高性能聚合物電子半導體應用情況

高性能聚合物電子半導體應用情況聚芳醚樹脂因其優(yōu)異的耐高溫、高純度、低釋氣、電性能、耐腐蝕等性能，在電子半導體領域應用范圍很廣，手機、電腦、5G基站、晶圓、LCD等產品都大量用到聚芳醚樹脂，其中手機信號天線是主要應用，手機信號天線主要使用PEEK和PPSU合金與玻璃纖維造粒改性材料。我國手機產業(yè)集中度較高，生產量常年位居全球前列，如聚芳醚樹脂在電子半導體領域得到進一步推廣應用，其需求量將持續(xù)穩(wěn)步增長。PEEK在半導體工業(yè)的應用也十分廣泛，主要應用于化學機械磨平保持環(huán)、前開式晶圓傳送盒、晶圓載具、芯片測試盒等。2021年半導體工業(yè)的應用國內市場容量為510噸PEEK，根據(jù)全球晶圓代工行業(yè)的發(fā)展預測。到2026年，全球半導體行業(yè)的這六大應用對PEEK的需求量達到658噸。半導體行業(yè)對聚芳醚樹脂材料的純度、電學性能、質量一致性要求很高。由于最近兩年全球范圍內芯片短缺，未來5-10年，我國將加大、加快對半導體行業(yè)的研發(fā)、投入與國產化。對于聚芳醚樹脂材料的國產化也勢在必行，我國聚芳醚樹脂產業(yè)將迎來新的機遇。塑料復合材料發(fā)展概況塑料復合材料是由不同纖維構成的更加堅固或有彈性的塑料。舉個例子，你在聚合物中鑲嵌一些碳纖維來增加強度，可以制造出一種用于現(xiàn)代節(jié)能型交通工具的輕質材料。這類纖維增強塑料（fibre-reinforcedplastics）的使用正在快速發(fā)展，特別是在航空航天工業(yè)（波音787和空客A360都有50%的復合材料）。如果不是由于成本過高，這些材料將被用于所有的運輸工具。最新出現(xiàn)的納米復合材料，用微粒子代替了其他包括了石墨烯在內的物質來加強塑料。這種新材料用途潛力無窮，從風力渦輪葉片上輕量傳感器到電量更足的電池，再到植入人體的用于加速骨折恢復的支架。如果成功地將納米復合材料在嚴密控制的工作條件下加工生產，將是令人心潮澎湃的一件事情。如果觀察自然材料例如木材的結構，你會發(fā)現(xiàn)它們驚人得復雜。相比之下，現(xiàn)有的復合材料和納米材料是那么得不成熟。有自愈能力的聚合物行業(yè)概況基于對承受機械壓力以及環(huán)境適應能力的考量。無論如何如何仔細地為工程應用挑選材料，在撞擊或疲勞等因素所造成的老化、退化和機械完整性損失的影響下，這些材料都會不可避免地失敗。而不僅要付出昂貴的花費，有時還會帶來一場災難，就像2010年在墨西哥灣深水地平線鉆井平臺爆炸事件那樣。源于生物系統(tǒng)的靈感，科學家正在研發(fā)具有自愈能力的新材料。這可以用修復以往被人們認為不可逆轉的損傷。盡管聚合材料不是唯一擁有自愈能力的材料，但是它在這方面尤為擅長。由于有自我修復能力的聚合物所需要的設計比以往的聚合物要復雜的多，要想將這些概念推廣大量應用，仍舊是個巨大的挑戰(zhàn)。但這似乎是生產既耐用又能容錯的材料的最終路線，可用于包括鍍膜、電子產品和運輸之類的產品。塑料電子聚合物行業(yè)概況聚合物仍然面臨來自同行各業(yè)的巨大挑戰(zhàn)和激烈競爭，例如硅和有機發(fā)光二極管。不過，要尋找便宜的可彎曲電子設備替換件，聚合物是很好的選擇，因為它們很容易在溶液中進行處理，并且可以用來3D打印。在半導體中，聚合物可以作為其他物質的載體，例如導電油墨。這種將聚合物作為導電部分仍然需要大量研究。氟聚物消費和應用情況按照氟聚合物類型將市場細分為聚四氟乙烯（PTFE）、聚偏氟乙烯（PVDF）、氟彈性體（FKM）、氟化乙丙烯（FEP）、四氟乙烯（ETFE）和聚三氟氯乙烯（PCTFE）等。其中聚四氟乙烯是世界氟聚物消費量最高的種類，消費量占比超過世界氟聚物消費量的一半。氟聚合物市場按類型、最終用途進行細分。在終端使用的基礎上，市場已進一步細分為化工加工、汽車運輸、電氣電子、建筑、工業(yè)設備、醫(yī)療、家居等。含氟樹脂是一類具有特殊性能且價值較高的高分子材料，其特點是應用范圍廣。石油化學工業(yè)是氟樹脂最大的消費領域，這主要是利用了氟樹脂耐腐蝕、耐高低溫優(yōu)良等特性。