Конструкционные пластмассы в основном относятся к термопластам, используемым в качестве конструкционных материалов. Конструкционные пластмассы обладают превосходными комплексными свойствами, высокой жесткостью, низкой ползучестью, высокой механической прочностью, хорошей термостойкостью и хорошей электроизоляцией. Они могут длительное время использоваться в агрессивных химических и физических средах и могут заменить металлы в качестве конструкционных материалов. Конструкционные пластмассы можно разделить на общие и специальные. К первым относятся полиамид (PA), поликарбонат (PC), полиоксиметилен (POM), полифениленэфир (PPO) и полиэстер (PBT). К вторым обычно относятся конструкционные пластмассы с термостойкостью выше 150°C, к основным разновидностям которых относятся полифениленсульфид (PPS), жидкокристаллический высокомолекулярный полимер (LCP), полисульфон (PSF), полиимид (PI), полиарилетеркетон (PEEK), полиарилат (PAR) и др.
Четкой границы между конструкционными и обычными пластмассами нет. Например, сополимер акрилонитрил-бутадиен-стирола (АБС) находится между ними. Его усовершенствованные марки могут использоваться в качестве конструкционных материалов. Это обычные пластмассы общего назначения (за рубежом, как правило, АБС классифицируется как пластмасса общего назначения). Другой пример: полипропилен (ПП) — типичная пластмасса общего назначения, но после армирования стекловолокном и других добавок его механическая прочность и термостойкость значительно улучшаются, и он также может использоваться в качестве конструкционного материала во многих областях техники. Еще один пример: полиэтилен также является типичной пластмассой общего назначения, но сверхвысокомолекулярный полиэтилен с молекулярной массой более 1 миллиона, благодаря своим превосходным механическим свойствам и высокой температуре деформации при нагреве, может широко использоваться в качестве конструкционного пластика в машиностроении, транспорте, химическом оборудовании и т. д.
Для повышения прочности, ударной вязкости, огнестойкости и других свойств пластмасс обычно необходимо улучшить определенные аспекты характеристик синтетической смолы-основы с помощью методов смешивания, таких как армирование, наполнение и добавление других смол на основе синтетических смол. Электрические, магнетистские, свето-, тепловые свойства, стойкость к старению, огнестойкость, механические свойства и другие аспекты должны соответствовать требованиям для использования в особых условиях. В качестве добавок для смешивания могут использоваться антипирены, упрочнители, стабилизаторы и т. д., или другие пластмассы, армирующие волокна и т. д.; в качестве основы может использоваться пятивалентный обычный пластик, пятивалентный конструкционный пластик или специальный конструкционный пластик.
Существует множество видов пластмасс, и они широко используются. Около 90% наиболее часто используемого сырья составляют полиэтилен (PE), полипропилен (PP), поливинилхлорид (PVC), полистирол (PS) и АБС-пластик. Однако каждый вид пластмассы имеет свои ограничения.
В последние несколько десятилетий человечество активно занимается разработкой новых полимерных материалов. Среди тысяч вновь разработанных полимерных материалов лишь немногие находят широкое применение. Поэтому мы не можем надеяться на разработку новых. Полимерные материалы призваны улучшать эксплуатационные характеристики. Однако естественным выбором стала переработка пластмасс с помощью методов наполнения, смешивания и армирования для повышения их огнестойкости, прочности и ударопрочности.
Обычные пластмассы имеют такие недостатки, как воспламеняемость, старение, низкие механические свойства и низкая рабочая температура в промышленном использовании и повседневном потреблении. Благодаря модификации обычные пластмассы могут быть улучшены по своим характеристикам, функциональным возможностям и стоимости. Исходным материалом для модифицированных пластмасс является первичная смола, в состав которой входят добавки или другие смолы, улучшающие характеристики смолы по одному или нескольким параметрам, таким как механика, реология, горючесть, электротехника, теплопроводность, светостойкость и магнетизм, а также используются методы повышения прочности, упрочнения, смешивания, легирования и другие технические средства для получения материалов с однородным внешним видом.
В качестве основных материалов используются пять пластмасс общего назначения: полиэтилен (ПЭ), полипропилен (ПП) и поливинилхлорид.
Пять основных конструкционных пластмасс: поликарбонат (ПК), полиамид (ПА, также известный как нейлон), полиэстер (ПЭТ/ПБТ), полифениленовый эфир (ППО), полиоксиметилен (ПОМ).
Специальные конструкционные пластмассы: полифениленсульфид (PPS), жидкокристаллический полимер (LCP), полисульфон (PSF), полиимид (PI), полиарилетеркетон (PEEK), полиарилат (PAR) и др.
Что касается дальнейшего применения, модифицированные пластмассы в основном используются в таких отраслях, как производство бытовой техники, автомобилей и электронных приборов.
С начала XXI века, с развитием макроэкономики моей страны, рыночные возможности модифицированных пластмасс еще больше расширились. Видимое потребление модифицированных пластмасс в моей стране продолжало расти: с 720 000 тонн в начале 2000-х годов до 7,89 млн тонн в 2013 году. Совокупный темп роста составляет 18,6%, при этом на бытовую технику и автомобильную промышленность приходится относительно высокая доля конечного потребления.
