聚醚醚酮（PEEK）市场现状及应用前景分析.docx

聚醒醒酮(PEEK)市场现状及应用前景分析聚醒醒酮(PEEK)是由英国帝国化学工业公司(ICl)于1978年开发出来的超高性能特种工程塑料，由于PEEK属于芳香族结晶型热塑性高分子材料，其熔点为334C,具有机械强度高、耐高温、耐冲击、阻燃、耐酸碱、耐水解、耐磨、耐疲劳、耐辐照及优良的电性能，在多数情况下可以足以取代金属、合金、陶瓷等材料。聚醛醛酮(PEEK)是一种新型热塑性工程塑料，具有非常优秀的物理、力学性能。PEEK是一种半结晶性、热塑性芳香族高分子材料，分子主链呈线型，含有链节，是聚芳醒酮系列聚合物中最主要的品种。其分子链中含有大量苯环，具有极好的耐热、耐磨、耐疲劳、耐辐照、耐剥离、抗蠕变等优异的物理及化学综合性能，且其两个醵键与魏基带来柔韧性与优良的工艺性，使得其在石油、化工、机械等领域作为特殊功能材料得到了广泛应用。2023年，全球PEEK树脂合成企业的总销售量为6650吨，年复合增长率仅为2.3%o据不完全统计，PEEK共有1100多种细分应用领域，平均一种应用只有6吨的需求。这种情况在已经商业化的特种工程塑料家族中是非常罕见的。按照大类来分，PEEK的应用主要分布在汽车、消费电子、半导体、能源、航空、医疗、通用工业、军工八大领域。在医疗领域，PEEK的应用分为非植入（给药系统、导管、血液管理和手术器械等医疗设备）和植入材料（脊柱融合、创伤骨折固定、骨科、牙科和CMF（颅颌面）器械等），本篇着重讨论PEEK在植入材料中的应用成果以及现状。一、PEEK作为植入体的优势骨骼是人体内钙化的结缔组织，由皮质骨（弹性模量为630GPa）、松质骨（0.332GPa）等多个部分组成。在临床上，治疗骨缺损有多种方式，包括骨移植、骨搬运和骨组织工程等。其中，骨组织工程技术不受供体限制又能够有效避免感染性疾病和免疫排斥的特点，对材料界提出了新的要求。目前常见的生物材料有金属材料（钛合金、钻-辂合金、不锈钢、镁合金等）、无机非金属材料（惰性生物陶瓷：氧化铝等，活性生物陶瓷：磷酸钙等）、聚合物材料（聚己内酯PCL、聚乳酸-乙醇酸共聚物PLGA、聚乳酸PLA和聚醴醒酮PEEK等）和复合材料（金属基、陶瓷基和聚合物基）。在这些材料中，金属材料是使用范围最广的材料，约占商业植入材料的70%-80%,其强度高，加工技术成熟，但存在弹性模量高、不耐人体体液腐蚀、长期在体内会释放金属离子等问题；无机非金属材料在解决了生物活性问题以后，具有良好的骨传导性，但仍然存在脆性大、抗扩裂性低、抗弯强度低等缺点;聚合物材料中的PEEK则拥有多项优异性能，包括耐高温、易加工、耐化学性、耐疲劳性以及天然射线可透过性等。尽管如此，纯PEEK材料在力学性能上仍和皮质骨仍存在一定的差距，并且PEEK表面的疏水性和生物惰性,会弱化细胞在表面的粘附和增殖，并最终影响到植入物在体内的长期稳定性。因此，PEEK复合材料和改性成了新的研究趋势。例如，30wt%短碳纤维增强PEEK,拥有与人体皮质骨相似的弹性模量(23.47GPa),可以降低应力屏蔽效应，其拉伸强度可达230.4+2.3MPa,是纯PEEK的约三倍。改性则包括添加涂层、表面加工等方式，如将金属或非金属以熔融或半熔融状态沉积在材料表面的等离子喷涂，以通过静电、氢键或其他非共价键相互作用将分子吸附到PEEK表面的物理吸附，以及磺化、羟基化等表面改性。二、应用进展以头部企业威格斯为例，其旗下InVibiO英威宝生物解决方案PEEK-OPTIMA系列产品已有超过20年的临床验证历史，并已用于全球约1500万件植入器械并且没有召回的记录。