可熔性聚四氟乙烯(PFA)拥有优良的化学稳定性、物理机械性、电绝缘性、润滑性、不黏性、耐老化性、不燃性和热稳定性。与PTFE相比,PFA可熔融加工,即可采用常规的热塑性树脂加工方法加工。另外,PFA在高温下的机械强度是普通PTFE的2倍左右,未来有望在部分领域替代PTFE,市场前景广阔。依据QYResearch调研显示,2021年全球可熔性聚四氟乙烯(PFA)市场规模大约为24亿元(人民币),预计2028年将达到30亿元。本文综述PFA性能、生产工艺、行业发展现状与竞争格局。
PFA综述
PFA是四氟乙烯(TFE)与全氟代烷基乙烯基醚(PPVE最常见,其他还有PMVE、PEVE等,性能上并无本质区别)的共聚物,PPVE质量分数在2.6%~4.1%。因其性能与聚四氟乙烯(PTFE)相近,又可以采用热塑性树脂加工方法加工,所以称为可熔性聚四氟乙烯,最初由杜邦公司在1972年发明。
PFA综合性能优异,保留PTFE和FEP的多项优秀性质。PFA保持了PTFE诸多优点,且有FEP同样的热熔流动性和用途,而PFA的耐热性、耐应力和开裂性更优于FEP,特别在高温下的强度高于PTFE。与PTFE相比,PFA最大的优点是可熔融加工,即可采用常规的热塑性树脂加工方法加工。
注:在比较中,数字1至6分别表示性能的优至劣。
资料来源:中国氟塑料网,华经产业研究院整理
PFA性能
首先是使用环境温度,因为自身良好的耐热性、耐寒性,可以长期使用于零下196--260摄氏度,并且有卓越的耐化学腐蚀性,对所有化学品都耐腐蚀,摩擦系数在塑料中最低,还有很好的电性能,其电绝缘性不受温度影响,固用于高温电线、电缆绝缘层,有“塑料王”之称。
从化学惰性角度来说,PFA的耐化学药品性与聚四氟乙烯相似,比偏氟乙烯好。适于制作耐腐蚀件,减磨耐磨件、密封件、绝缘件,和化学容器。又因为无毒害:具有生理惰性,可作为医疗器械零件植入人体内。
其抗蠕变性和压缩强度均比聚四氟乙烯好,拉伸强度高,伸长率可达100-300%。介电性好,耐辐射性能优异。阻燃性达V0级。
氟化工行业相关政策梳理
氟化工指的是产品分子结构中含氟元素的化工子行业,可分无机氟化工和有机氟化工两大板块。氟化工符合国家战略规划需要,政策配套齐全。进入二十一世纪,尤其是“十一五”“十二五”期间,我国的氟化工行业高速发展,取得了令人瞩目的成就。氟化工目前已成为国家战略新兴产业的重要组成部分,同时也是发展新能源等其他战略新兴产业和提升传统产业所需的配套材料,对促进我国制造业结构调整和产品升级起着十分重要的作用,符合国家产业政策导向。
资料来源:政府公开报告,华经产业研究院整理
PFA产业链
1、上游-生产工艺
PFA生产工艺复杂,可大致分为PPVE制备工艺、聚合工艺以及后处理工艺三大工艺。具体来看:1)PPVE生产工艺复杂,是PFA生产中的主要技术壁垒。六氟丙烯(HFP)氧化得六氟环氧丙烷(HFPO),HFPO在催化剂作用下异构化成中间体全氟丙酰氟,全氟丙酰氟再与HFPO加成即得全氟烷氧基酰氟,之后再与K2SO4或Na2CO3一起在250~300℃进行脱羧反应即得PPVE。2)聚合工艺。PFA可通过TFE和PPVE的自由基聚合反应得到,高压釜内加原料、水、分散剂、引发剂等进行共聚,经分离后可得粗PFA细粉。3)后处理工艺。PFA在聚合过程中会因引发剂产生热不稳定端基,影响产品质量,需采用湿热处理以及元素氟氟化将不稳定端基转化成稳定的全氟基团。