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聚甲醛行业现状洞察与高端领域发展新航向

时间:2025-04-24 来源:小编 点击:

聚甲醛行业现状洞察与高端领域发展新航向 聚甲醛(POM)又名缩醛树脂,是一种综合性能优良的热塑性工程塑料,为五大工程塑料(聚酰胺、聚碳酸酯、聚甲醛、聚

聚甲醛行业现状洞察与高端领域发展新航向

      聚甲醛(POM)又名缩醛树脂,是一种综合性能优良的热塑性工程塑料,为五大工程塑料(聚酰胺、聚碳酸酯、聚甲醛、聚酯、聚苯醚)之一。

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      聚甲醛是一种没有侧链、高密度、高结晶性的线性聚合物,主链为—CH2O—,具有分子链结构规整、内聚能大、结晶度高、力学性能优异等特点,同时具有较高的弹性模量、刚度和硬度,其拉伸强度、弯曲强度、耐蠕变性和耐疲劳性优异,在较宽的温度和湿度范围内均有良好的自润滑性,且具有优良的电绝缘性、耐溶剂性和可加工性,是工程塑料中力学性能最接近金属材料的一种工程塑料,因此被誉为“超钢”或者“赛钢”。

01
生产工艺

      按生产工艺来说,聚甲醛主要分为两种类型:均聚甲醛(Homopolymer POM)和共聚甲醛(Copolymer POM)。

  • 均聚甲醛由纯甲醛单体聚合而成,生产时一般采用三聚甲醛为原料,在引发剂作用下进行开环聚合反应,反应时需严格把控温度、压力、引发剂用量等条件,以此确保产品质量与性能。

  • 共聚甲醛则是甲醛与其他单体如环氧乙烷共聚制得,通常以三聚甲醛和第二单体为原料,在催化剂作用下进行共聚反应,通过调整原料比例和反应条件,可有效控制其分子结构和性能。

      目前,国内外聚甲醛专利商主要有:香港富艺(中国)、韩国P&ID、波兰 ZAT、杜邦、巴斯夫、美国塞拉尼斯、日本宝理、日本旭化成等企业,多数对我国实行技术壁垒,不转让聚甲醛生产技术。

      国内早期的聚甲醛生产企业由于工艺落后、产能小、能耗高等原因,多数被市场淘汰。目前,国内外仅有波兰ZAT、香港富艺(中国)、韩国 P&ID、江苏道尔顿等少数企业可提供聚甲醛生产工艺。

      香港富艺、韩国P&ID和波兰ZAT聚甲醛主工艺流程相似,几乎都由二氧五环( DOX) 和三聚甲醛( TOX) 合成精制、共聚甲醛制备、挤出、造粒及包装等工序组成。

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聚甲醛流程简图

       在POM聚合工艺中,又有干法聚合工艺和湿法聚合工艺。具体对比如下:

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      另外,与干法聚合工艺相比,湿法聚合工艺多了水洗、干燥等脱醛步骤,相对于干法工艺,湿法工艺产品质量更优、系统稳定性高、成本低等优点,但是由于专利技术的原因,湿法工艺中大多数关键技术及关键设备国内始终处于空白状态,这制约了我国聚甲醛行业的发展。

      综合来看,聚甲醛的生产工艺复杂且精细,每一步都直接关系到最终产品的质量和性能。

      而国内企业实现自主技术合成POM,突破了国外技术封锁。2025年2月,中国化学华陆公司自主研发、设计和建设的高端聚甲醛新材料项目中试成功,产出了合格产品,各项指标数据大幅优于同类产品。中国化学成功突破国外“卡脖子”技术垄断,实现了高端聚甲醛新材料生产技术自主可控,为保障我国产业安全健康发展奠定了坚实基础。

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02
POM供应情况

      目前,世界聚甲醛工业化生产企业有近20家,据统计,全球聚甲醛的产能约为200万吨/年,国外聚甲醛产能包括美国杜邦和塞拉尼斯、德国巴斯夫、日本旭化成和宝理塑料等公司均有布局。

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国外主要聚甲醛厂商(万吨/年)

