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新材料

2021年中国高性能功能高分子材料行业发展趋势分析预测及市场竞争格局研究

2021年中国高性能功能高分子材料行业发展趋势分析预测及市场竞争格局研究

 

一、高性能功能高分子材料产业发展环境:

(1)政策持续鼓励:2020年6月,国务院印发《节能与新能源产业发展规划(2021-2035)》,鼓励促进新材料产业在新能源汽车行业的推广应用;同月,科技部公示《国家重点研发计划立项通知》,推动生物医用材料的研发工作。2020年9月,国家发改委、科技部、工信部和财政部联合印发《关于扩大战略性新兴产业投资,培育壮大新增长点增长极的指导意见》,对新材料的产业发展提出了系统性的要求。同时,2020年作为“十三五”规划的收官之年和“十四五”规划的启动之年,国内多个省市均做出了符合自身区域发展的新材料产业规划。

(2)国内宏观经济在全球衰退中成长:2020年,全球经济受到贸易保护主义和新冠疫情的冲击。世界银行预计,美国经济下降3.6%,欧元区各国经济整体缩减7.4%,日本经济下降5.3%。中国经济在党中央、国务院“先集中精力控制疫情、后复产恢复经济”科学思路坚强领导下,取得国内生产总值首度突破100万亿元,同比增长2.3%的成绩,中国成为世界主要经济体中唯一实现正增长的国家。新老基建共同发力、汽车行业需求复苏、医疗用品需求增加等下游行情变化带动国内材料行业产品需求增加。

(3)上游特种工程树脂合成国产化能力亟待加强:经过多年的发展和培育,我国石化产业在通用树脂和工程树脂等方面取得了巨大的进步,基本实现通用树脂和工程树脂的国产化。以通用树脂聚丙烯(PP)以及工程树脂聚碳酸酯(PC)为例,我国目前已有中石油、中石化、万华化学、鲁西化工等企业实现了树脂材料大规模国产化,基本实现国内供应链稳定供给。

但与此同时,随着5G、半导体、汽车电子化和军工及航天航空等产业的快速发展,下游逐渐丰富的行业需求和日益完善的加工制造产业链对上游液晶高分子(LCP)、半芳香族聚酰胺(PPA)、聚砜等特种工程树脂的需求快速增加。LCP所具备的高流动性、热稳定性、优异的介电性能和耐化学稳定性,使其成为精密电子以及高频通讯设备领域的核心部件主要材料。PPA是一类半芳香族半结晶性热塑性高分子,其兼具脂肪族聚酰胺和全芳香聚酰胺的特点,具有高工作温度下的高刚性和高强度、吸水后的尺寸稳定性和低的翘曲性、良好的耐化学性、良好的表面质量、摩擦磨耗系数低等特性,可以广泛应用于高频和集成化电子通讯领域及汽车行业。聚砜是一类无定形的热塑性高分子材料。具有热稳定性高、透明性好、水解稳定性优良、模型收缩率低、生物相容性好、电性能和机械性能适中、耐化学性好等特点,进而成为航空航天领域内饰材料,并广泛用于水处理工业、医疗器械、耐腐蚀涂料和防锈漆、食品包装容器等行业。但由于特种工程树脂行业需要较高的技术和工艺门槛,加之国内起步较晚,因此国产化率仍亟待提升并为国内5G、汽车电子等行业的发展提供保障。

(4)下游需求带动中游改性技术升级趋势明显:根据中国家用电器研究院和全国家用电器工业信息中心共同发布的《2020年中国家电行业年度报告》显示,我国2020年家电累计销售7,297亿元,较2019年同期下滑9.2%,并确立了家电产品健康、智能、高端化的发展趋势。受家电智能化的带动,智能音箱行业逐渐从单一的音频播放设备升级为家庭硬件中枢系统。依据数据显示:2020年全球智能音箱出货量同比增长39.7%达1.3416亿台,并预计到2025年智能音箱出货量将达到3.45亿台,年复合增长率为20.5%。受上述因素影响,下游客户对于改性材料提出了材料抗菌、色彩及光泽美学等新的要求。

根据中国汽车工业协会公布数据显示,2020年我国汽车生产与销售分别完成2,522.5万辆和2,531.1万辆,同比分别下降2%和1.9%。受益于各项政策的综合影响,我国新能源汽车2020年产销136.6万辆和136.7万辆,同比增长7.5%和10.9%。相较于燃油汽车,新能源汽车对于车身的重量和车机系统电子化程度要求更高,因此也对车用材料提出了新的轻量化、精密化、高速信号传输以及环保化要求。

