工程塑料还能比金属工件更好用?新需求为工程塑料打开新市场

材料铺子 2022-09-29
2452 字丨阅读本文需 6 分钟

塑料在汽车制造中的作用越来越大,目前,一辆汽车大约有 30000 个零件,其中三分之一由塑料制成,总共有40种左右不同类型的基本塑料和聚合物用于制造汽车。但是这些零部件通常出现在内饰、保险杠或者一些无需高强度的地方,近期,某车评人评论德系品牌将铝合金换成铁摆臂,提出某款车后悬挂拉杆使用了工程塑料,要比金属件更耐用,那么工程塑料真的比金属件更好吗?

常见的工程塑料是什么

在汽车工程塑料中,聚丙烯(PP)、聚氨酯(PU)占总量的50%左右,随着电动汽车时代的到来,聚丙烯的需求增长,不仅出现在汽车外部和内部,并取代了一些金属部件,因为更轻的塑料可以帮助抵消重型电池带来的额外重量。另一种聚酰胺则主要用于电动汽车的电池支架和外壳,HDPE塑料油箱则取代了许多钢制油箱。汽车的内饰部分则主要采用ABS、聚苯乙烯和 PP 复合材料,新一代车型的汽车传感器和镜头则主要使用聚碳酸酯。

工程塑料的优点是什么?

第一减轻重量:举一个具体的数字例子,一辆车平均重 1500 公斤的汽车,包含大约20%重量的塑料材料,包括热塑性塑料和弹性体。这意味着一台车有300公斤的塑料,制成各种形状和各种尺寸的零件。如果让汽车的重量更轻,可以减少能耗,对于目前的电动车来说至关重要,对于燃油车来说可以减少碳排放。根据相关统计,每减轻 100 公斤的重量,百公里油耗可以降低0.4L,每公里的二氧化碳排放量减少约10克,对于高性能车来说,减轻重量意味着提升推重比,在同样的发动机动力输出下,可以带来更好的加速体验。

第二增加安全性:聚合物对于汽车安全的提升较大,由聚碳酸酯、聚丙烯、ABS、聚氨酯、聚酰胺与玻璃纤维复合制成的保险杠,通常比金属材料制成的保险杠轻50%,更具弹性,在撞击过程中可以吸收四到五倍的能量。另外聚酯纤维制成了安全带、高强度聚酰胺制成了安全气囊,PVB 或 EVAC薄塑料夹在玻璃之间可以让挡风玻璃具有防碎性。

第三带来更复杂的零部件形状设计:塑料零件是通过在注塑模具中流动熔融塑料来制造的。可以制造复杂的几何形状,也可以将多个金属部件集成为一个塑料部件。

第四有助于降低汽车制造成本:这是塑料被大量应用最主要的原因,塑料注塑成型的周期时间相对较短,金属零件一般需要二次精加工操作,以达到所需的美观和耐腐蚀性。而塑料的美观光洁度取决于注塑模具的光洁度,消除二次精加工操作,制造成本降低。

随着汽车、电子、电气、通信技术以及机械工业的迅猛发展,具备高强度、耐热、阻燃等特殊优异性能的工程塑料的需求得以快速提升。

欧美起步较早,占尽优势

目前,美国、德国等工业化程度较高的国家的工程塑料产量遥遥领先于全球水平,是全球工程塑料发展较好的地区。全球知名的工程塑料生产企业主要有杜邦、陶氏、巴斯夫、罗地亚、三菱、帝人等企业。

从细分产品的企业竞争格局来看,杜邦是全球最大的尼龙树脂生产商、SABIC公司(收购GE塑料集团后)是全球最大的改性PC、PPO生产商;德国巴斯夫在汽车用工程塑料领域具有较强的竞争力。

相比较而言,我国工程塑料起步较晚,但发展迅速,目前已逐步形成了具有树脂合成、塑料改性与合金、加工应用等相关配套能力的完整产业链,产业规模不断扩大,并且出口不断增长;企业规模持续壮大,产品品种不断增加;科技水平日益提高,部分产品技术、质量指标也已接近国外先进水平。近年来,PPS、PI、PEEK等特种工程塑料及下游制品的产业化发展提速,聚砜类、聚芳酯、特种聚酰胺等小品种处于技术开发和应用研究阶段,产业化进程较慢。

