一, 行業整體情況
在 '十二五' 規劃的推動下, 我國家電行業實現了轉型升級, 由智能家電製造大國轉變成智能家電製造強國, 其中新材料, 新技術, 新能源的應用至關重要. 目前家電材料因其外觀光滑度與剛度的要求, 因此在應用上多以ABS(苯乙烯-丁二烯-丙烯腈聚合物)和HIPS(抗衝擊性聚苯乙烯)材料為主. 在許多具有安全防火要求的應用領域, 諸如電視機外殼, 洗衣機電機外殼等, 阻燃ABS, HIPS被廣泛使用以滿足家電製件對於阻燃防火方面的性能要求. 但是, 這兩種材料存在兩方面的不足: 一是價格偏高, 由於ABS和HIPS合成使用的原料多樣, 加上合成方法及工藝較複雜, 因此造成樹脂原料價格較高;二是耐黃變及抗老化性能一般, ABS和HIPS樹脂受材料結構限制, 在長期使用中材料會發生黃變及老化現象, 影響材料的使用, 在淺色家電上表現尤為顯著. 隨著家電行業競爭日趨白熱化, 家電生產企業對材料的性能要求與成本要求也越來越高. PP材料憑藉低廉的價格, 優異的耐黃變及抗老化性能, 較好的成型加工性能等優點逐漸得到生產商的青睞.
二, 阻燃PP市場分布
從地區分布情況來看, 目前我國的阻燃PP生產企業主要集中在長三角地區和珠三角地區, 數據顯示, 這兩個區域佔全國阻燃PP總產量約85%.
雖然目前國內阻燃PP的生產技術, 規模化程度相比國外仍有一定差距, 且相比國外生產企業, 國內企業在產品穩定性, 產品附加值等方面依舊處於相對落後的階段. 但是, 國內改性塑料產業發展迅速, 尤其是一些技術型企業, 其阻燃技術開發水平不僅在國內處於行業前列, 而且在阻燃PP的技術研發, 市場規模等方面已逐步接近甚至趕超國外同類企業.
三, 阻燃PP應用於家電產品的性能要求
阻燃PP主要集中應用於黑色家電, 因為白色家電對美觀要求較高, 而阻燃PP在這方面的表現依然不夠理想. 由於阻燃PP具有易加工, 價格低等優勢, 因此被大量應用於一些對材料性能要求不高, 尤其是對耐熱性要求一般的元件, 例如電腦機箱內的接線端子, 牆壁開關等, 阻燃PP材料能在較好地滿足產品需求的同時降低生產成本. 也正因為如此, 阻燃PP在電機, 骨架線圈等領域有著廣泛的應用. 下面介紹幾類應用於家電產品的阻燃PP材料性能要求.
1.洗衣機電機外殼
洗衣機內的電機外殼主要對洗衣機的馬達起到固定保護的作用. 在洗衣機高速脫水的過程中, 部分製件可能會因為振動摩擦而產生火花, 因此為了電機更安全地運作, 許多生產企業對電機外殼材料提出了阻燃要求. 為此, 一些企業研發了可以滿足家電企業要求的阻燃PP產品, 以金的產品為例, 其各項測試數據見表1.
表1 金阻燃PP外殼性能測試數據
2.家電插座外殼
家電插座開關屬於小家電一類, 家電插座的插套及起連接作用的端子由阻燃材料製成. 按目前建築住宅樓的標準估算, 住宅對於插座的需求量約為8億個.
國內插座企業為了提升產品價格競爭力, 逐漸開始用阻燃PP取代阻燃ABS來製作家用插座外殼. 應用於插座製件的阻燃PP產品各項測試指標見表2.
表2 金家用插座材料的測試數據
由表3可以看出, 在滿足產品性能要求的前提下, 對比阻燃ABS材料, 阻燃PP材料在重量上減輕了20%, 成本上降低了37%. 正是基於這種顯著優勢, 目前輕量化, 高性價比的阻燃PP產品已取代大部分傳統阻燃ABS產品.
表3 阻燃ABS與阻燃PP在成本上的比較
3.空調外殼
家用空調的室內機外殼, 傳統的材料選擇一般為HIPS或ABS, 而近些年逐步出現了耐老化PP的材料替代方案. 隨著消費者對室內家用電器安全要求的不斷提升, 很多空調企業開始使用阻燃PP作為室內機外殼的材料. 阻燃PP除了能滿足空調外殼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較明顯的優勢.
四, 阻燃PP的改性方向
1.低鹵, 低煙環保型阻燃PP
鹵系阻燃PP材料約佔阻燃材料市場70~80%的份額, 由於其價格低廉且阻燃效果穩定, 目前在大多數家電應用領域難以找到替代品. 因此在未來相當長的時間裡, 含鹵阻燃PP仍將是主要的阻燃材料. 與此同時, 隨著越來越多的新型高效鹵系阻燃劑的成功開發, 也為開發低鹵, 低煙環保型阻燃PP提供了技術保障. 未來, 低鹵, 低煙環保型阻燃PP將會成為材料生產企業的重點研發方向.
2.無鹵阻燃型PP
隨著歐盟出台ROHS條例, 國際上許多公司對材料中所含的部分物質進行了禁止出現或者限量管制等要求. 針對這一情況, 無鹵阻燃PP成為目前業內研究的熱點, 但是無鹵阻燃劑的價格依然高昂, 開發成本居高不下的難題仍待進一步解決.
3.耐老化, 高光澤
由於PP含有不穩定的結構基團, 經光, 熱, 氧作用後, 易發生老化降解而導致變色, 強度下降等問題, 從而限制了其在家電尤其是高端戶外家電領域的應用. 未來, 對阻燃PP進行耐老化改性, 延長阻燃PP材料長期在惡劣環境中的使用壽命, 是阻燃PP在高端家電領域急需解決的問題.
圖1 阻燃PP與阻燃ABS老化後彎曲強度保持率對比
此外, 與阻燃ABS, HIPS高光澤表面效果相比, 阻燃PP應用在家電外觀件中仍然遜色不少. 因此, 提高阻燃PP表面光澤度和外觀表現, 將有助於阻燃PP產品應用領域的擴展.
五, 家電阻燃材料的發展趨勢
為了避免火災, 許多國家對於家用電器中的電子製件, 可能存在潛在燃燒危險的部件, 都有著較高的阻燃要求. 家電生產企業為了給使用者營造一個更安全的用電環境, 因此提高了許多製件的防火等級. 在PP塑料製件方面, 一些原先阻燃性能較低, 或者沒有明確阻燃性能要求的PP產品, 已經逐步提高了材料防火阻燃的要求.
可以預見, 隨著阻燃材料的發展, 將有更多新型阻燃產品持續被開發出來. 作為改性塑料供應商, 金也緊跟家電行業的發展趨勢, 著力開發適用於家用電器的新型改性材料, 持續為家用電器提供新型材料解決方案.