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5G时代官方定调“塑”造千亿赛道,改性塑料迎来又一波增值!

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本文来源 | 新材料研习社

 

目前,改性塑料广泛应用于家电、汽车、通信、电子电气、医疗保健、轨道交通、精密仪器、家居建材、安防、航空航天、军工等多个国家支柱产业和新兴产业。因此,改性塑料作为高分子改性材料和新材料领域的一个重要分支,近年来得到了国家多项产业政策的支持。

 

国家发改委正在研究制定《“十四五”塑料污染治理的行动方案》,将科学合理推进塑料垃圾源头减量,积极稳妥推广使用替代产品。民航局印发实施《民航行业塑料污染治理工作计划(2021-2025年)》,自明年起禁止年旅客吞吐量200万人次以上机场相关区域及国内客运航班内提供一次性不可降解塑料袋等。

 

 

虽然近年来国内改性塑料发展迅速,但综合竞争力与国际大型化工企业仍有一定差距。目前国内高端改性塑料市场仍以进口为主,进口替代需求较大。国内塑料市场空间巨大,双螺杆造粒机产量也很高。

 

一、塑料的使用规模

2010年至2019年,我国改性塑料产量逐年增长。2020年国内塑料产量10355万吨,同比增长7%,改性率21.7%,改性塑料产量2250万吨。南京科隆威尔是一家专业从事造粒设备生产的厂家。

据卓创统计数据,国内塑料的表观消费量在8000万吨/年附近,塑料制品的表观消费量在6000万吨/年附近。2020年PE的表观消费量是3680万吨,其中约53%用于薄膜类产品,由此计算薄膜类产品的消耗量为1950万吨。其中禁塑令管控最严的购物袋、农膜和外卖包装袋,国内一年消费超过900万吨。我国塑料地膜年用量达140万吨,塑料袋每年消耗量在70-80万吨,加上国家对碳达峰、碳中和的支持力度,改性塑料整个市场空间还是很大的。

 

改性塑料属于新材料范畴,被国家列入重点发展的科技领域。由于塑料在耐热性及荷载方面存在不足,通过添加合适的改性剂,经过填充、共混、增强等方法提高塑料的各类性能。加工获得的改性塑料克服了普通塑料耐热性差、强度和韧度低、耐磨抗冲性弱的缺陷,提高了阻燃性、强度、抗冲击性、韧性等方面的性能。

 

 

改性塑料按性能分为阻燃树脂类、增强增韧树脂类、塑料合金类、功能色母类等产品,用于电动工具、汽车零部件、家用电器、电子电气、家具类制品等各类工业制品。总体改性塑料下游行业应用范围极为广泛,且仍在不断的拓展之中。

 

虽然我国有上千家企业从事改性塑料生产,但规模企业(产能超过3,000吨)仅70余家,行业集中度偏低,高端改性塑料特别是高端改性工程塑料仍需进口,主要由杜邦、巴斯夫、朗盛等外资占据,从市占率情况看国内企业市占率仅为30%。

 

伴随我国经济快速发展及“以塑代钢”、“以塑代木”的不断推进,改性设备及技术不断成熟,改性塑料工业体系亦不断完善,大大促进了塑料加工业的升级与发展。近年来国内改性塑料市场规模增长迅速,2010-2019年我国改性塑料产量由705万吨增长至1955万吨,预计2020年有望突破2000万吨,占到国内塑料产量的20.4%。尤其是改性塑料的原料价格在近年来呈现下降趋势,产业链利润将向塑料加工环节转移,有助于提升改性塑料行业的整体盈利水平,从而吸引了大量企业入局改性塑料市场。

 

目前国内从事改性塑料相关业务的企业数量超过1000家,但大部分企业规模偏小,产品普遍同质化,主要面向中低端市场。而外资跨国企业技术研发实力较为领先,产能规模也较大,产品主要面向中高端汽车及汽车关键零部件领域。

 

