$新瀚新材(SZ301076)$ 小题材、大趋势：聚醚醚酮PEEK行业研究202312
从1960年最初问世的聚酰亚胺（PI）到20世纪80年代初问世的聚醚醚酮（PEEK）。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）。$中欣氟材(SZ002915)$ $领湃科技(SZ300530)$
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。另外在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。
表6：PEEK的主要特性
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）。
表9：纯PEEK树脂和经玻纤/碳纤维改性PEEK树脂的性能对比
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，对应的消费量也稳步增长。根据《聚醚醚酮市场分析及发展趋势》（张丽）一文中所提供的数据，2012年至2019年期间，全球PEEK消费量由3590吨提升至5835吨，对应CAGR约为7.2%。同时根据该文测算，2022年全球PEEK材料消费量可达到7560吨，对应2019-2022年期间CAGR约为9.0%。市场规模方面，根据市场研究及咨询机构EmergenResearch数据及测算，2019年全球PEEK材料的市场规模约为7.21亿美元，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）一文的测算，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数据口径，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%。
全球PEEK供应呈现“一超多强”格局，国内PEEK自供能力不足目前，全球PEEK生产厂商呈现“一超多强”的竞争格局。根据中研股份招股说明书，英国威格斯是全球最大的PEEK生产商，产能达到7,150吨/年，约占全球总产能的60%。比利时索尔维现有PEEK产能2,500吨/年，其生产基地主要集中在印度，产品主要出口欧洲和日本。德国赢创（其主要PEEK生产主体位于中国）是仅次于英国威格斯和比利时索尔维的第三大PEEK生产商，其PEEK产能已达到1,800吨/年，目前产品主要出口欧洲。
2016年起，国产企业逐步打破海外PEEK垄断。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提高产能，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。
国内PEEK自供能力不足，规划新增产能超6000吨，实际放量进度有待观察。根据沙利文咨询统计，截至2021年，国内企业PEEK材料的合计产能约为2394吨/年，对应产量约为1154吨，难以满足当年国内下游领域客户对PEEK材料的消费需求，国内近一半的PEEK需求仍需要通过进口才能满足。
另外2021年，国内PEEK材料企业整体产能利用率仅为48.22%，不足一半。新增产能方面，浙江鹏孚隆、山东君昊、吉林聚科、盘锦伟英兴、沃特股份共5家企业合计规划有6460吨/年PEEK产能，其中山东君昊、吉林聚科、盘锦伟英兴、沃特股份的PEEK新增产能规划均在千吨以上。根据沙利文咨询统计，上述新增产能预计在2023-2027年期间陆续投产运行。
然而考虑到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。另外考虑到形成高质量、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。以中研股份为例，中研股份PEEK产量从100吨/年爬升至2021年约550吨/年大约经历了7年的时间。根据中研股份招股说明书的测算，2027年我国PEEK实际产能预计约为5394吨/年，对应产量预计约为2967吨/年。
表12：2021年国内PEEK生产商产能及产量情况
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或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。
表13：PEEK材料在终端应用领域的典型产品类型
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%；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。结合前文测算结果（2027年国产企业PEEK产量预计约为2967吨）可以得出，直至2027年国产企业可能也无法完全满足国内市场对于PEEK材料的需求，部分PEEK材料仍然需要进口。
表14：2022-2027年国内PEEK材料需求量及市场规模测算（假设终端应用产品不变）
PEEK应用领域持续扩增，未来空间广阔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。
