LCP 可以作为高稳定性、小型精密化的 5G 连接器。连接器在电路或其他部件之间 架起桥梁,承担着电流或信号连接的作用。5G 连接器多应用于基站天线、BBU 设 备以及 5G 手机(FPC 连接器)中。5G 传输速度得到大幅提升,需要连接器有更低 的低介电低损耗;连接器使用频率极高,需要材料有良好的尺寸稳定性;在连接器 使用过程中,电流会在接触点产生热量,导致温升,需要材料有较好的耐高温性能。 LCP 材料低介电损耗,良好的尺寸稳定性和耐高温性能,适合作为 5G 高速连接器。 5G 基站建设和 5G 手机出货量的增加带动了高性能 5G 连接器的需求。根据现在 5G 通信基站的主流架构,每个基站将会用到 64 个射频连接器,每座宏基站需要用到 192套(采用介质滤波器的结构)或 384 套(采用金属滤波器的结构)的板对板连接器。 5G 手机的轻薄化和多功能化也要求手机内部集成度高,对手机连接器的要求也更 高。
LCP 在机器人的连接器和伺服电机中也有应用。随着小米 CyberOne 的推出和特斯拉 Optimus 的即将发布,人型机器人发展逐渐提升。未来机器人对重量、体型要求 越来越高,集成化非常关键,对连接器的应用会更多,有望带来需求爆发式增长。 机器人中的连接器要求材料具有可弯折性,低介电损耗,耐高温且尺寸稳定性和化 学稳定性好。LCP 是机器人连接器的重要组成材料。 人型机器人的核心组件伺服电机中也包含 LCP。伺服电机一般安装在机器人的关节 位置,预计单台人形机器人使用伺服电机超 40 个,要求里面的骨架材料具有轻量, 易加工,绝缘性好以及可以承受电机发热,LCP 可较好满足材料需求。由于人形机 器人未来产量很大,预计到 2025 年有望达到百万台级产量,若以单台机器人 LCP 用量 1kg 计,则每百万台机器人对应 LCP 为 1 千吨。

2.1.4. 未来有望实现 LCP 国产替代,受供求影响 LCP 价格上涨
目前我国 LCP 对外依存度较高,国产替代有望加速。2020 年国内 LCP 的需求量为 3.2 万吨,而国内年产能仅 1.6 万吨。并且由于技术和产品质量的影响,根据《中国 化工信息周刊》,我国 LCP 实际进口依存度为 80%。预计 2026 年国内 LCP 的需求 量为 4.3 万吨。随着 LCP 生产装置实现投产和技术的进步,国内沃特股份、金发科 技等厂商相继加大布局力度,其中沃特股份预计在 2022-2023 年分别投产 1.5 万吨、 0.5 万吨 LCP;金发科技已启动年产 1.5 万吨 LCP 项目,目前已完成工艺与土建设 计。LCP 国产替代进程加速。
2.2. 聚苯硫醚:应用端多点开花,中国产能全球第二
2.2.1. PPS 耐热耐腐蚀性能好,中国产能全球第二
聚苯硫醚(Polyphenylene Sulfide, PPS)是指主链由亚苯基与硫原子交替连接所形成的聚合物,分子内化学键结构高度稳定,形成具备热稳定性的晶体点阵结构,因而 对热降解与化学反应不敏感。分子链内苯环刚性与硫醚键柔性兼备,易于结晶,结 晶度可达 75%,熔点 285℃。PPS 具备优异的耐热性、耐化学腐蚀性、阻燃性、突 出的电性能、高刚性、尺寸稳定性、熔融流动性等独特性能。根据分子量的高低, PPS 树脂可以分为高分子量、中分子量、低分子量树脂;按照结构组成可分为线型、 支链型以及改性树脂(共聚、嵌段、交联、接支等);根据用途的不同,PPS 树脂又 可分为涂料型、注塑型、纤维型、薄膜型等。 PPS 的合成方法较多,最主要的工业化生产方法硫化钠法(Phillips 法)。PPS 合成 方法有硫化钠法、硫磺溶液法、氧化聚合法、对卤代苯硫酚盐熔盐或溶液自缩聚合 法、硫化氢法、二苯基二硫醚合成法等,主流合成工艺为硫化钠法。硫化钠法反应 原料主要为无水硫化钠 Na2S 和对二氯苯 p-DCB, 反应物在碱金属做催化剂作用下, 在强极性有机溶剂中在一定的温度、压力下通过缩聚反应得到高分子量的 PPS。