近年来,随着我国新建工程塑料装置的大型化、规模化,原有一些小规模、间歇式、工艺路线落后、缺乏竞争的装置已逐步退出市场。

从企业类型来看,国内工程塑料企业以外资、中外合资企业为主,其次为国有、民营以及其他类型企业。目前,我国主要工程塑料生产企业包括神马集团、中国化工蓝星集团、云天化等一批国有上规模的企业;同时,杜邦、拜耳、帝人、三菱等国际知名厂商在我国投资建厂并扩大规模,为我国工程塑料企业重要参与者;新疆蓝山屯河、江阴和时利、四川得阳等民营企业的发展也较为突出。

尼龙材料最具前景

尼龙是一种既古老又年轻的材料,凭借品种丰富、性质优异,应用已拓展至纺服、汽车、电子等方方面面,而且在新能源、3D打印等新场景中也大放异彩,作为五大工程塑料之首,尼龙是少数市场空间潜力巨大,我国未来市场空间增速预计在两位数以上的材料之一。

根据华安化工测算,仅尼龙66到2025年全国需求量有望达132万吨,2021-2025 年年均复合增速为25%。此外,特种尼龙如尼龙12、尼龙5X、芳香族尼龙的市场有望翻倍增长,或实现从0到1的突破。

从全球尼龙市场看,尼龙6和尼龙66占到总产能、产量的95%以上。2020年国内尼龙6产能占到全球产能62%左右。相对于全球市场表现,中国尼龙市场需求增长势头迅猛。根据机构测算,2025年全国尼龙66总需求量将在132万吨左右,2021-2025年年均复合增速25%;2030年全国尼龙66总需求量将在288万吨左右,2026-2030年年均复合增速为17%。从应用领域来看,服饰、交运和新场景领域都大有可为。

1、 服饰领域需求新风尚

尼龙最早的规模化应用是尼龙丝长袜。随着人们生活水平的提高,尼龙在服饰界仍然占有很大空间。奢侈品品牌PRADA尤其青睐尼龙,目前PRADA的尼龙产品遍及鞋、箱包和服装全品类。这种时尚潮流带来的丰厚利润,往往会引来众多高中端品牌的更进、模仿,将带来尼龙在服饰领域的新一轮风潮。

2、交运领域需求新升级

在减碳降排的今天,越来越多的汽车厂商将减量化作为汽车设计的基本要求之一,塑料逐渐从装饰件向结构功能件转变。

目前发达国家平均每辆轿车上塑料的用量为140-160kg。而尼龙是最重要的车用塑料, 主要用于动力、底盘零部件及结构件,约占整车塑料的 20%。以发动机为例,传统汽车发动机周边温差范围达到-40到140℃,选用长期耐温性较好的尼龙,还可以起到轻量化、 降成本、减噪防振等作用。鉴于传统汽车发动机对塑料要求是耐热,而电动车更关注阻燃,因此考虑到这些因素,尼龙无疑是极佳的电动汽车塑料。

根据每个新能源汽车电池组大约需要30kg工程塑料,预计2025年仅电池组一项需要塑料达到36万吨。在传统汽车中应用广泛的尼龙,经阻燃改性后在新能源汽车可继续大放异彩。

3、新场景带来新增量

作为一种快速成型技术,3D打印核心就是材料。尼龙由于耐磨、兼韧、较高的强度和耐用性,是3D打印应用的理想选择。伴随着3D打印商业化以来的高速增长,新场景应用为尼龙市场带来新增量。

作为我国唯四的没有全产业链技术普及的大宗化学品。尼龙市场空间大、竞争格局好, 对于优先突破尼龙关键技术的企业有望享受巨大红利。

文章来源: 选车侦探,九方金融研究所,前瞻产业研究院

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