合成树脂研究所和天山塑料厂共同合作，研究砜类树脂的应用，在 1969 年建成了 100 吨/年的生产装置，并进行生产。进入 70 年代，大连第一塑料厂利用上海市合成树脂研究所的技术经验，建成了可以工业化规模生产的装置。

80 年代初，上海曙光化工厂开始进行 PSF 的生产和销售，设计生产能力为 200 吨/年，2004 年该厂停止生产和销售聚砜。上海曙鹏特种工程塑料有限公司 2002 年建成了 PSF 生产线，设计生产能力为 200 吨/年，该企业经营至 2007 年。

（2）聚芳醚砜行业特点及发展趋势

我国 PSF 产业起步晚、底子薄、总体发展慢，仍处于发展阶段，核心技术与专用装备水平相对落后，创新能力薄弱。在国家政策对 PSF 材料发展的积极扶持下，产业链的补短板将是未来一段期间的发展重点。

在行业标准方面，我国尚未出台统一的 PSF 材料国家标准，导致市场竞争无序，产品良莠不齐。2016 年工信部发布《石化和化学工业发展规划（2016-2020年）》，指出要强化行业标准，加强工程塑料、特种化学品等化工新材料标准化工作，正是为了要解决行业标准缺失的问题。随着 PSF 材料在我国应用范围的扩大、应用水平的提升和应用场景的丰富，预计将在重点应用领域逐步建立和完善相应的行业标准，规范和指导 PSF 产业的健康发展。

产业配套能力提升方面，以原材料为例，国内可以采购的 PSF 生产原材料与国外原料相比产量、品质方面还存在一定差距，导致国产 PSF 高端产品在纯度和色泽方面与国际水平相比还存在差距，并最终体现在产品性能方面的缺陷。随着我国 PSF 产业的逐步发展壮大，经济效益将逐步得到体现，吸引资金、技术、人才的加入，产业配套能力预计将获得不断提升。

在高端应用方面，例如用于生物医药领域的血液透析分离膜、用于燃料电池领域的离子交换膜等 PSF 产品，国内仍主要依赖进口，市场主要由比利时索尔维和德国巴斯夫占据，随着产业扶持政策的出台以及国内企业不断的资本投入、研发投入、人力资源投入等，未来有望在 PSF 高端应用方面逐步实现进口替代。

（3）PSF 的材料特性

PSF 具有良好的力学性能、耐热性、抗蠕变性、阻燃性、电性能、耐化学性、无毒性等。

1）力学性能：作为特种工程塑料，PSF 在高温条件下的力学性能优于通用工程塑料，其拉伸强度、冲击强度等在-60~120℃范围内变化较小。

2）耐热性：PSF 具有高耐热性，以聚醚砜（PES）为例，其热变型温度在200～220℃，连续使用温度为 180～200℃，玻璃化温度为 225℃，可以在 100℃以上蒸汽中连续使用。

3）抗蠕变性：PSF 在高温下蠕变小，拥有良好的尺寸稳定性。

4）阻燃性：PSF 不需要添加阻燃剂即可达 UL94 V0 级，燃烧烟雾量低，是阻燃性较好的特种塑料之一。

5）耐化学性：PSF 耐酸、耐碱、耐无机盐，耐汽油、机油、润滑油和氟利昂等。

6）安全性：PSF 是美国 FDA 和欧盟 EU 认可的一类符合食品级和卫生级的高分子材料。

（4）PSF 的市场规模及应用领域

开源证券 2021 年行业研究报告《特种工程塑料系列四：聚砜应用广泛，国内企业积极布局》载明：预计 2024 年聚砜合物消费量可达 93,455 吨，2019-2024年复合增长率为 6.64%。

根据Global Market Insights数据显示，2020年PSF材料全球市场空间为16.60亿美元，预计 2021-2027 年将保持 4.90%的年复合增长率，2027 年市场规模将超过 23.00 亿美元，亚太地区预计将成为主要市场，其中医疗器械、食品接触、汽车航空、电子电气领域的份额总计超过 70.00%。

PSF 材料主要应用于医疗器械、食品接触、航空航天、汽车、电子电气、水处理、其他工业等领域，各领域需求的稳步增长带动 PSF 材料需求快速增加。

1）卫生/医疗行业

医疗器械所用材料必须具有极佳的生物相容性与承受苛刻环境的能力。PSF材料无细胞毒性、无致敏性、无皮肤刺激性，能经受高压蒸汽、环氧乙烷、低温等方式灭菌，符合 ISO10993 标准，可在 II 级与 III 级医疗器械中使用。PSF 材料因质轻、能被 X 射线透过、设计自由度高等特点正逐步取代金属医疗材料应用于消毒盘、手术牵开器、股骨试验盒、牙科器械等。

此外，PSF 材料还因其优异的化学惰性与生物相容性，在医用膜材上被大量的研究与应用。早在 1999 年，美国国家透析相关疾病检测显示，超过 70%的血液透析膜是基于 PSF 材质制备而成，相比传统结构件，其功能性更强。目前，各类具有不同选择透过性的 PSF 膜材料层出不穷，如血液透析膜、选择性阻隔膜等。

