一, 行业整体情况
在 '十二五' 规划的推动下, 我国家电行业实现了转型升级, 由智能家电制造大国转变成智能家电制造强国, 其中新材料, 新技术, 新能源的应用至关重要. 目前家电材料因其外观光滑度与刚度的要求, 因此在应用上多以ABS(苯乙烯-丁二烯-丙烯腈聚合物)和HIPS(抗冲击性聚苯乙烯)材料为主. 在许多具有安全防火要求的应用领域, 诸如电视机外壳, 洗衣机电机外壳等, 阻燃ABS, HIPS被广泛使用以满足家电制件对于阻燃防火方面的性能要求. 但是, 这两种材料存在两方面的不足: 一是价格偏高, 由于ABS和HIPS合成使用的原料多样, 加上合成方法及工艺较复杂, 因此造成树脂原料价格较高;二是耐黄变及抗老化性能一般, ABS和HIPS树脂受材料结构限制, 在长期使用中材料会发生黄变及老化现象, 影响材料的使用, 在浅色家电上表现尤为显著. 随着家电行业竞争日趋白热化, 家电生产企业对材料的性能要求与成本要求也越来越高. PP材料凭借低廉的价格, 优异的耐黄变及抗老化性能, 较好的成型加工性能等优点逐渐得到生产商的青睐.
二, 阻燃PP市场分布
从地区分布情况来看, 目前我国的阻燃PP生产企业主要集中在长三角地区和珠三角地区, 数据显示, 这两个区域占全国阻燃PP总产量约85%.
虽然目前国内阻燃PP的生产技术, 规模化程度相比国外仍有一定差距, 且相比国外生产企业, 国内企业在产品稳定性, 产品附加值等方面依旧处于相对落后的阶段. 但是, 国内改性塑料产业发展迅速, 尤其是一些技术型企业, 其阻燃技术开发水平不仅在国内处于行业前列, 而且在阻燃PP的技术研发, 市场规模等方面已逐步接近甚至赶超国外同类企业.
三, 阻燃PP应用于家电产品的性能要求
阻燃PP主要集中应用于黑色家电, 因为白色家电对美观要求较高, 而阻燃PP在这方面的表现依然不够理想. 由于阻燃PP具有易加工, 价格低等优势, 因此被大量应用于一些对材料性能要求不高, 尤其是对耐热性要求一般的元件, 例如电脑机箱内的接线端子, 墙壁开关等, 阻燃PP材料能在较好地满足产品需求的同时降低生产成本. 也正因为如此, 阻燃PP在电机, 骨架线圈等领域有着广泛的应用. 下面介绍几类应用于家电产品的阻燃PP材料性能要求.
1.洗衣机电机外壳
洗衣机内的电机外壳主要对洗衣机的马达起到固定保护的作用. 在洗衣机高速脱水的过程中, 部分制件可能会因为振动摩擦而产生火花, 因此为了电机更安全地运作, 许多生产企业对电机外壳材料提出了阻燃要求. 为此, 一些企业研发了可以满足家电企业要求的阻燃PP产品, 以金的产品为例, 其各项测试数据见表1.
表1 金阻燃PP外壳性能测试数据
2.家电插座外壳
家电插座开关属于小家电一类, 家电插座的插套及起连接作用的端子由阻燃材料制成. 按目前建筑住宅楼的标准估算, 住宅对于插座的需求量约为8亿个.
国内插座企业为了提升产品价格竞争力, 逐渐开始用阻燃PP取代阻燃ABS来制作家用插座外壳. 应用于插座制件的阻燃PP产品各项测试指标见表2.
表2 金家用插座材料的测试数据
由表3可以看出, 在满足产品性能要求的前提下, 对比阻燃ABS材料, 阻燃PP材料在重量上减轻了20%, 成本上降低了37%. 正是基于这种显著优势, 目前轻量化, 高性价比的阻燃PP产品已取代大部分传统阻燃ABS产品.
表3 阻燃ABS与阻燃PP在成本上的比较
3.空调外壳
家用空调的室内机外壳, 传统的材料选择一般为HIPS或ABS, 而近些年逐步出现了耐老化PP的材料替代方案. 随着消费者对室内家用电器安全要求的不断提升, 很多空调企业开始使用阻燃PP作为室内机外壳的材料. 阻燃PP除了能满足空调外壳的基本性能和阻燃性能要求外, 相比阻燃ABS等材料, 其在抗老化性能方面也有较明显的优势.
四, 阻燃PP的改性方向
1.低卤, 低烟环保型阻燃PP
卤系阻燃PP材料约占阻燃材料市场70~80%的份额, 由于其价格低廉且阻燃效果稳定, 目前在大多数家电应用领域难以找到替代品. 因此在未来相当长的时间里, 含卤阻燃PP仍将是主要的阻燃材料. 与此同时, 随着越来越多的新型高效卤系阻燃剂的成功开发, 也为开发低卤, 低烟环保型阻燃PP提供了技术保障. 未来, 低卤, 低烟环保型阻燃PP将会成为材料生产企业的重点研发方向.
2.无卤阻燃型PP
随着欧盟出台ROHS条例, 国际上许多公司对材料中所含的部分物质进行了禁止出现或者限量管制等要求. 针对这一情况, 无卤阻燃PP成为目前业内研究的热点, 但是无卤阻燃剂的价格依然高昂, 开发成本居高不下的难题仍待进一步解决.
3.耐老化, 高光泽
由于PP含有不稳定的结构基团, 经光, 热, 氧作用后, 易发生老化降解而导致变色, 强度下降等问题, 从而限制了其在家电尤其是高端户外家电领域的应用. 未来, 对阻燃PP进行耐老化改性, 延长阻燃PP材料长期在恶劣环境中的使用寿命, 是阻燃PP在高端家电领域急需解决的问题.
图1 阻燃PP与阻燃ABS老化后弯曲强度保持率对比
此外, 与阻燃ABS, HIPS高光泽表面效果相比, 阻燃PP应用在家电外观件中仍然逊色不少. 因此, 提高阻燃PP表面光泽度和外观表现, 将有助于阻燃PP产品应用领域的扩展.
五, 家电阻燃材料的发展趋势
为了避免火灾, 许多国家对于家用电器中的电子制件, 可能存在潜在燃烧危险的部件, 都有着较高的阻燃要求. 家电生产企业为了给使用者营造一个更安全的用电环境, 因此提高了许多制件的防火等级. 在PP塑料制件方面, 一些原先阻燃性能较低, 或者没有明确阻燃性能要求的PP产品, 已经逐步提高了材料防火阻燃的要求.
可以预见, 随着阻燃材料的发展, 将有更多新型阻燃产品持续被开发出来. 作为改性塑料供应商, 金也紧跟家电行业的发展趋势, 着力开发适用于家用电器的新型改性材料, 持续为家用电器提供新型材料解决方案.