В августе 2009 года в стране были запущены программы «бытовая техника в сельской местности» и «замена старого на новое» в городах. Рынок бытовой техники, такой как кондиционеры и холодильники, быстро восстановился, что привело к быстрому росту спроса на модифицированные пластмассы для бытовой техники. После стремительного роста поставок бытовой техники в сельскую местность темпы роста отечественной индустрии бытовой техники замедлились, а спрос на модифицированные пластмассы также снизился. Основной причиной увеличения потребления модифицированных пластмасс стал рост в автомобильном секторе.
В настоящее время Китай стал крупной страной по производству и потреблению бытовой техники и является центром производства бытовой техники мирового уровня. Большая часть пластмасс, используемых в производстве бытовой техники, составляет около 90% и относится к термопластам. Практически все пластмассы, используемые в бытовой технике, нуждаются в модификации. В настоящее время доля пластмасс в основных бытовых приборах в Китае составляет: 60% для пылесосов, 38% для холодильников, 34% для стиральных машин, 23% для телевизоров и 10% для кондиционеров.
Поставки бытовой техники в сельскую местность начались в декабре 2007 года, первая группа пилотных провинций и городов завершилась в конце ноября 2011 года, а остальные провинции и города также завершили программу в течение следующих 1-2 лет. С точки зрения темпов роста производства четырех типов бытовой техники, таких как кондиционеры, цветные телевизоры, стиральные машины и холодильники, темпы роста производства бытовой техники были очень высокими в период поставок в сельскую местность. Ожидается, что будущие темпы роста отрасли бытовой техники останутся на уровне 4-8%. Устойчивое развитие сектора бытовой техники обеспечивает стабильный рыночный спрос на изделия из пластмассы.
Помимо бытовой техники, автомобильная промышленность является одной из основных областей применения модифицированных пластмасс. Модифицированные пластмассы используются в автомобильной промышленности уже почти 60 лет. Применение в автомобилях позволяет снизить вес, повысить экологичность, безопасность, эстетичность и комфорт. Они также способствуют энергосбережению, долговечности и т.д. 1 кг пластмассы может заменить 2-3 кг стали и других материалов, что значительно снижает вес кузова автомобиля. Исследования показали, что снижение веса автомобиля на 10% может уменьшить расход топлива на 6-8%, а также значительно снизить энергопотребление и выбросы вредных веществ. В условиях ужесточения стандартов энергопотребления и выбросов вредных веществ, с развитием технологий, применение модифицированных пластмасс в автомобилях постепенно развивалось от материалов интерьера к внешним деталям и периферийным частям двигателя. В развитых странах применение модифицированных пластмасс в автомобилях, начавшись с нежелательного использования, постепенно увеличилось до 105 килограммов на автомобиль в 2000 году и достигло более 150 килограммов в 2010 году.
Потребление модифицированных пластмасс для автомобилей в моей стране быстро растет. В настоящее время среднее потребление модифицированных пластмасс на один автомобиль в моей стране составляет 110-120 кг, что значительно отстает от 150-160 кг/автомобиль в развитых странах. С повышением экологической осведомленности потребителей и ужесточением стандартов выбросов выхлопных газов тенденция к созданию легких автомобилей становится все более очевидной, и использование модифицированных пластмасс в автомобилях будет продолжать расти. Кроме того, за последние десять лет продажи автомобилей в моей стране пережили период быстрого роста и в 2009 году стали крупнейшим автомобильным рынком в мире. Хотя рост продаж автомобилей постепенно замедлился в последующие годы, ожидается, что в будущем он сохранится. С увеличением потребления модифицированных пластмасс для автомобилей и ростом продаж автомобилей потребление модифицированных пластмасс для автомобилей в моей стране будет продолжать быстро расти. Предположим, что в каждом автомобиле используется 150 кг пластика, и учтем, что годовой объем производства китайских автомобилей превышает 20 миллионов, тогда рыночная площадь составляет 3 миллиона тонн.
В то же время, поскольку автомобили являются товарами длительного пользования, в течение жизненного цикла будет наблюдаться определенный спрос на замену существующих автомобилей. По оценкам, потребление пластика на рынке технического обслуживания составит около 10% от потребления пластика в новых автомобилях, а фактическое рыночное пространство значительно больше.
На рынке модифицированных пластмасс много участников, которые в основном делятся на два лагеря: транснациональные химические гиганты и местные компании. Международные производители обладают передовыми технологиями и превосходными характеристиками продукции. Однако ассортимент продукции однообразен, а скорость реакции рынка низкая. Поэтому доля рынка автомобильной промышленности в нашей стране невелика. Местные компании, занимающиеся производством модифицированных пластмасс, представляют собой смешанный контингент, в основном это малые и средние предприятия с производственной мощностью менее 3000 тонн. Автомобильная промышленность предъявляет высокие требования к стабильности качества продукции. Малым и средним предприятиям сложно обеспечить стабильность качества продукции, поэтому им трудно пройти сертификацию автомобильных компаний. После того, как крупные компании по производству модифицированных пластмасс проходят сертификацию автомобильных компаний и входят в их цепочку поставок, они, как правило, становятся их долгосрочными партнерами, и их переговорная сила постепенно возрастает.
Дата публикации: 30 ноября 2020 г.