全球 PPS 产能主要集中于日本,中国产能居全球第二。2021 年,全球 PPS 产能为 22.73 万吨,主要分布于日本与中国。海外企业包括日本 DIC、吴羽化学、东丽、东 曹、比利时索尔维、美国 FORTON、韩国 INITZ(SK 和帝人合资),其中日本产能 为 11.43 万吨,占比在一半以上。中国产能为 8.1 万吨居全球第二,其中新和成拥有 1.5 万吨产能,并有 7000 吨新增产能正在试车。
2.2.2. PPS 应用领域广泛,新能源车等新兴应用场景推动需求提升
分产品看,PPS 主要用于注塑制品,消费量占比约 50%;由于我国煤电装机、化工 制造与汽车产业规模巨大,尾气处理带来 PPS 纤维布需求,纤维制品占比也达约 35%。分领域看,PPS 主要用于环保、汽车、电子电工领域。 PPS 材料良好的耐温性、耐腐蚀性等性能为其带来了广泛的应用领域。PPS 材料可 用于汽车引擎盖与电子电器零部件,如冷却液系统、燃油喷射系统、恒温器支架等。 工业领域中则可用于精密机械制造的各类部件,如阀门管道等。在供暖、通风和空 调 (HVAC) 设备领域,聚苯硫醚用于压缩机、消声器/储液器等。PPS 在成本相 对不敏感的军工与航天领域应用广泛,可用于火箭引线底座、飞机与导弹结构零件。
受益于新能源汽车等新兴领域的发展,PPS 需求持续增长。在汽车轻量化大势下, PPS 可作为金属材料替代品,广泛应用于新能源汽车 HVAC 系统、控制系统、传感 器、发电机和驱动电机组件以及电池组件等。传统汽车上的 PPS 用量为 700g,而在 新能源汽车上 PPS 用量达到 2500g(1800g 用在 HVAC 700g 其他应用)。我国 PPS 需求量持续增长,从 2015 年的 2.05 万吨增长至 2020 年的 6.35 万吨,CAGR 为 25.37%。

2.3. 高温尼龙:耐温性能优异,契合汽车轻量化趋势的以塑代钢材料
2.3.1. 高温尼龙机械性能和耐高温性能优异
耐高温尼龙因为优异的机械性能和耐高温性能被广泛用在电子和汽车领域。尼龙 (聚酰胺,PA)是主链中重复单元含有酰胺基团(-CONH-)的高聚物的总称。耐高 温尼龙是长期使用温度在 150℃以上的 PA,主要分为半芳香尼龙和全芳香尼龙。全 芳香尼龙的熔点很高,不利于加工;半芳香尼龙可以兼顾良好的耐热性和加工性能。 常见的耐高温尼龙有 PPA、PA4T、PA6T、PA9T 和 PA10T。耐高温尼龙因为不仅具 有良好的机械、抗蠕变、阻燃以及耐高温性能,且与金属相比也更加轻便,因此被 应用在汽车领域,作为发动机区域的零部件、管子等。耐高温尼龙优异的可塑性以 及高强度和低翘曲度也使其可以被应用在电子领域,作为连接器等。电子和汽车是 高温尼龙最主要消费市场,二者合计占总消费量的 85%以上。2020 年电子和交通 运输分别占高温尼龙消费量的 58%和 30%。
高温高压溶液缩聚法是耐高温尼龙主流的工业生产方法。目前高温尼龙的合成方法 主要有 5 种,分别是高温高压溶液缩聚法、低温溶液缩聚法、聚酯缩聚法、界面聚 合法和直接熔融缩聚法。高温高压溶液缩聚工艺是在 N2 气氛保护下,将等物质的量 的二元酸和二元胺与适量水和少量反应剂在高压聚合反应釜中,先低温合成尼龙盐, 再升温预聚合物得到低分子量的预聚物。预聚物真空干燥后通过固相缩聚或者熔融 聚合得到高熔点、高分子量的最终产物。该反应为水相反应体系,生产成本低,经 过多年发展,该工艺已经相当成熟,并且成功应用在工业生产中。
2.3.2. 国内高温尼龙进口依赖度高,国产高温尼龙加速布局
高温尼龙生产企业主要在海外,国内高温尼龙企业与海外仍有差距。2020 年全球高 温尼龙产能为 26.4 万吨,主要生产企业有杜邦、帝斯曼、艾曼斯、索尔维、巴斯夫 以及日本的三井化学、可乐丽。国内产能约为 1.65 万吨/年。国内高温尼龙企业起步 时间晚,数量仍然较少,生产规模较小,品类相对单一,产品性能稳定性不足,目 前主要厂商有金发科技、新和成、沃特股份等。
