基础化工行业周专题:人形机器人能否带来PEEK产业机遇?正式版.docx
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1、行业报告-行业周报(国联证券C;IAHH2023.12.172、基础化工:为什么我们看好有机收冷却液?2023.12.09正文目录1 .周聚焦:人形机器人能否带来PEEK产业机遇?32 .本周原油价格分析63 .本周化工品涨跌分析74 .投资主线95 .风险提示10图表目录图表1:特斯拉OPtimUS原型机器人3图表2:特斯拉二代人彩机器人3图表3:DFBP与对笨二酚反应生成PEEK反应式4图表4:PEEK产业健示意图4图表5:PolI、PEEK、PEKK、PA、UHMWPE材料性能对比4图表6:几种人形机器人的质量(kg)5图表7:单台机器人PEEK用量的一种估测结果5图表8:PEEK全球供
2、应格局6图表9:布伦特原油期货价格变动情况(美元/桶)7图表10:本周化工品涨幅前五8图表11:本周化工品跌幅前五8图表2:特斯拉二代人形机器人图表1:特斯拉Optimus原型机器人资料来漉:机器之心,国联证券研究所资料来源:机器之心,国联证券研究所1.周聚焦:人形机器人能否带来PEEK产业机遇?2023年10月,国家工信部印发人形机器人创新发展指导意见,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”。近日特斯拉发布第二代人形机器人OPtimUS的体重比第一代减少了10kg,步行
3、速度提升了30%,引发市场对PEEK材料的关注。人形机器人能否为PEEK产业链带来产业机遇,我们认为关键要回答两个问题:1、是否用PEEK;2、用多少PEEKo在此之前,须先认识下何为PEEKoPEEK化学名为聚醒醍酮,最初是在1977年由英国帝国化工(ICI)发明,于1978年首先开始产业化PEEK,1981年ICl最先将聚醒酸酮树脂推向市场。初期主要用于军工领域,其产能一直处于百吨级较小规模,产品也处于研发完善阶段。1993年,ICl公司的PEEK业务被英国威格斯收购并开始独立运营,在民用高科技领域应用逐步拓展,市场规模也是实现了快速增长。PEEK主要由4,4,一二氟二苯甲酮(DFBP)与
4、对苯二酚,以二苯碘为溶剂,在碳酸钠催化下缩聚而成。核心原料DFBP的单耗约0.8,对苯二酚单耗约0.39,二苯碘回收循环利用,极少损耗。PEEK具有优异的高强度、高模量、自润滑、半结晶、热塑性、耐水解、阻燃等性能优势,处于工程塑料金字塔的顶端,在航空航天、汽车、半导体、医疗、工业机械等领域已有较为广泛的应用。图表4: PEEK产业链示意图图表3:DFBP与对紫二酚反应生成PEEK反应式PEEK(AtMMflH)资料来源:一种聚骷醍酮的合成方法(慕忠妣),国联证券研究所绘制资料来源:新瀚新材公司公告,国联证券研究所回到第一个问题,人形机器人是否用PEEK?特斯拉二代机器人不但减重10kg,而且平
5、衡能力显著提升,我们认为塑料替代高密度金属或有不可或缺的贡献。产业动态信息层面上,近日中研股份在投资者问答平台称,“PEEK材料有应用到机器人相关部件,目前公司下游客户有机器人方面的应用”。从材料的角度出发,人形机器人是否用PEEK核心是看材料性能,同时考虑成本。POM(聚甲醛)、尼龙工程塑料、UHMWPE(超高分子量聚乙烯)、PEKK(聚鞋酮酮)是业内关注度较高的几种工程塑料,或为PEEK的竞品材料。但尼龙工程塑料易溶胀、水解,POM亦有水解担忧,POM和UHMWPE熔点都太低,且几种竞品材料除PEKK外机械性能均较PEEK表现不佳,或不太适用人形机器人的性能需求。图表5:POlI、PEEK
6、、PEKK、PA、UnlWPE材料性能对比材料关健性能POM(聚甲砌PEEK(聚融融SR)PEKK(聚融恻陋)PA(工程尼龙)UHMNpE指标最优材料密度1.41g/cc1.26-1.61g/cc1.27-1.31g/cc1.13-1.17gcc0.94gccUHMWPE吸水率0.2-0.8%0.020-0.50%0.20-0.60%8.5-9.5%=0,050%PEEK/UHMWPE(越低越好)硬度,洛氏M8485-10986-8866PEEK拉伸强度63MPa50-265MPa41-11OMPa45-80Mpa22-57MpaPEEK断裂伸长率0.311.50-110%0.940-80.0