      2024年我国的POM产能继续保持增长,其中,年内投产产能有恒力石化8万吨、天津天津渤化4万吨、南通宝理9万吨、新疆心连心6万吨。截至2024年底,中国POM在产产能超80万吨/年,其中天津渤化永利的4万吨/年生产装置处于停产状态,内蒙古天野三条生产线中仅有一条2万吨/年装置开车。

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国内主要聚甲醛厂商(万吨/年)

      然而,繁荣背后暗藏隐忧,国内产能虽规模可观,但在高端市场份额占比却相对较小。大量新增产能集中于中低端领域,市场同质化竞争加剧,而对于高附加值、高性能的POM产品供应不足,难以满足国内高端制造业日益增长的需求,而对于高性能的POM主要依靠进口实现。

      从进口情况看,2024年中国聚甲醛进口主要来自美国、马来西亚、德国和中国台湾等国家和地区。其中,来自美国的有5.94万吨,占进口总量的14.98%;来自马来西亚的5.72万吨,占进口总量的14.44%;来自德国的5.06万吨,占进口总量的12.72%。以上3个国家或地区进口合计占中国聚甲醛进口总量的42.18%。

03
性能及应用

      聚甲醛被誉为“超钢”或者“赛钢”,在金属近似性、自润滑性、耐疲劳性、耐热稳定性、耐磨性、耐溶性等方面具有优良的性能。

  • 金属近似性

      聚甲醛是高结晶性聚合物,具有类似金属的硬度、强度和刚性,是工程塑料中力学性能最接近金属的材料之一。

  • 自润滑性和耐疲劳性

      聚甲醛在宽温度和湿度范围内具有良好的自润滑性能和耐疲劳性能。它具有低摩擦系数、耐有机溶剂、简单的成型加工等优点。

  • 耐热稳定性

      聚甲醛具有小的吸水性和尺寸稳定性,在广泛的温度范围内(-40°C至100°C)可以长期使用。它具有较高的抗热强度、弯曲强度和耐疲劳性能。均聚甲醛的热变形温度为136°C,共聚甲醛为110°C。聚甲醛可以长期在高温环境下使用,且力学性能变化不大。

  • 耐磨性

      由于聚甲醛具有高键能和高内聚能,因此具有良好的耐磨性能。未结晶部分会集结在球晶表面,非结晶部分具有润滑剂作用,从而降低摩擦和磨耗。

      随着电子/电器工业及出口加工的迅速发展,我国聚甲醛的消费增长迅速。电子电器仍是中国聚甲醛最主要的消费领域,其次是日用消费品领域,接下来是汽车行业,机械工业排名第四。

      国内聚甲醛需求分高、中、低三档水平。高端产品领域,以汽配件、机械部件为主,基本上都是杜邦、宝理、三菱及进口品牌为主;中低端市场以国内日用轻工业、家电、拉链等为主,国内品牌多属中低端产品。近年来,国内品牌在聚甲醛牌号的创新上有了很大的进步,如云天化自主研发成功低释放甲醛、玻纤增强、 耐磨、 耐候、 导电等多种共聚甲醛树脂新产品。

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电子领域

      POM的绝缘性和耐热性使其成为制造电子设备外壳、绝缘零件和电气组件的理想选择。

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电子元件和部件

POM聚甲醛因其优异的电气性能和机械性能,被用于制造电子元件和部件,如连接器、端子、继电器等。

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电气绝缘件

具有良好的电绝缘性能,可用于制造插座、开关等电气绝缘件。

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连接器

各类电子设备中:聚甲醛常被用于制造连接器外壳。它具有良好的尺寸稳定性,能保证连接器各部分尺寸精度,确保与其他部件准确对接。同时,其优异的电绝缘性能可有效防止信号传输时的漏电和短路现象,保障信号传输的稳定性和可靠性。

在高频高速连接器中:聚甲醛的低介电常数和低介质损耗特性使其能满足高速信号传输的要求,可减少信号的延迟和畸变,保证信号质量。


      随着 5G 设备、智能家居等产业的不断发展,电子电器产品的产量和种类日益丰富。聚甲醛因其优良的综合性能,在电子电器中的应用比例不断上升。预计到 2026 年,电子电器中聚甲醛的应用将占到全球总消费量的 30% 以上。

