PBT材料搭上自动驾驶“东风”,中石化70亿布局,你准备好了吗?

材料内参 2022-01-21

pbt传感器激光焊接

3259 字丨阅读本文需 8 分钟

近日中国石化发布公告称,将收购以下资产及负债。

(1)中国石化拟以44.3亿元购买中国石化集团资产经营管理有限公司的生产经营性业务的股权类资产、非股权类资产及负债;

(2)下属全资子公司仪征化纤拟以11.4亿元购买资产公司持有的仪征分公司PBT树脂业务等非股权类资产及负债,以及资产公司持有的2家公司的股权;

(3)中国石化拟以14.7亿元购买集团燕山持有的热电业务等非股权类资产及负债。

据了解,中国石化此次收购资产包含热电、水务、PBT树脂等非股权类资产以及安庆曙光(25%股权)、齐民能源(90%股权)、仪化博纳(40%股权)、仪化东丽(50%股权)等股权类资产。

随着疫情缓解,广泛应用于汽车、电子电器领域的PBT树脂需求持续走强,行业前景十分广阔。中国石化此次收购的石化资管仪征分公司现有14万吨/年PBT产能和3万吨/年PBAT产能,是国内第五大PBT树脂生产商,产品质量和能耗处于国内领先水平,品牌在国内外市场上得到确认,其年产12万吨PBT/6万吨PBXT柔性化改造项目已处于环评阶段,投产后有望进一步扩大PBT生产规模,降低运行成本,巩固其国内市场的龙头地位。

那么,PBT到底是什么呢?应用领域又有哪些呢?中石化花70亿收购,前景如何?小编就来和大家聊聊。

PBT树脂由于其具有优异的尺寸稳定性、强度以及加工成型性等特点,被用于汽车部件、电子电气部件等各种应用。近年来,由于自动驾驶等使用的高频元件应用,需要改善介电损耗以减少传输损耗,一般采用聚合物合金和添加填料的方法。但是由于PBT树脂本身的介电损耗大,因此可降低的介电损耗是有限的,并存在降低其耐热性和机械性能的问题。而改性PBT材料正是对其进行增强、阻燃等改性,从而提高其耐热性、阻燃性、尺寸稳定性和模量。

高级驾驶辅助系统(Advanced Driver Assistant System,简称ADAS)曾经是豪车的专供功能。随着汽车新四化的发展,特别是自动驾驶L1-L2级别的普及,它在10万元以上的汽车上越来越受欢迎。

新车都爱“ADAS”

无论是2021年上市的东风风神逸轩MAX,还是2022年即将交付的威马M7,以及最近索尼在CES 2022 上全球首发的Vision-S轿车和刚刚上市的广汽埃安 AION LX PLUS,都搭载了不同规格的ADAS系统。

ADAS的渗透使用让更多用户了解它的功能,如主动紧急制动AEB、车道保持LKA、盲区辅助检测BSD等。启用ADAS功能的关键离不开各式各样的车载传感器——它们在第一时间收集车内外的环境数据,进行静、动态物体的辨识、侦测与追踪等技术上的处理,让驾驶者在最快的时间察觉可能发生的危险,以引起注意和提高驾驶安全性。

PBT为车用雷达安全护航

这些车载传感器通常包括毫米波雷达、超音波雷达、红外线雷达、激光雷达、影像传感器及车轮速传感器等。如威马M7据称是全球首搭3颗自主变焦高精激光雷达,东风风神逸轩 MAX 系统采用了采埃孚与东风汽车合作的中距雷达,索尼Vision-S轿车周身安装了近40个检测传感器等。

其中,车用雷达内部高频PCB天线、芯片的可靠性对于ADAS的正常使用来说至关重要。为保护这些内部电子设备不受风吹日晒雨淋,制造商们通常会给车载雷达加一层“金钟罩”。

这个“金钟罩”对材料的要求有点挑——除了保护雷达的“内部心脏”,它还需要低介电常数,能够让雷达发出的电波充分穿透且状态稳定。由于雷达体积越来越小,嵌入车标或散热格栅是常见的事情,这就要求“金钟罩”能耐热、耐化学并具有高设计自由度,易于加工。

这些要求听起来并不复杂,但要在同一种材料上实现就不简单了。金属材料难以担当这个重任。考虑到成本因素,部分制造商开始采用PBT制造雷达天线罩,为雷达安全使用加固护航。

低翘曲材料提升激光焊接效率

如宝理塑料专用激光焊接品级DURANEX PBT 330LW,该材料具有高激光透过率、低翘曲性、耐水解等特性。

据宝理塑料中国技术中心技术部部长孙竑介绍,目前车辆中应用最普及的毫米波雷达,多采用激光焊接进行加工处理。激光焊接是一种快速高效的汽车焊接工艺,可加快生产速度。塑料部件的激光焊接具有许多优点,包括能够生产小型化和高度复杂的零件,消除粘合剂和紧固件等耗材。精确牢固的焊接可以保护敏感电子设备免受灰尘和湿气的影响。

激光焊接对材料的平面平整度要求特别高,如对雷达的上盖和下方壳体进行焊接时,要求不能存在缝隙,这就要求材料具备较好的低翘曲性。摄像头支架多采用胶粘的方式安装在汽车的前后舱,同样也需要低翘曲性高平整度的材料。

此外,大部分传感器安装在保险杆上,难免会被雨水淋湿,为延长毫米波雷达的使用寿命,外壳材料还需具备耐水解性。

ADAS系统驱动器外壳成PBT重要增长点

除了传感器,ADAS系统中的驱动器也是PBT材料应用的重要增长点。尤其是驱动器的电子刹车系统(Electrical Parking Braker,简称EPB)以及电动转向系统(Electronic Power Steering,简称EPS)。“我们特别关注驱动器中壳体和上盖。它们正从传统的超声波焊接转向激光焊接,同样需要低翘曲、耐水解的性能。”孙竑补充道。