(5)材料新加工形态关注度提升:高分子材料根据下游行业的加工方式及产品形态区别可分为注塑、薄膜及纤维材料。高分子材料的注塑加工随着中国工业的进步而快速发展,并凭借国内供应链的专业化、细分化分工模式得以持续完善和提升,并将在中国注塑机产业发展的持续推动下巩固其更快速度、更高产量和更低成本的行业优势。近年来随着5G、半导体、平板显示等行业国产化供应链的逐步完善,薄膜、纤维等新加工形态产品逐渐受到下游供应链的关注。相比于注塑行业,高端高分子薄膜和纤维产品需要原材料、设备、工艺的有机结合,这也为国内高端材料供应商提供了新的发展空间。

中金企信国际咨询公布《2021-2027年中国高性能功能高分子材料行业调研分析及投资战略预测评估报告

二、新材料主要技术方案:

(1)注塑级液晶高分子(LCP)技术:液晶高分子(LCP)具有分子取向有序及位置有序的特点。因此,LCP材料具有极高的尺寸精密度和可加工性、高力学特性、高耐热特性、抗化学腐蚀、耐辐照、抗老化、低摩擦系数等特性,正是基于LCP材料的优异性能,使得LCP成为了众多高端精密组件的选择材料,同时在电子、医疗等领域都得到了广泛应用。

(2)薄膜级液晶高分子开发和应用技术:液晶聚合物(LCP)材料薄膜具有低介电常数、低介电损耗及低湿性等优点,是天线产业在5G时代发展中的重要材料。国内优势企业在LCP薄膜相关研究已覆盖薄膜用树脂、薄膜制备、单层及多层板制备等方面,通过对LCP分子结构的设计和合成工艺的研究,首先制备LCP薄膜所需的半成品树脂,然后采用固相增粘等方式制备出薄膜所需树脂。根据下游客户的不同的成膜工艺,相继开发出适合于涂覆和双向拉伸工艺的多种薄膜级树脂。

(3)介电常数可调材料和散热材料:随着5G通讯技术、物联网技术以及无人驾驶技术的发展,信号传输频率传输速率更快,延迟更短,因此对材料提出了更高的介电稳定性和散热性能要求。通过特有复合改性技术,开发了在高频条件下介电常数2.0-15.0可调的注塑级、挤出级的产品,以及导热系数1.0-15.0可调的散热材料。目前相关材料已经在5G基站、毫米波雷达罩、连接器、物联网信号发射站等产品上实现应用,并与国内多家知名的通讯设备制造企业进行深入合作。

(4)耐低温改性超耐候聚碳酸酯(PC)技术:虽然在常温冲击、阻燃、强度等方面具有优势,但PC材料在耐低温、耐候、耐高温高湿、耐溶剂等方面的性能缺陷限制了其应用范围。鉴于此,通过引入聚硅氧烷体系,开发了耐低温改性超耐候PC技术。该材料不但保持PC原有的常温冲击、强度,而且改善了其缺口冲击敏感度、阻燃效果、加工流动性和加工周期,同时大大提高了PC的耐低温性能、耐候性能和耐溶剂性能,满足UL746C-f1测试要求,拓宽了PC在恶劣环境下的应用范围。产品主要用于光伏连接器、新能源汽车充电枪、5G基站部件等领域。

(5)耐高温导电聚苯醚(PPE)模塑料技术:耐高温导电PPE尺寸稳定性能好,具有较高的热分解温度,电性能受温度、湿度的影响较小。主要应用在光伏、机械器具、运输机械、办公设备、电子电器设备和汽车领域。市场要求导电PPE材料具有好的熔体流动性和外观、高刚性、高冲击强度以及V0级阻燃性等高性能要求。通过采用独特的分散技术从而使复合材料兼具高力学性和高导电率;并采用自主开发的浸胶技术和设备,使纤维束表面包覆一层树脂层,树脂层与基体相匹配,具有良好的相容性,从而比较好的解决纤维分散

问题。

(6)碳纳米管复合材料技术:碳纳米管作为上世纪最新发现的重要的新材料之一,具备超高的力学性能、独特的导电和导热性能等特性,但是由于其表面能非常高和比表面积大,容易出现团聚现象,很难分散,严重制约其在工程塑料里面的应用,目前国内优势企业通过配方和工艺技术积累,开发一系列以PC、PPO、PA、ABS、PPS、LCP等树脂为基材的产品。此类产品的导电性能优异、力学性能好、导电性能均匀,克服了传统碳黑导电复合材料力学性能低和碳纤维导电复合材料外观效果差、导电不均匀的缺陷。目前相关产品已经应用于IC载带、IC托盘、ATM机等领域。