从国内改性塑料产能来看,国内企业占75.3%,国外或合资企业占比约24.7%。而国内大型改性塑料生产企业包括金发科技、普利特、中国鑫达、银禧科技、国恩股份、道恩股份、南京聚隆等,其中金发科技是国内改性塑料产量最大的企业,2019年实现产量128.9万吨,约占国内市场份额的7.7%。另外尽管我国改性塑料发展迅速,但产能主要集中在通用产品领域,高端产品产能较低。

 

二、塑料改性的应用领域

改性塑料凭借其超高性价比已经在下游领域得到广泛应用。常见于家电领域、汽车领域、电池壳、电子产品、体育运动领域等。

1、改性塑料在家电领域的应用

改性塑料在家电行业的应用十分广泛,家电产品由于在使用过程中会频繁接触、易磨损;长期接触水、油、盐,易腐蚀;长期处于高温状态使用,易老化;长期光照,易变色、失去光泽等一系列问题,因而要求材料外观表现力强、耐刮擦性能好、易加工、性价比高等。

 

常见的家电产品有电压力煲、电磁炉、面条机、馒头机、豆浆机、料理机、榨汁机、开水煲、电吹风、直发器、剃须刀等等,这些都会用到改性塑料。

 

 

常见的有改性PBT、改性PET、改性PA、改性PPO等,以及用于外观壳体的改性PP、ABS、PC/ABS等。

 

2、改性塑料在汽车领域的应用

改性塑料在汽车中的应用有:踏板、遮阳板、置物架、风扇、雨刷、空调壳、保险杠、保险带夹等汽车内饰、汽车外饰、汽车发动机周边、空调系统及照明系统等。

 

这些都是改性塑料的应用区域,可见在汽车领域应用是十分广泛的,通过增加改性塑料在汽车中的用量可以降低汽车重量,控制成本,从而达到节能的效果。

 

3、改性塑料在体育运动领域的应用

体育器材、运动用品由于要适应不同的室内外环境,还需根据不同的运动项目,在强度、韧性、受力、耐磨等方面给予运动员全面的保护。

因此运动器材材料的一般要能具备耐高温、耐低温、抗冲击等性能。常用的材料有改性PA、改性PP、改性PC等。

 

二、5G时代的改性塑料

1、手机外壳材料

在5G手机中新增专用天线,而金属对信号会产生屏蔽及干扰,因此改性塑料成为手机外壳的主要选择。5G手机会外壳需要具备散热性、低介电常数、耐磨性能、5G信号通透性,同时具备装饰美化功能。因此,重点发展的改性塑料有:

刚性无机填料及芳纶纤维、玻璃纤维、碳纤维与PC、PS的复合改性,增加耐磨性。

导热粒子氧化镁、氧化铝、氧化锌、色料与PC、PS改性的散热塑料、免喷涂塑料。

 

2、低介电常数天线罩材料

介电常数对5G通讯的信号传输速度、信号延迟、信号损失等有很大的影响,低介电常数塑料是5G中常用的改性塑料。5G基站天线罩长期在户外使用,要求天线罩材料具有优异的耐候性能和低介电常数。常用的5G天线罩的改性塑料有:

 

PC与玻璃纤维的改性塑料,具有良好的耐候性、绝缘性,可以直接挤出成型得到天线罩,是一种高透波天线罩。

 

ASA具有高耐候性,通过加入低介电常数填充料云母粉、高岭土改性处理,得到较佳的5G天线罩材料。

 

发泡PEI(聚醚亚酰胺)具有优异的机械强度和模量,在较宽的温度和频率范围内保持稳定的介电常数,在较高温度和有负荷下不变形,是精密的5G天线罩材料。

 

3、塑料天线振子材料

由于金属天线振子材料造价昂贵且重量过大,而使用塑料材料作为天线不但可大幅度地降低重量而且成本低。塑料天线振子的要求是耐高温工程塑料、可焊接、可电镀、高精度不变形,适合的改性塑料有:

