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TUhjnbcbe - 2023/12/21 20:03:00
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聚碳酸酯下游应用

作为一种综合性能优异的热塑性工程塑料,聚碳酸酯有着非常广泛的应用。相比其他工程塑料,聚碳酸酯最大的优势是具有高耐热、高抗冲、高透明三大特性。由于聚碳酸酯拥有高抗冲和高耐热的特性,大量被改性后应用于电子电气、汽车等市场;由于高透明和高抗冲的特性,被大量应用于板材、薄膜、光学等市场;由于高透明和高耐热的特性,被大量应用于汽车车灯、医疗等市场。

电子电气市场应用

随着工业化水平的不断提高,电子电气产品在我们的生产和生活中发挥着越来越重要的作用。包括家用电器、消费电子、办公、低压电器、电工设备等在内的一系列产品,构建了现代人类生产和生活的方方面面。在电子电气产品的各种应用场景中塑料都发挥着举足轻重的作用,与其说是因为电子电气产业的快速发展为塑料带来了巨大的增长需求,不如说是因为塑料的出现和发展推动了电子电气产业的快速发展。

聚碳酸酯材料在较宽的温、湿度范围内具有良好而恒定的电绝缘性,是一种优良的绝缘材料。再加上优异的抗冲击性、良好阻燃性和尺寸稳定性,使聚碳酸酯及其合金材料成为应用于电子电气产品的理想材料。针对电子电气领域的应用特点。通常需要对聚碳酸酯材料进行针对性的阻燃、增韧、增强、填充、耐候以及合金化改性(PC/ABS、PC/ASA、PC/PBT、PC/PET、PC/TPU等),以满足电子电气产品的特殊应用需求。

国内市场上应用于电子电气领域的聚碳酸酯树脂在70万吨/年以上,大量的聚碳酸酯树脂及其改性材料被广泛应用于电子电气产品的外壳、机体、支架等部件。

家电市场应用

我国是全球最大的家用电器消费市场和制造中心。随着人均可支配收入的提高,人们的消费理念也在不断调整,大家电消费升级,小家电逐步普及。总体上,居民购置家电的顺序通常为:电视→冰箱→洗衣机→空调→油烟机→洗碗机→小家电。从细分品类来看,电视数量增长趋缓,但电视的大屏化和智能化是主要方向;空调市场普及率仍有提高空间,特别是农村地区的人均保有量还有待提高;冰箱和洗衣机总体普及率较高,主要是消费结构的内部转变。

根据中国家电协会发布的《高端家电产品消费者调查报告》显示,79.3%的消费者近半年里有购买高端家电的计划,而8年前该数据仅为28.2%;高品质、智能化、高科技已成为中高收入消费者心目中高端家电应具备的产品属性。小家电作为消费升级的弹性品种,未来增速会快于传统大家电。我国的小家电市场仍处在发展初期,欧美发达国家的小家电种类约有种,而我国仅有不到种;我国家庭平均拥有的小家电数量不到10件,远低于欧美国家每户20~30件的水平。我国在家用电器行业的上下游产业链配套全球领先,其中,塑料原料生产和将其加工为成型的外观和功能部件的过程构成了家用电器产业链中的重要一环。由于具有优异的耐热性能、抗冲击性能和阻燃性能,聚碳酸酯及其合金材料在家用电器,特别是高端家电行业的应用非常广泛。

电视机行业应用

电视机是聚碳酸酯在家电市场最大的下游应用行业,通常的应用部件包括电视机的前框、后盖、底座和LED模组胶框等,使用材料上主要以增强聚碳酸酯和聚碳酸酯合金材料为主。

随着LED和OLED显示技术的进步,大屏幕成为时代潮流。为了满足大尺寸的设计要求,需要提高聚碳酸酯的强度和刚性,出现了玻纤增强或矿物增强的聚碳酸酯材料。经过增强后的聚碳酸酯,弯曲强度可以从2MPa提升到至MPa不等,使电视机壳的设计厚度从之前的3mm降低到1mm左右,为大尺寸和薄壁化设计带来了巨大便利。

同时,快速冷热成型技术(RHCM)的成熟也使得玻纤或矿物增强聚碳酸酯材料的外观能够达到镜面效果,为增强聚碳酸酯材料的广泛应用解决了外观工艺问题。LED和OLED电视机经过多年发展,选材已基本成熟,较为常见的材料选择为:电视机前框基本使用玻纤或矿物增强聚碳酸酯,后盖使用PC/ABS,底座和模组胶框则主要使用玻纤增强聚碳酸酯。

年国内电视机产量为万台,同比增长了1.6%,估算消耗聚碳酸酯约10万吨。随着电视机市场产量的逐步稳定,电视机用聚碳酸酯材料用量也基本稳定在这一数量。从区域看,年广东生产了全国48.7%的电视机,达到万台,是最大的电视机产地;华东地区则生产了全国32%的电视机。显然,华南和华东是全国主要的电视机产地,也是电视机用聚碳酸酯材料的主要消费市场。