(7)热塑性碳纤维复合材料技术:碳纤维复合材料具有强度高、比重轻、尺寸稳定、耐腐蚀等优异特点。但是传统的热固性复合材料成型工艺复杂,效率低,无法制作精密部件、产品难以回收,对环境破坏较大。目前开发的包括短切碳纤维技术和连续长碳纤维技术在内的,以各类热塑性树脂(PP、PC、MPPE、尼龙、聚酯、LCP)为基材的热塑性碳纤维复合材料。在满足碳纤维复合材料性能要求的同时,成功解决热固性复合材料的缺陷,相关产品已经应用于汽车、无人机、笔记本电脑、打印机复印机、ATM机等对机械性能和轻量化有极高要求的行业。

(8)免喷涂材料:免喷涂材料是指无需喷涂可直接注塑成型的环保材料。免喷涂材料具有丰富的色彩、良好的表面光泽、满足多元化的美学需求、更加环保、可回收再利用、综合使用成本低等优点。通过对免喷涂材料技术中流痕及熔接线的行业痛点潜心研究,优化对特殊结构的效果粉体以及独特的粉体表面处理工艺,在产品开发前期对材料选择、工艺设计、模具设计、色彩设计进行充分的实验认证,为客户提供专业有效的定制化需求,相继开发高光泽和仿金属两大类免喷涂材料。高光免喷涂材料主要应用在汽车控制面板、格栅、挡泥板等部件,仿金属光泽效果的免喷涂材料主要应用在液晶电视面框、空调和洗衣机面板、吸尘器外壳和饮水器、汽车保险杠、踏板、行李支架等部件。

(9)抗菌抗霉材料:经过多年的技术开发和工艺摸索,抗菌抗霉材料已经可以满足于家电、OA等行业相关材料要求。目前,车用抗菌材料不仅具有高环保性、低散发性,还具备抑制细菌或表面杀菌的能力,可以实现更具有实用价值的"全方位健康",主要抗菌材料如抗菌PP、PE、尼龙、ABS、PC/ABS等也相继在第三方完成了ISO22196-2011、GB/T31402-2015等抗菌标准的认可,可满足各大主机厂内饰件、门把手、方向盘、冷气滤网、脚踏垫等部件的开发要求。

(10)高玻纤含量、良好外观长纤维增强聚丙烯(PP)材料技术:长玻纤增强PP材料具有密度低、比强度高、比模量高、抗冲击高、耐蠕变、尺寸稳定性高、抗动态疲劳、线性膨胀系数低等优点,因此长玻纤材料越来越多的应用在外观件上,但常规高玻纤含量聚丙烯材料具有外观浮纤严重、影响美观的缺点。通过突破高玻纤含量长纤维增强聚丙烯在外观件上的应用,此材料在未来5G市场、汽车外观件、家电设备等应用领域具有广阔的应用前景。

(11)完善的汽车材料解决方案:随着汽车材料市场的不断扩大,低附加值、低技术要求材料的市场价值变得越来越小。新开发新国标环保阻燃材料用于校车以及营运客车市场,成功开发低气味、散发环保内饰满足人们对汽车内部空气质量的严苛要求,成功开发高亮黑免喷涂材料用于满足内饰环保及外观的双重要求相关产品已经得到下游客户的认可和量产使用。

三、产业发展前景:作为众多国民基础行业和战略性新兴产业的支撑行业,新材料特别是高分子材料行业将长期保持平稳发展的态势。而随着国内企业技术的不断提升,和对环境保护的日益重视以及消费升级时代的到来,高分子材料行业将围绕5G、汽车新能源及轻量化等重点领域持续发展。

专家预测,到2025年,全球5G服务收入有望突破650亿美元。而由于5G信号的高传输速度、低延迟要求,传统能够对信号产生屏蔽的金属材料将不再大规模适用于5G设备。因此高分子等非金属材料将实现在5G设备上的大规模使用。

根据中国汽车工程学会发布的《节能与新能源汽车技术路线图》,汽车轻量化目标在2025、2030年将实现比2015年整车质量分别减重20%、35%。报告期内,国务院办公厅印发《新能源汽车产业发展规划(2021—2035年)》,要求深入实施发展新能源汽车国家战略,推动我国新能源汽车产业高质量可持续发展,加快建设汽车强国。新能源汽车发展将带动相关材料行业进入新的阶段。

此外,伴随消费升级带来的产品个性化和环保化以及集成化,也将对高分子材料在免喷涂、精密加工等方面替代传统材料提出了需求。因此未来一段时间内,国内新材料行业都将维持平稳甚至快速发展阶段。

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