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汽车用机械领域

      作为高性能工程塑料之一,聚甲醛因其出色的机械强度、耐磨性和耐低温抗冲击性,在汽车零部件中被广泛使用。

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发动机系统

气门挺杆:聚甲醛具有较高的强度和刚度,能够承受发动机工作时的高温和高压,同时其良好的耐磨性可以减少气门挺杆与凸轮轴之间的摩擦,降低磨损,提高发动机的效率和可靠性。

摇臂:聚甲醛制造的摇臂重量轻,有助于减轻发动机的整体重量,同时其良好的机械性能能够保证在发动机高速运转时准确地传递气门的开闭运动,确保发动机的正常工作。

水泵叶轮:聚甲醛具有良好的耐水性和耐腐蚀性,能够在水泵中长时间接触冷却液而不发生变形或损坏。其优异的流动性使得制造出的叶轮精度高,能够有效地提高水泵的工作效率,保证发动机的冷却系统正常运行。

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燃油系统

燃油泵叶轮:聚甲醛对燃油有良好的耐受性,不会被燃油腐蚀或溶胀。其具有较高的硬度和耐磨性,能够在燃油泵中高速旋转,将燃油高效地输送到发动机中,同时保证燃油的密封性,防止燃油泄漏。

燃油滤清器外壳:聚甲醛的高强度和耐腐蚀性使其能够承受燃油滤清器内部的压力,同时防止外界的水分和杂质进入滤清器,保证燃油的清洁度,延长发动机的使用寿命。

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变速器系统

换挡拨叉:聚甲醛具有良好的刚性和耐磨性,能够在变速器换挡时承受较大的力,准确地控制换挡动作,保证换挡的平稳性和可靠性。同时,其自润滑性可以减少拨叉与其他部件之间的摩擦,降低磨损和噪音。

同步器齿环:聚甲醛制造的同步器齿环具有良好的耐磨性和摩擦性能,能够在换挡时与齿轮迅速同步,减少换挡冲击,提高换挡效率,延长变速器的使用寿命。

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车身及内饰系统

门锁部件:聚甲醛具有良好的耐候性和机械性能,能够在各种恶劣的环境条件下保持稳定的性能,确保门锁的正常使用。其制造的门锁齿轮、锁舌等部件精度高,能够实现可靠的锁止和开启功能。

车窗升降器齿轮:聚甲醛的高强度和耐磨性使其能够承受车窗升降时的力量,保证车窗升降的平稳性和可靠性。同时,其良好的自润滑性可以减少齿轮之间的摩擦,降低噪音,提高车窗升降器的使用寿命。

座椅调节齿轮:聚甲醛制造的座椅调节齿轮具有高精度和良好的耐磨性,能够实现座椅在不同方向上的精确调节,满足驾驶员和乘客的舒适需求。其耐疲劳性能好,能够在长期使用中保持稳定的性能。


      近年来,新能源汽车的崛起使得聚甲醛的用量有了进一步的提升,随着新能源汽车渗透率的不断提升和汽车轻量化进程的持续推进,聚甲醛在汽车领域需求将保持较快增长。

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航空航天领域

结构部件:聚甲醛具有较高的强度和刚性,比强度高,可用于制造一些非关键的结构部件,如小型飞行器的机身框架、机翼的部分支撑结构等,在满足结构强度要求的同时,能够有效减轻飞行器的重量,提高燃油效率和飞行性能。例如,在一些轻型飞机或无人机中,聚甲醛可用于制造内部的支架和加强筋等部件。

传动部件:其良好的耐磨性、自润滑性和低摩擦系数,使其非常适合用于制造航空航天飞行器中的传动部件,如齿轮、轴承、链条、驱动轴等。这些部件在飞行器的动力传输系统、飞行控制系统以及各种机械运动机构中起着关键作用,聚甲醛能够确保传动过程的高效、稳定和可靠,减少能量损耗和部件磨损,降低维护成本和停机时间。