音响行业应用

根据中国电子音响行业协会统计,全球电子音响市场产值从年至年整体规模呈增长趋势,年全球电子音响行业产值约为亿元。

中国音响行业在过去30多年中取得了长足发展,目前中国已发展成为世界音响设备的生产和出口大国。自年开始,我国电子音响产值以平均每年超过30%的速度增长,至6年产值已达亿元。但受用工成本增加、原材料价格上涨、人民币汇率波动等因素综合影响,我国主要电子音响产品产值增速从6年开始放缓。年后,由于国际市场的复苏,居民可支配收入的增加。网络零售的持续增长,国内国际市场均又恢复了良好的发展势头,年我国电子音响产品产值约为亿元。

根据音响使用场合的差异可分为多媒体音、家庭影院、汽车音响、专业音响及扬声器等多个种类。在整个行业向着小型化、无线连接、绿色环保、外观时尚以及智能化的方向发展时,材料的选取和更迭显得十分重要。

常见音响从使用材料角度进行大致划分,可分为壳体结构、喇叭振膜、喇叭支架等几部分,如图5.1所示。在音响发展历程中,木材材质外壳是音响材料的首选,这是因为木质结构密度较塑料大,箱体振动较小,声音的还原度更高。此外,木质结构由于其特殊的纤维化和发泡结构,使得其对声音的反射更强,且木材的封闭性能也很出色,信号可有效通过箱体内空气振动传递出来。正因为木质材料的以上优点使其在音响发展过程中占据了领导地位。

但如上文分析,随着一些多媒体音响、个人音响以及车载音响的快速发展,木质结构音响难成型、重量大、成本高的劣势与发展趋势相悖,因此很多音响生产商纷纷寻找替代材料,在众多材料中,塑料材料由于其成本低、重量轻、比强度高、易成型等特点,受到众多生产商的推崇。除了在一些大型的、对音质要求极高的专业音响领域仍大量使用木质材料外,在便携的多媒体音响中塑料材质音响已逐步成为主流。

在塑料材质的音响中,不同部位使用的材料也有所差异。在音响外壳部分使用的材料有低共振PP、HIPS、ABS、PC/ABS及PC/聚酯材料,其中低端产品使用PP及HIPS较多,中高端产品使用ABS、PC/ABS及PC/聚酯材料较多。喇叭振膜框使用填充增强PP较多,也有使用ABS和PC/ABS的情况。音响喇叭支架使用填充PP、增强PP、增强PPE以及PC/ABS材料较多。对比上述提及的几种音响中常用塑料,聚碳酸酯及聚碳酸酯类合金在强度、韧性、表面光泽度、阻燃性、耐热性能方面均具有明显优势,但其价格相对PP、HIPS和ABS较高,因此聚碳酸酯及其合金材料主要在中高端音响产品中应用较多,例如BOSE、哈曼、超声、VIZO、Sharp和TCL的音响产品中都大量使用了聚碳酸酯类材料。

此外,由于纯聚碳酸酯具有很高的透光度,JBL公司还生产过一款颇具创造性的透明水晶音响。

综上,随着人民经济水平和消费能力的快速提升,对音响的消费也会越来越多,中高端市场具有很大的增长潜力,而在该部分市场中对音响轻量化、薄壁化、高强度的要求越来越高。塑料材质尤其是聚碳酸酯材料的优势也日益凸显,相信未来聚碳酸酯及其合金材料会在音响领域获得更多的应用。

空调行业应用

全进入21世纪,空调行业从成长期迈入成熟期,伴随着变频技术等产品升级方面取得新突破和人民消费水平的不断提升,中国也迅速成为全球空调制造与消费第一大国,形成了格力、美的、海尔三足鼎立的稳固格局。年中国的空调产量高达1.8亿台,同比增长了近20%。

随着空调产量的迅猛发展,与空调配套的众多行业也迎来了快速发展,其中就包括塑料行业。在空调的导风板、出风格栅等部件处会用到聚碳酸酯及其合金材料。PC/ABS材料具有优异的力学性能。耐温性能和尺寸稳定性,同时又具有优良的流动性和成型加工性,特别适合成型薄壁大尺寸制件。图5.2所示制件即为PC/ABS合金成型的空调出风格栅。此外,填充或增强聚碳酸酯具有高模量、高韧性及十分优异的抗翘曲性和尺寸稳定性,在一些高端品牌的空调导风板中也有广泛应用。