 

PPS与玻璃纤维改性,通过电镀作为一种新型振子应用在5G宏基站里面。

 

LCP材料由于高机械强度、耐高温性、阻燃性、尺寸稳定性、低介电性,在5G产业中被广泛应用。尤其是LCP材料可以采用注射、挤出、模压等多种加工,加工成型十分方便。以填充玻纤和矿物质改性,具有高耐热、高流动、低翘曲等特点,具有极低的介电损耗、良好的耐热耐燃性以及极低的热膨胀系数,在5G高频段竞争优势明显。

 

MPI为改良的聚酰亚胺,属于非结晶材料,价格相对LCP低廉,具有耐400℃以上的高温,优异的绝缘性。通过氟化物配方改良的聚酰亚胺用于高频信号处理,是优异的天线材料。

 

4、高速连接器材料

5G传输速度得到大幅提升,为了确保数据传输的可靠性需要提升高速连接器的性能,从而增加了对低介电低损耗的连接器材料的需求,目前适合于高速连接器的改性塑料有:

 

LCP材料具有极低的吸水性和更好的介电稳定性。具有超低翘曲,高流动性,尺寸稳定性,适合应用在5G高速连接器。

 

聚醚酰亚胺树脂(PEI)具有优异的尺寸稳定性、红外透过性、较低的介电常数和介电损耗,具有良好的金属化能力。适合用于光纤连接器、光模块镜头、射频连接器、射频滤波器等组件。

 

PA耐高温尼龙是指可以长期在150℃以上环境使用的尼龙材料,具备尺寸稳定性、较高的机械强度。通过与玻璃纤维改性可以作为高速连接器材料。

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5、高频线路板材料

在5G时代对高频传输对绝缘材料的要求非常高,要保证信号在传输过程中的损失降至最小,适合作高频线路板的材料有:

LCP 材料具备突出的高频介电性、尺寸稳定性、耐热性,是理想的 5G 高频高速电路板的基材。

PI聚酰亚胺与玻纤布的层压板适合于高频线路板材料。

PTFE聚四氟乙烯与玻璃纤维的复合材料用于电路板,具有强度高的特点。

 

另外,在断路器、路由器、滤波器、终端产品外壳等都需要大量的耐高温、阻燃、低介电、屏蔽、导热散热的改性塑料。预计到2023年,中国5G市场规模可以达到2000亿元,未来将形成万亿级的5G市场。5G产业时代,促进改性塑料需求急速增长。

 

搭载上5G这趟快车,改性塑料将彻底翻盘。针对改性塑料进行的填充、共混、增强、阻燃、导热、免喷涂、屏蔽等改性将成为塑料产业新的一波增值渠道,投资潜力大。

 

三、进口替代需求增大

改性塑料产业在很多发达国家已有多年的发展历史,大型国际化工企业如巴斯夫、陶氏、杜邦、SABIC等,在原料供应、营业规模、技术积累上优势明显,在高性能专用改性塑料的配方研发、加工制造、品牌质量等方面处于领先地位,产品在高端领域应用较为广泛。

 

而相比之下,国内改性塑料企业大都是从国内家电和汽车行业发展起来之后才开始兴起,虽然近年来发展速度较快,但综合竞争力与国际大型化工企业仍有一定差距,目前国内高端改性塑料市场仍以进口为主,进口替代需求较大。

 

随着近年来行业内规模内资企业不断加大研发投入,与大型国际企业的技术差距逐渐缩小,部分企业以研究开发功能化、高性能化产品为抓手,逐步向高端市场渗透。另一方面,近年来随着我国上游石油化工企业不断加强产品的自主研发,也带动国内改性塑料行业整体创新速度加快。

 

随着我国近年来持续推动经济转型和产业升级,在中高端改性塑料的进口替代需求愈发迫切,为国内具有较强技术实力的行业龙头企业提供

了良好的发展机会。

 



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