其次是機械行業(yè)，氟樹脂在此領域被加工成各種零部件；電子電氣行業(yè)消費的氟樹脂量也比較大，主要是利用了氟樹脂優(yōu)良的介電性能；涂料工業(yè)消費的氟樹脂數(shù)量也越來越多，這主要是利用了其化學和物理的穩(wěn)定性以及自清潔性；此外，紡織、炊具、醫(yī)療器械等方面也消費一定數(shù)量的氟樹脂。2017年是中國氟聚物市場迅速擴張的一年。2017年中國PTFE產能133100噸，占氟聚合物產能的56．61%，與2015年相比（以下同）年均增長率3．17%。PTFE產量98075噸，占氟聚合物產量的60．45%，年均增長率5．13%。2017年我國PVDF產能55500噸，年均增長率20．85%，產量33974噸，年均增長率24．90%。2017年我國FEP產能23120噸，年均增長率15．20%，產量14716噸，年均增長率22．42%。2017年中國FKM產能23400噸，年均增長率7．76%，產量15482噸，年均增長率33．78%。氟聚物行業(yè)發(fā)展趨勢供給方面，由于受到環(huán)保督察的影響，國內部分氟化工企業(yè)受到影響，原材料的生產無法滿足下游氟硅化工行業(yè)生產需求，從而導致市場供給不足，使得市場價格有了大幅度增長，供給側改革又影響了企業(yè)新產能的擴張，使得供給方面一時無法滿足市場;需求方面，隨著國內外經濟形勢好轉，市場需求回暖，更加推動產品價格上漲。根據(jù)目前各國經濟發(fā)展趨勢和含氟聚合物加工技術的進步，預計未來5年內，國外含氟聚合物的消費量將繼續(xù)穩(wěn)步增長，年均消費增長率將超過4%，其中PTFE增長較緩，增速為3．8%；其他氟樹脂增長較快，增速可達5．5%；氟橡膠增速居中，為4．5%。預計2025年需求量將超過28萬噸。其中增長較快的是聚四氟乙烯以外的含氟樹脂，特別是PVDF、PVF、ETFE、PFA和ECTFE及氟橡膠。《中國制造2025》中提到，大力推動重點領域突破發(fā)展，以高性能結構材料、功能性高分子材料、先進復合材料等為發(fā)展重點。隨著政府對于環(huán)保的重視、對高分子材料領域的大力推進，有效地促進了氟聚合物行業(yè)的發(fā)展。化工新材料是新能源、高端裝備、綠色環(huán)保、生物技術等戰(zhàn)略新興材料的重要基礎材料，與傳統(tǒng)材料相比，化工新材料具有性能更優(yōu)、附加值更高、技術難度更大等特點，細分領域包括工程塑料、特種橡膠及彈性體、高性能纖維等傳統(tǒng)合成材料的高端產品，以及高性能膜材料、電子化學品、新能源和生物化工領域高性能專用和精細化學品等。新材料是新一輪科技革命和產業(yè)變革的基石和先導，2018年中美貿易摩擦發(fā)生以來，國家加大對信息技術、高端制造和新材料等領域的政策支持，十四五規(guī)劃和2035遠景目標提出，大力發(fā)展戰(zhàn)略性新興產業(yè)，加快壯大新一代信息技術、生物技術、新能源、新材料、高端裝備、新能源汽車、綠色環(huán)保以及航空航天、海洋裝備等產業(yè)；2021年12月，工信部發(fā)布《重點新材料首批次應用示范指導目錄（2021年版）》，其中包含先進基礎材料、關鍵戰(zhàn)略材料、前沿新材料三大類共300余種材料，化工新材料領域包括高性能纖維及復合材料、先進半導體材料和新型顯示材料等多個品種。據(jù)中國石油和化學工業(yè)聯(lián)合會，2019年全球化工新材料產值達3700億美元，其中北美、歐洲和日本等發(fā)達國家和地區(qū)新材料產能較大且技術成熟，如碳纖維領域日本/美國/德國的企業(yè)占據(jù)全球主要份額；液晶背光源發(fā)光材料領域以日本企業(yè)為主；高性能工程塑料以美國、德國為主；特種橡膠方面日本、美國占據(jù)較大的市場份額。全球新材料龍頭企業(yè)也主要集中在美國、德國和日本等國家，例如美國埃克森美孚圍繞聚烯烴和合成橡膠等高性能化不斷開發(fā)高端產品，2020年營業(yè)收入達1803億美元，其中化學品業(yè)務收入231億美元；德國巴斯夫在多種基礎原料及精細化學品方面均具備專有技術，2020年營業(yè)收入達727億美元；德國拜耳在聚氨酯、涂料及中間體等高分子材料領域處于領先地位，2020年營業(yè)收入達509億美元；日本三菱化學在功能性材料方面擁有技術優(yōu)勢，碳纖維、聚碳酸酯等領域處于領先地位，2020年營業(yè)收入達331億美元。