表15：2027年PEEK类颅骨修补及固定产品需求及市场规模测算
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年我国系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%，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。
表17：2027年新能源汽车800V电机漆包线对PEEK材料需求的测算
（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。
4）人形机器人：PEEK在人形机器人肢体方面的应用
11月2日，工业和信息化部出台《人形机器人创新发展指导意见》（以下简称《意见》）。《意见》指出，人形机器人集成人工智能、高端制造、新材料等先进技术，有望成为继计算机、智能手机、新能源汽车后的颠覆性产品，将深刻变革人类生产生活方式，重塑全球产业发展格局。《意见》同时提出了对应的发展目标，到2025年，人形机器人创新体系初步建立，“大脑、小脑、肢体”等一批关键技术取得突破，确保核心部组件安全有效供给。整机产品达到国际先进水平，并实现批量生产，在特种、制造、民生服务等场景得到示范应用，探索形成有效的治理机制和手段。培育2-3家有全球影响力的生态型企业和一批专精特新中小企业，打造2-3个产业发展集聚区，孕育开拓一批新业务、新模式、新业态。
在具体的关键技术攻关方面，《意见》提出了四大关键技术群的攻关，分别是机器人“大脑”关键技术群、机器人“小脑”关键技术群、机器肢关键技术群和机器体关键技术群。其中在机器体关键技术群，《意见》强调要研究高强度轻量化新材料等关键技术，打造具有高安全、高可靠、高环境适应性的人形机器人本体结构。
在前文中我们已提及，PEEK材料在拥有较高刚性的同时也具有较高的韧性，同时兼具耐热性、耐腐蚀性、耐磨性等优异的特性。此外，PEEK材料作为一种热塑性材料也易于加工成各种形态的零件，应用在各类特殊部件或特殊工况中。同时，纯PEEK树脂密度仅约为1.3g/cm，甚至低于碳纤维材料密度，也是一种极佳的轻量化材料。综上，PEEK材料本身满足高强度轻量化新材料的要求，在人形机器人的肢体方面，具有较高的应用潜力。
然而由于当前各大厂家各自人形机器人产品的具体设计暂未最终确认，也暂未正式大批量规模化生产，因此目前暂无法确认或测算得出未来人形机器人的市场空间，以及对应PEEK材料的需求量和市场规模。
1.3.4、建议关注国内PEEK行业龙头中研股份
中研股份（688716.SH）是一家专注于聚醚醚酮（PEEK）研发、生产及销售的高新技术企业。经过十余年的自主研发，公司在PEEK合成、提纯、复合增强的理论和技术方面实现了多项创新和突破，掌握了包括关键原料选择、关键过程控制、关键设备设计、关键工艺优化、关键指标监测的全流程全国产化PEEK生产能力。公司是继英国威格斯、比利时索尔维和德国赢创之后全球第4家PEEK年产能达到千吨级的企业，是继英国威格斯后全球第2家能够使用5000L反应釜进行PEEK聚合生产的企业，是目前PEEK年产量最大的中国企业。公司在国内市场持续实现进口替代，目前已经超越英国威格斯成为中国市场销量最大的公司。
根据公司招股说明书，公司目前拥有1000吨/年PEEK纯树脂粗粉（P系列）产能、700吨/年纯树脂颗粒（G系列）产能、300吨/年纯树脂细粉（PF系列）产能和350吨/年复合增强类树脂（GL/CA/FC系列）产能。其中纯树脂粗粉为纯树脂颗粒、纯树脂细分和复合增强类树脂的原料。
中研股份于2023年9月20日在上交所科创板正式挂牌上市，IPO共募集资金9.02亿元，对应发行价为29.66元/股。本次公司IPO募集资金主要用于公司“年产5000吨聚醚醚酮（PEEK）深加工系列产品综合厂房（二期）项目”、“创新与技术研发中心项目”、“上海碳纤维聚醚醚酮复合材料研发中心项目”和补充公司流动资金。
其中，“年产5000吨聚醚醚酮（PEEK）深加工系列产品综合厂房（二期）项目”建成后，可形成PEEK纯树脂细粉系列产品300吨/年、PEEK纯树脂颗粒200吨/年、PEEK复合增强颗粒系列产品300吨/年、PEEK制品200吨/年的生产能力，并形成PEEK生产所需重要原材料（溶剂）二苯砜的蒸馏提纯回收能力4000吨/年，合计产能/回收能力5000吨/年。该项目建设计划期为2年，达产后预计可实现年销售收入3.30亿元，实现年均净利润7437万元。
“上海碳纤维聚醚醚酮复合材料研发中心项目”将与东华大学深度合作，聚焦于CF/PEEK中“悬浮液PEEK预浸带制备”和“PEEK纤维及其织物的开发”两大方向进行研发，形成制备T800和T300级别碳纤维的增强PEEK预浸料的能力，解决国产大飞机、其他型号飞机（直升机以及无人机等）、石油管道等管材、精密装备材料壳体等国家战略领域对CF/PEEK的需求问题。该项目建设计划期为2年，由公司全资子公司上海尚昆负责实施。
表19：中研股份IPO募投项目情况
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