图5.2空调出风格栅

随着环保要求的提高,喷漆成本及可实施性面临巨大挑战,免喷涂设计方案逐渐成为空调行业CMF(Color,Material,Finishing即颜色、材料、工艺)设计的主要趋势。免喷涂设计为一次成型(注塑件即为成品件),大幅减少了加工工序,规避了喷漆的环保风险,是一种绿色的解决方案。免喷涂还可实现一些喷涂无法达到的颜色效果和质感(如半透效果、自然纹理效果等),整体成本也较喷漆方案降低20%~30%。聚碳酸酯类材料是免喷涂设计中主要使用的材料之一,利用聚碳酸酯的选明和高强度特性,通过颜色技术达到半透、闪烁等特殊外观效果,在空调面板、视窗等部件上得到成功应用。

未来,人们对空调的外观、低噪音等性能要求还将不断升级,作为综合性能优异的工程塑料,聚碳酸酯也会在空调行业中获得越来越多的应用。

暖风机行业应用

随着人民生活品质的不断提高,在冬季使用暖风机的需求也越来越大。而由于对暖风机的便携性要求越来越高,其外壳及一些支撑件也开始大量使用塑料。但暖风机作为发热电器,使用过程的安全性和稳定性十分重要。

根据暖风机行业相关标准及客户对制件性能外观的要求,该行业对材料的要求主要集中在以下几个方面:1.阻燃方面要求1.5mm的UL94V-0和的灼热丝燃烧指数(GWFI),澳洲和欧美市场甚至提出了℃灼热丝起燃温度(GWIT)全程不起燃的苛刻要求,实际耐热温度一般需要℃以上;2.长期使用的颜色稳定性、抗跌落测试、湿热以及成型性能方面的要求;3.部分市场会对材料的表面光泽度和免喷涂等外观提出更高要求。

由于暖风机材料对热变形温度的要求和硬性需求,因此只有通过耐热改性的通用塑料或高耐热的工程塑料才能满足要求。在满足耐热要求的工程塑料中,聚碳酸酯由于其综合性能优异、外观光泽度高、着色性能佳、其合金化设计能达到的性能范围跨度大、具有很强的行业适用性和较高的性价比。因此聚碳酸酯类材料在该行业被广泛使用,如格力、美的、艾美特等基本都选用了无卤阻燃PC/ABS合金作为暖风机的外观件,并且随着暖风机朝着轻量化方向发展,聚碳酸酯在该行业的优势会更加凸显。

其他家电行业应用

除上述应用外,在厨房电器领域,聚碳酸酯树脂以其优异的透明性和耐热性,也被广泛应用于电饭煲、微波炉豆浆机、果汁机等产品的透明视窗。PC/ABS合金材料则通常被用于制造外观效果要求较高的微波炉、电磁炉等外壳部件。在白色家电领域,由于聚碳酸酯及其合金材料具有优异的耐低温性和抗冲击性,被广泛应用于冰箱、洗衣机等产品的外壳部件。

这些应用场景通常都要求材料具有良好的刚韧平衡性能和良好的外观效果。

未来发展趋势

家电行业高端化的趋势将深刻影响聚碳酸酯在家电市场的应用:

①外观更加亮丽、环保。聚碳酸酯易着色,改性产品可实现免喷涂,在美观上具有先天优势;

②阻燃要求持续提升。越来越多的电器要求满足低烟、无卤、低*性等要求,聚碳酸酯材料由于自身良好的阻燃性,可通过改性得到高阻燃性,低*性的环保材料;

③轻量化由汽车过渡到家电。聚碳酸酯改性后可得到同时具备良好刚性和韧性的复合材料,减薄产品壁厚的同时保障其安全性;

④低成本。降低成本是行业永恒的主题,随着通用聚碳酸酯的大宗化趋势,未来价格势必也将更加亲民且波动变小,其在家电上应用的比重将逐步提高。

消费电子市场应用

(1)手机行业应用

作为最重要的移动终端,手机在人民生活中扮演着越来越重要的作用。聚碳酸酯及其合金材料在手机终端上的典型应用包括:手机电池后盖、手机中框、手机前框以及锂电池的电池框等。

由于聚碳酸酯易上色,抗冲击性能优异,且易于成型,在手机电池后盖上得到广泛应用。

手机电池后盖通常采用经过超韧改性的聚碳酸酯材料,可满足手机后盖高强度、高韧性的需求,同时具备金属或陶瓷材料所没有的简便的加工性和易装饰性。从最初的诺基亚、摩托罗拉等手机产品逐步开始使用聚碳酸酯及其合金材料作为外壳,到苹果Iphone5C,聚碳酸酯系列材料见证了手机产品的整个发展过程。近几年来,用户对于应用质感方面的需求提升,金属、陶瓷和玻璃等材料逐渐成为主流,但在功能机领域仍广泛使用聚碳酸酯材料作为外壳。

手机中框也是聚碳酸酯在手机上的主要应用之一,因对尺寸稳定性要求高,又有刚性需求,主要使用玻璃纤维(GF)增强聚碳酸酯材料。改性企业需要针对玻纤加入后造成的韧性下降等进行改性,同时要考虑喷涂性能和耐溶剂要求。此外,客户也很

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