值得注意的是,电动转向系统多安装在贴近路面的汽车底盘。冬天下雪时,路面经常会使用融雪剂。当汽车在路面上行驶时,含有氯化钠的雪水会溅泼到底盘PES传感器的外壳上。这容易腐蚀电动转向系统的金属部件,使其生锈并产生碱性物质。当传感器外壳处于碱性环境时,外壳的PBT材料容易水解。因此应用在底盘传感器外壳的PBT材料还需具备耐碱性。

目前,宝理已推出针对底盘传感器外壳应用的耐碱性532AR PBT牌号。该牌号在欧系车、日系车的底盘如EPS、加速度传感器、角速度传感器等均有所应用。

巧用材料实现结构减薄降本

根据Precedence Research的市场研究报告,全球ADAS系统市场规模将从2019年的323亿美元,以11.7%的年复合增长率快速发展,到2027年有望实现1420亿美元。

尽管市场前景可期,但成本依然是ADAS普及应用的阻力之一。“只要雷达或是摄像头的成本不降下来,整个ADAS的成本也难以下调,将使ADAS的普及应用受限。”孙竑说。“这就要求材料供应商需要提供低成本、高质量的材料,提供结构和设计上的优化,尽可能将传感器壳体做小做薄,并满足结构和功能要求。”

在与车企合作的过程中,部分车企由于未能充分了解壳体材料性能,通常从安全角度出发,将传感器的壳体设计得比较厚。孙竑认为可以充分利用材料性能,借助CAE的拓扑优化,将传感器壳体结构减薄降本。

雷达天线罩PBT材料供应以海外企业为主

除了宝理塑料,沙特基础工业公司(SABIC)、东丽株式会社等企业也已推出了针对ADAS雷达外壳应用的PBT材料。

如SABIC LNP™ 热电偶™ WFC06I和WFC06IXP化合物为新款玻璃纤维增强聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)牌号,具有非常低的损耗因数(Df)和介电常数(Dk),有助于支持高频雷达信号的传输。它们同样具有超低翘曲度,可方便设计师创造出新的、更薄的外壳,以改善信号传输。

另外一款LNP THERMOCOMP WFC06I复合物用于雷达前盖,其激光传输率超过60%。用户可以使用其宽激光窗口和低激光功率来潜在地提高产率。目前部分国内头部企业已经完成SABIC材料的评估和装车路测,并在国内主流汽车品牌中实现了量产。

东丽工业株式会社新研发的PBT树脂,在保持了PBT原有的尺寸稳定性和加工成型性的同时,在高频毫米波段,其介电损耗降低约40%。

据了解,东丽采用高分子聚合技术实现新型高分子结构,抑制高频范围内高分子运动,开发出了这款低介电损耗PBT树脂,介电损耗为0.006。

东丽表示,该产品将极大提升5G基站、自动驾驶的车载高速传输连接器、通信模块以及毫米波雷达等性能。目前已开始供样,在满足5G通信材料的需求的同时,推动其在以先进的驾驶辅助系统(ADAS)和自动驾驶为代表的智能交通系统(ITS)领域的应用。

此外,杜邦公司、塞拉尼斯、普立万、巴斯夫、朗盛、三菱化学、LG化学、帝斯曼以及国内的长春化学、仪征化纤、康辉石化、蓝山屯河等化工企业也是PBT材料的主要供应商。

业内人士表示,车载雷达对PBT的材料性能要求较高,目前PBT在车载雷达方面的应用主要以国际化工企业供货为主。

那么,PBT材料,除了在汽车领域,还有哪些领域也大有可为呢?

PBT种类繁多,在实际应用领域,大部分的PBT都需要经过改性,才能满足相应的要求。PBT的改性主要分为:阻燃PBT、玻纤增强阻燃PBT、玻纤增强PBT、PBT共混合金。改性PBT材料主要应用于电子电器领域中如继电器外壳及绕线轴、灯壳灯座、插座、光纤接头等,汽车制造领域中如接线盒、点火系统零件、外门把手等。

1、电子电器

连接器是信号间的桥梁,是传递电子讯号及电源连接所不可或缺组件,PBT均衡的物性与价格正符合连接器的需要。PBT 通常添加30%玻璃纤维掺混作为连接器,PBT因机械性质、耐溶剂性、成形加工性佳且价格低而广泛被采用。

PBT在电子产品中的第二大用途用作散热风扇,散热风扇是置于机器内长时间旋转以帮助散热,对塑料物性要求有耐热、难燃、绝缘性及机械强度,PBT 通常以加30%玻纤改性后用作散热风扇之外框及扇叶。

2、电气工业

PBT的第三用途是作为变压器、继电器内的绕线轴,一般以PBT加30%玻纤增强后进行注塑成型。绕线轴的物性要求包括绝缘性、耐热性、耐焊钖性、流动性、强度等,适用材料有酚醛树脂、PBT、PA6、PET。酚醛树脂的性质都不错,但其成型性不及PBT,因此尺寸小,形状复杂的产品都采用PBT树脂。

3、其它用途

PBT材料的它用途,如加15%玻纤的PBT材料用作节能灯的底座及外壳,以 PBT/PC合金作为溜冰鞋鞋底,其它如继电器外壳、插座、开关、调谐器外壳、食品加工刀片、真空吸尘器元件、电风扇、头发干燥机壳体、咖啡器皿等

本文来源: CPRJ塑料橡胶,摩贝视野,塑库网

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