电气绝缘部件:聚甲醛优异的电绝缘性能使其可用于制造航空航天飞行器中的电气绝缘部件,如插座、开关、绝缘套管、垫圈等。这些部件能够有效地防止电气系统中的漏电和短路现象,确保电气设备的安全运行,同时也能抵御航空环境中的电磁干扰,保证电子信号的稳定传输。

内饰部件:聚甲醛可以通过添加不同的添加剂来改善其性能,使其具有良好的耐候性、耐化学腐蚀性和美观性,可用于制造飞行器的内饰部件,如座椅框架、装饰板、行李架等。它能够在航空环境中长时间保持性能稳定,不易受到紫外线、湿度、化学物质等因素的影响,同时还能为乘客提供舒适和安全的乘坐环境。


      聚甲醛在航空航天领域的应用前景较为广阔,但也面临一些挑战,如冲击韧性较低、缺口敏感性大、热稳定性有待提高等。但随着技术的不断进步,这些问题有望逐步得到解决,从而进一步推动聚甲醛在航空航天领域的应用发展。

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医疗领域

医疗器械部件:聚甲醛具有良好的机械性能,如高强度、高刚性和耐磨性,可用于制造各种医疗器械的零部件,如手术器械手柄、牙科工具、胰岛素笔的外壳和传动部件、吸入器的阀门和喷嘴等。其优异的尺寸稳定性能够保证零部件的精度,确保医疗器械的正常使用。

医用包装:聚甲醛对大多数化学药品具有良好的耐受性,且具有一定的阻隔性,可用于制造医药瓶盖、药盒、医疗托盘等包装材料,能够保护药品和医疗器械免受外界环境的影响,同时也便于运输和储存。

生物医学领域:经过特殊处理和改性后,聚甲醛具有一定的生物相容性,可在生物医学领域得到应用,如制造人造关节的衬垫、假肢的结构部件、心脏起搏器的外壳等。随着生物材料技术的不断发展,聚甲醛在组织工程和再生医学领域也可能有潜在的应用,如作为组织支架材料,为细胞的生长和组织的修复提供支撑。


      全球人口老龄化加剧,对医疗保健的需求不断增加,慢性病和传染病的患病率也在上升,这推动了医疗设备市场的发展。作为医疗设备和包装的重要材料之一,聚甲醛的市场需求也将随之增长。

05
总结

      凭借高强度、耐磨性、低摩擦系数和良好化学稳定性等特性,POM在电子电气、汽车、建材、医疗等多个领域深受青睐,同时在航空航天、医疗等高端应用领域也有较好前景。但当前国内POM需求增长速度滞后于产能扩张步伐。一方面,宏观经济环境的不确定性使得下游行业发展受到一定制约,需求释放放缓;另一方面,国内中低端市场竞争激烈,价格战频发,抑制了市场活力,影响了整体需求的有效提升。不过,新增产能将不再局限于盲目扩大规模,而是向结构优化方向转变。企业会更加注重高端产能的建设,加大在高性能、特种POM产品生产设施上的投入,以缓解高端产品供应不足的局面。

      未来,技术创新将成为POM行业发展的核心驱动力。一方面,企业将加大研发投入,攻克高端产品生产技术难题,缩小与国际先进水平的差距。另一方面,产品多元化趋势将更加明显。针对不同应用领域的特殊需求,开发具有超低摩擦系数、高耐热性、高耐水解性等特殊性能的POM产品。同时,在环保法规倒逼下,可回收改性技术将成为关键,可通过玻纤增强等手段实现POM高回收利用率,开发环保型POM产品,符合可持续发展理念。

      随着国内产能不断增加以及外资企业在中国市场布局的深入,市场竞争将愈发激烈。国内企业数量增多,且大量集中于中低端市场,价格竞争激烈。而外资企业凭借技术优势,在高端市场占据主导地位。不过,随着国内企业技术逐步提升,加上政策支持,国产替代进程将加速。

图文来源:高性能树脂及应用编辑整理