以下列出PEEK医用植入物的应用领域一些应用方案:O颅骨手术：PEEK颌面和颅骨植入物。牙科手术：PEEK牙科植入物o脊柱手术；PEEK脊柱融合器。膝关节手术：PEEK半月板植入物O人工耳蜗植入物目前，植入级PEEK材料的研发和制备仍存在诸多难点。如：合成条件苛刻,如何持续、稳定地产出性能优异的PEEK材料，一直是各材料商寻求突破的技术难点。纯化设备及纯化工艺,PEEK须将其中残留的生物毒性物质彻底去除，方可植入人体内，但目前针对PEEK没有专用的纯化设备和可借鉴的纯化工艺。加工条件苛刻,PEEK熔融温度在340。C以上，熔体黏度大、流动性差，冷却结晶的温度窗口较窄，植入级材料的加工环境及设备洁净度等因素，进一步增加植入级PEEK的热成型工艺难度。安全性验证,植入级PEEK在应用到医疗器械前，需要经过一系列的标准检验和生物学测试，确保其物理、化学性能和生物安全性得到充分的验证。三、国内企业动态近年来，国内PEEK企业在植入级PEEK上相继起步，陆续取得突破。中研股份医用植入级Peek-LISCIEX系列产品在2022年上市,在生物相容性检测方面，拥有严格的质量体系，完善的检测方法和流程，并经过了第三方权威机构评估认证。2023年12月，西安康拓医疗取得第三类医疗器械注册证，其“聚醴醵酮胸骨固定带”采用中研股份生产的PEEK-LlSCIEX产品制成。中研股份产品物性表性能测试标准单位ZR3GZR7GZR7R25ZR7PL3O拉伸强度（屈服）ISO527-1&250mm/minMPa110100110110拉伸强度（断裂）ISO527-1&250mm/minMPa75758080断裂伸长率ISO527-1&250mm/min%25451515切口冲击强度（悬臂梁）ISO180kJm257.555弯曲模量ISO178GPa4.34.144弯曲强度ISO178MPa175165175175密度ISO1183（八）Typekgm31300130013001300黏度ISO11443Pas160380380380Tg143143143143DSCcISO11357300300300300Tm343343343343重金属总量（以铅计，最大值）USP231%<0.1<0.1<0.1<0.1红外光谱YY/T0660-红外光谱的主要吸收峰与该材料标准对照图谱的特征吸收峰相吻合*上述数值是代表值,并非保证值。君华特塑旗下君华医疗在2021年开展植入级PEEK项目，2024年4月，aksopeek正式获得了国家药品监督管理局颁发的首张三类植入PEEK应用的注册证。2024年10月，AKS0PEEK正式完成美国食品药品监督管理局的MAF主文档备案。鹏孚隆于2020年和浙江大学共同承担开展医用级PEEK量产化研究，并在2021年10月开工“医用聚醴醴酮万级洁净车间技术改造”项目。2024年2月，公司旗下中聚生物长期植入产品ImPlOng通过YY/T0660-2008外科植入物用聚醵醵酮(PEEK)聚合物的标准规范检测。虽然全球PEEK销售量增长缓慢，但国内PEEK市场一片火热。随着国内PEEK型材加工企业的崛起和国产PEEK合成技术的成熟，预计2026年，中国市场PEEK的需求量将达到3000吨规模，成为全球第一大的PEEK市场。在发展的同时，国产PEEK和海外PEEK还存在哪些差距？数据指出，国产PEEK在部分力学性能、热学性能、流变学性能等指标已与海外PEEK相当。在熔体强度、拉伸强度等指标上，甚至优于海外PEEKo目前，国产PEEK和海外PEEK的差距主要在断裂伸长率、纯度、结晶度和熔体粘度稳定性等方面,如断裂伸长率，国产PEEK保证值15%,海外企业PEEK保证值30%,差异较大。