根据艾媒咨询《2022 年中国医疗器械行业发展状况》显示：自 2013 年以来，我国医疗器械行业市场规模不断扩大，预计 2022 年达 12,529.00 亿元，2025 年将达 18,414.00 亿元。随着产业发展政策环境持续优化，以及公众对医疗器械诊断精准化的需求日趋强烈，未来中国医疗器械行业市场规模，将会保持稳定增长态势。

2）食品接触

PSF 材料因其性能稳定、无毒，符合美国食品药品监督管理局和欧洲委员会对食品及其接触应用的相关法规要求，广泛应用于食品接触领域。随着人们健康意识不断提高，对食品安全越来越重视。2011 年，PC 婴儿奶瓶制品因安全毒性问题遭到了欧盟的全面禁止，PPSU 因其无毒、耐高温、高透明及优异的抗冲击性能成为 PC 的替代品之一。

2017 年 5 月举办的 ChinaPlas2017 国际橡塑展中，德国巴斯夫展示了以 Ultrason®E2010 PES 为材料生产的空气炸锅，比传统的玻璃材料更轻、韧性更优、使用寿命更长。PSF 材料可广泛用于婴儿奶瓶、微波烹调器具、咖啡滤析器、爆米花机、电炸锅、电饭锅、蛋炊具及吸奶器部件、饮料和食品等食品接触用具及厨房用具等。

厨具行业规模未来将不断扩大。根据 Statista 统计数据，预计 2022 年全球炊具和烤箱领域的收入可达到 58.60 亿美元，其中中国市场收入可达 28.82 亿美元，占据主要份额。预计全球炊具和烤箱领域的收入在 2022-2027 年的复合年增长率为 4.59%，全球炊具和烤箱领域的销量在 2027 年将达到 1,348 万台。

3）汽车、航空领域

在汽车、航空航天领域，利用 PSF 的耐磨、耐负载性能，可制成止推环、灯具部件、空调系统密封条等；利用其可塑性、耐热性能可制作防护罩元件、电动齿轮、蓄电池盖、雷管、电子点火装置元件等；利用其天然阻燃、耐化学性、低变形性可生产飞机内部配件和飞机外部零件、宇航器外部防护罩、照明器档板、电传动装置、传感器等。

汽车领域中，新能源汽车将成为 PSF 市场增长较快的终端市场之一。中国新能源汽车产销量在 2012 年至 2021 年实现飞速增长，其产量从 2012 年的 1.30万辆增长至 2021 年的 354.50 万辆，复合增长率为 86.48%。

航空航天领域也将成为 PSF 市场增长较快的终端市场之一。目前波音、空客等大型航空航天公司对轻量化飞机部件的需求不断增加，驱使 PSF 生产企业推陈出新。PlastiComp 与德国巴斯夫公司合作推出了“基于聚芳醚砜的长纤维热塑性塑料（LFT）”，该复合材料作为以塑代钢的首选，为航空航天器的持续轻量化提供了解决方案，对 PSF 材料在航空航天领域的应用产生积极影响。

4）电子电气领域

PSF 具有天然阻燃性、良好绝缘性、耐热性、耐化学性及加工稳定性，可用于制作各种高温用接触器、接插件、变压器绝缘件、可控硅帽、绝缘套管、线圈骨架、接线柱、印刷电路板、轴套、TV 系统零件、电容器薄膜、电刷座、碱性蓄电池盒等。我国集成电路产业规模持续增加，贸易摩擦加速国产化进程。2018年，我国集成电路市场规模已达 1.50 万亿元，成为全球最大的半导体市场，PSF在集成电路以及半导体中的应用随之增长。

2022 年全球半导体设备销售额有望连续刷新历史记录。根据 SEMI 预计，2021年半导体设备全球销售总额将达到1,030.00亿美元的新高，较2020年的710亿美元增长 45.07%。预计 2022 年全球半导体设备市场总额将扩大到 1,140 亿美元，有望连续三年创历史新高。

5）水处理膜和超滤膜

PSF 具有高强度、高韧性、高刚度和水解稳定性及可溶于极性溶剂，可用于制造中空纤维膜、平板膜、管状膜和超滤膜等。

根据东兴证券 2021 年出具的《水处理膜产业深度报告》显示，近 20 年是我国膜产业的高速增长期。至 2017 年底，全球膜产值已达 1,050.00 亿美元，我国膜产业的总产值约为 2000.00 亿人民币，我国膜产业占全球膜产业产值比重从1999 年的 1.70%提升到了 2017 年的 27.00%以上。未来随着污水资源化、深度水处理的需求增加，水处理膜产业仍将快速发展。

根据 BCC research《Ultrafiltration Membranes》显示，PES 和 PPSU 可作为聚合物和共混物提升工程膜的性能从而制得超滤膜。超滤膜的全球市场在 2021年为 44.00 亿美元，预计在 2026 年增长到 59.00 亿美元；2021-2026 年，复合增长率为 6.04%。

6）其他应用

PSF 可用于制作加湿器、吹风机、服装汽蒸、照相机盒，放映机元器件等耐热、耐水解产品。带硅烷的 PSF 如 PSU-SR、PKXR 等可作为玻纤和碳纤等纤维的上浆粘合剂。PSF 与 PTFE 粉末混合后，应用于制备水溶或油溶耐磨粉末涂料。除此之外，PSF 还可制造各种化工加工设备、食品加工设备、污染控制设备、奶制品加工设备及工程、建筑、化工用管道等。