目前全球化工新材料產業(yè)發(fā)展整體步入高技術引領、產品迭代速度快、產業(yè)規(guī)模和需求不斷擴大等特點，隨著世界經濟的持續(xù)增長，企業(yè)和金融資本發(fā)展化工新材料的動力不斷增強，未來化工新材料的需求空間有望繼續(xù)擴大。據(jù)中國石油和化學工業(yè)聯(lián)合會預計，到2025年全球化工新材料市場規(guī)模將達到4800億美元，2019-2025年復合增速達4．4%，其中高端聚烯烴、特種工程塑料、電子化學品、碳纖維等領域需求增長有望延續(xù)。近年來，在國家政策引領及企業(yè)技術進步等推動下，我國化工新材料行業(yè)發(fā)展已具備一定基礎。據(jù)中國石油和化學工業(yè)聯(lián)合會，國內2019年化工新材料產值約6000億元，總消費規(guī)模約9000億元（進口額達3000億元），其中氟硅樹脂和橡膠、聚氨酯材料、部分新能源材料等方面發(fā)展相對較快，如超高分子量聚乙烯、水性聚氨酯、脂肪族異氰酸酯、氟硅橡膠等國產化率較高且部分實現(xiàn)出口，T800級以上碳纖維、聚碳酸酯、生物基聚酰胺56等技術實現(xiàn)產業(yè)化，但整體上高端聚烯烴、工程塑料、功能性膜材料、高性能纖維和高端電子化學品等諸多領域自給率仍然較低。含氟聚合物行業(yè)發(fā)展期含氟聚合物主要包括氟樹脂、氟橡膠和氟涂料，占據(jù)了氟化工行業(yè)氟消耗總量的20%。其中氟樹脂是指分子中含有氟原子的合成樹脂的總稱。目前使用的氟樹脂品種主要有：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。聚四氟乙烯（PTFE）、PVDF（聚偏二氟乙烯）與全氟乙烯丙烯共聚物（FEP）是氟聚合物最主要的產品，占據(jù)全球約90%的含氟聚合物市場。我國已產業(yè)化的氟樹脂主要有PTFE、FEP、PVDF、PVF，其中又以PTFE為主，其他氟樹脂仍處于開發(fā)階段。PTFE有塑料王的美譽，它由四氟乙烯單體聚合而成，是一種類似于PE的透明或不透明的蠟狀物，耐熱、耐化學品性能良好，摩擦系數(shù)低，電氣絕緣性能十分優(yōu)異，能在高溫下連續(xù)使用。根據(jù)國化新材料，2017年中國PTFE產能13．31萬噸，占國內所有氟聚合物產能的56．61%，處于快速發(fā)展的階段；此外PVDF的發(fā)展也很迅速。根據(jù)《中國氟化工行業(yè)十三五發(fā)展規(guī)劃》，預計十三五期間，PTFE產品在線纜、節(jié)能環(huán)保領域中的應用將不斷加大，預計其需求將保持8%左右的增長速度。FEP產品隨著高層建筑用通訊電纜、局域網電纜、4G網絡基站、智能手機用導線以及各類特種電纜等方面的需求增長，預計其需求將保持在10%左右的增長速度。PVDF產品隨著風電、泥多佛大產業(yè)、新能源、環(huán)保、橋梁、建筑等行業(yè)的發(fā)展，預計其需求將保持10%左右的增長速度。ETFE、PFA、PCTFE、PVF等產品隨著生產技術水平的不斷突破，加之國內航空工業(yè)、農業(yè)、建筑及半導體制造等行業(yè)的發(fā)展，預計其需求將會以15%以上的速度增長。含氟聚合物的快速發(fā)展和需求的高速增長將創(chuàng)造出相當可觀的螢石需求。智能聚合物行業(yè)概況凝膠和合成橡膠可輕松地對外部的刺激做出形狀上的調整，這也意味著他們能夠對環(huán)境的改變做出響應。外部的刺激通常會是溫度或酸堿性的改變，也可能是光、超聲波或者化學藥劑。在設計智能傳感器的材料、藥物運輸設備和眾多其他應用程序上，這也被證明是非常有用的。如果刻意設計，可以極大地擴展聚合物對各種刺激的本能反應。例如，機械響應聚合物（mechanophors），通過分子單位收到機械力可以改變聚合物的性質。這些是具有廣闊潛力的工業(yè)應用，特別是將自愈技術加入以后。其他智能聚合物的應用還有許多，包括可以窗戶臟后自動擦窗戶的鍍膜，以及當傷口愈合時自動消失的醫(yī)療針。塑造全新未來的五類聚合物自從全合成材料萌芽初現(xiàn)，相關的研發(fā)進展已達到了材料史上空前的地步。針對某一特定的用途，化學家們新發(fā)現(xiàn)的催化劑和新研發(fā)的合成方法，用以幫助小分子正確地契合到聚合物的長鏈中。如平時制作地毯所使用的聚丙烯纖維，以及各種堅硬的用于制