7、%6.4-50%401-461%PEEK/UHMWPE弹性模量2.60GPa2.14-7.58GPa2.68-4.40GPaPEEK介电常数3.82.20-10.92.50-3.323.4-6.0PEEK熔点165150-386oC300-360oC220-260oC138PEEK/PEKK工作温度,空气-40-140180-310250-260oCPEEK/PEKK氧指数14.923.0-49.035.0-40.028PEEK(越大越不易燃)资料来海:MatWeb,国联证券研究所PEKK在各方面指标上紧追PEEK,但其产业化进程较慢。PEKK生产技术于1962年由美国杜邦研发诞生,早于PEE
8、K十五年,后技术转手至阿科玛实现产业化,但产业规模提升缓慢,应用也不太成熟,导致使用成本偏高。国内凯盛新材在做技术攻关。PEEK在机械强度、高温性能、介电性能、热塑性、耐水解等性能上均能够更好地契合电动人形机器人的性能需求,且PEEK在国内外已较好地实现规模化生产,产业发展程度可匹配人形机器人规模化的需求。因而,我们认为PEEK或是人形机器人减重的首选材料。那么,人彩机器人用多少PEEK?我们认为,PEEK凭优异的性能可用在人形机器人齿轮、关节、肢体等部位。人形机器人的单台PEEK用量并无确切数字,特斯拉、优必选、智元等机器人平均重量在58Kg,我们假设其中齿轮和关节用Ikg纯PEEK材料,肢
9、体中用8kg的CF/PEEK复合材料(PEEK含量一般30%以内)减重,那么单台机器人的PEEK消耗量为6.6kgO另一种估算方法,如果机器人机身整体用铝合金密度测算体积,后用PEEK材料替代25%的体积,则PEEK材料的单台机器人消耗约6.9kg。马斯克称OPtinlllS人形机器人最终价格可能低于2万美元,预计3-5年内量产。如果按6.6kg台的PEEK用量口径和35万/吨的价格,单台机器人按14万元人民币,PEEK材料的单台价值量约2300元,占比仅1.65%o根据我们的假设,100万台机器人或将带来6600吨的PEEK材料需求。根据中研股份数据,2021年PEEK材料全球消费量为771
10、7万吨,人形机器人带来的增量需求较为显著。可见,人形机器人或能给PEEK材料带来较好的产业机遇。图表6:几种人形机器人的质量(kg)图表7:单台机器人PEEK用量的一种估测结果人形机器人质量(kg)类别数值特斯拉人形机器人“擎天柱73特斯拉人形机器人“擎天柱”-263德国人形机器人RH563乐聚人形机器人“夸父”45优必选人形机器人WalkerX63宇树人形机器人H147智元人形双足机器人远征A153平均58资料来源:机器之心、DFKlGmbH、大模型之索、UBTECHxUnitree.智元机器人,国联证券研究所按铝合金估计机器人密度(Kgdm3)2850人形机器人部件材料体积(dm3)20.
11、4假设部件材料按体积被替代率25%替代为PEEK的体积(dm3)5.1所用PEEK质量(kg)6.9PEEK单价(元kg)350一台机器人所用peek的价值(元)2407资料来源:国联证券研究所测算当然,产业机遇也与产品竞争格局密切相关,过度稀缺的材料不具备大量推广的可行性,没有壁垒且供需宽松的大宗产品在人形机器人产业发展初期也难掀浪花。PEEK产业链,从全球来看,已存在一定的规模化供应能力,不过PEEK材料仍有较高技术难度,聚合后期的高粘度与批次稳定性都是较高的技术比列,所以PEEK在位企业不多、产能相对集中。国际企业主要是威格斯、索尔维和赢创,中国PEEK技术源于吉林大学,国内企业有中研股
12、份、吉大特塑和朋专孚隆。其中索尔维的产品质量相对较差,从反应原理上,PEEK聚合有亲电和亲核两种反应机理,仅索尔维采用亲电反应,工艺条件温和但产物易支化,会产生金属废盐且溶剂用量大,对环境不友好。威格斯、中研股份等企业均用亲核反应,支化、交联等副反应较易控制,产品质量较好,是目前的主流工艺,但单体DFBP较贵,制约降本。往上游看,核心原料DFBP生产环节供给格局更为集中,除威格斯配套的部分自产产能外,其余主要集中在国内,且主要集中在新瀚新材、营口兴福和中欣氟材三家企业,其中中欣氟材5000吨DFBP产能仍处于试生产阶段。较好的产业链供给格局和一定的规模化供给能力,让PEEK材料在人形机器人产业
13、链中成为了可能且充满机遇,我们积极关注国内PEEK材料头部供应商中研股份,以及PEEK上游核心原料DFBP供应商新瀚新材。图表8:PEEK全球供应格局公司名称2021产能/吨英国威格斯7150比利时索尔维2500德国赢创1800中研股份1000长春吉大特塑500浙江鹤孚隆200山东浩然特型300资料来源:中研般份招股书,国强证券研究所:2 .本周原油价格分析原油:本周布伦带原油期货上涨3.3%,至79.07美元/桶。本周美联储主席表示收紧货币政策的行动可能已经结束,并预测暗示明年降息,美元走软对油价形成支撑。需求方面,IEA上调24年能源需求增长预期,致市场对需求下降的悲观情绪有所缓解。IEA
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