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专题论述

PC+PMMA复合材料的发展现状及未来趋势

发布时间:2024/9/27 14:22:44 来源:高功能薄膜

一、PC+PMMA复合材料简介

(一)PC+PMMA复合材料概述

PC+PMMA复合材料是将聚碳酸酯(PC)和聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)两种原料通过一定工艺制得的复合材料,是一种革命性的新型材料。PC+PMMA复合材料结合了PC材料和PMMA材料各自的优点,其中PMMA材料提供透明性、较高的硬度和耐候性,PC材料提供较强的耐磨性、耐冲击性和耐高温性能,两种材料结合可以很好地用于各种高压和热压成型工艺的通用基膜,当前被广泛应用于制造消费电子产品背板、触控屏前面板、汽车中控屏前面板领域。

(二)PC+PMMA复合材料发展历程

PC+PMMA复合薄膜最早由日本三菱公司于2006年-2007年期间率先研发并通过浇铸法推出,主要推向商用市场,因其工艺较为复杂且只能生产两层PC+PMMA复合板,早期尚未得到广泛推广。近年来,PC+PMMA复合材料成型方法有了一些新的方案,主要分为三种:先后挤出复合、粘合型和共挤复合薄膜。当前,PC+PMMA复合材料多由共挤复合方法制成,具体指采用数台挤出机将不同种类的树脂同时挤入到一个复合模头中,各层树脂在模头内或外汇合形成一体,挤出复合后经冷却定型即成为复合薄膜。其相较其他复合材料成型方法,具有如下优点:一是通过模内共挤技术,消耗能源更少、生产效率更高且通过塑化、熔融、挤出后的薄膜外层是PMMA材料,内层是PC材料,膜层与膜层之间能够有效覆合,保障薄膜具有较高硬度和耐刮擦等防护性能的同时增强材料整体的抗冲击性;二是共挤复合薄膜方法无需使用粘合剂,不存在残留溶剂问题,能够增加薄膜的柔软度和舒适性。共挤复合法作为一种一次性成型的加工方法,避免了传统的复合、涂附等后加工工艺,制备的薄膜兼具多种聚合物的优良性能,在消费电子、汽车等领域已有广泛应用,具有良好的发展前景。目前,通过共挤复合薄膜方法制成的PC+PMMA复合材料大致分为二层板和三层板两种规格,二层板厚度在0.05mm-3mm之间,多应用于手机盖板、装饰件、手机保护套等;三层板厚度在0.5mm-3.0mm之间,其厚度更高,多应用于车载面板等。

二、PC+PMMA复合材料发展情况

PC+PMMA复合材料当前不仅应用于手机后盖板、前面板领域;平板电脑、笔记本电脑等各类消费电子产品触控屏;汽车外部和内饰部件如车载显示屏、车灯罩等;基于PC+PMMA复合材料具有高强度、高透明度、良好的耐热性和耐冲击性等特点,还可拓展到航空航天、医疗器械、光电器件等应用场景。以下就PC+PMMA复合材料在手机、平板、笔记本电脑及车载触控屏领域的应用市场规模进行测算分析:

(一)手机行业

随着5G通信时代加速降临,其对手机外壳的信号传输能力提出更高的要求,手机后盖呈现去金属化趋势,陶瓷、3D玻璃、玻璃、PC/PMMA复合材料等受到广泛关注;其中,PC+PMMA复合材料兼具PC和PMMA的优点,既能满足刚性与装饰的要求,同时又符合无线充电无屏蔽的需要,且较3D玻璃和陶瓷成本低。为了满足更轻薄、更便携的发展方向和5G通信对信号传输更高的要求,以及出于成本的考虑,PC+PMMA复合材料手机后盖板已受到众多手机厂商的青睐。

市场调查数据显示,1张1平方米的PC+PMMA复合材料可以排50个5.5英寸手机,下游制程直通良率约85%,即1平方米材料可以制成43个手机。2022年和2023年,PC+PMMA复合材料在手机中的市场渗透率分别为50%和60%,应用到手机后盖板中的PC+PMMA复合材料市场价格分别为35-50元/平方米、28-40元/平方米,手机前面板的PC+PMMA复合材料市场价格为200元/平方米左右。

IDC数据显示,2022-2023年全球智能手机出货量分别为12.1亿部、11.4亿部。根据前文对PC+PMMA复合材料在手机后盖板应用预估的市场渗透率和市场价格,推算出2022年PC+PMMA复合材料在手机后盖板及前面板的用量分别为1,424万平方米和712万平方米,相对应市场容量在19亿元-21亿元左右;2023年PC+PMMA复合材料在手机背板及前面板的用量分别为1,609万平方米和805万平方米,相对应市场容量在21亿元-23亿元左右。

根据IDC和德邦证券研究所预测数据,全球智能手机出货量预计到2025年达到15.2亿部,以2023年度的市场调研数据进行测算,预计到2025年PC+PMMA复合材料在手机后盖板及前面板的用量分别达到2,146万平方米和1,073万平方米,相对应市场容量将达到27亿元-30亿元左右。

(二)平板电脑行业

经过多层共挤工艺的PC/PMMA复合材料拥有高光学性能、力学性能及加工性能,可以达到增透、防眩光、防指纹、防污等效果,广泛应用于触摸屏、显示面板、视窗镜片、显示器镜片等。

市场调查数据显示,在平板电脑应用领域,1平方米PC+PMMA复合材料可以排20个平板电脑,下游制程直通良率约70%,即1平方米材料可以制成14个平板。2022-2023年,PC+PMMA复合材料在平板电脑领域应用为25%和30%的渗透率,应用于平板电脑的PC+PMMA复合材料市场价格与手机前面板相当,为200元/平方米左右。

IDC数据显示,2022-2023年全球平板电脑出货量分别为1.6亿台和1.4亿台,由此推算2022—2023年应用于平板电脑领域的PC+PMMA复合材料使用量将由286万平方米上升到300万平方米,相对应市场容量均为6亿元左右。

根据Canalys预测数据,全球平板电脑出货量预计到2025年达到1.82亿台,以2023年度的市场调研数据,预计到2025年PC+PMMA复合材料在平板电脑的用量达到390万平方米,相对应市场容量将达到8亿元左右。

(三)笔记本电脑行业

在笔记本电脑应用领域,一平方米PC+PMMA复合材料可以排10台笔记本电脑,下游制程直通良率约70%,即1平方米材料可以制成7个笔记本电脑。2022-2023年,PC+PMMA复合材料在笔记本电脑领域应用为25%和30%的渗透率;应用于笔记本电脑的PC+PMMA复合材料市场价格与手机前面板相当,为200元/平方米左右。

IDC数据显示,2022-2023年全球笔记本电脑出货量分别为3.1亿台和2.5亿台,由此推算2022—2023年应用于笔记本电脑领域的PC+PMMA复合材料使用量分别为1,107万平方米、1,071万平方米,相对应市场容量分别为22亿元、21亿元左右。

根据Canalys预测数据,全球笔记本电脑出货量预计到2025年达到3亿台,以2023年度的市场调研数据,预计到2025年PC+PMMA复合材料在全球笔记本电脑的用量达到1,286万平方米,相对应市场容量将达到26亿元左右。

(四)汽车行业

在汽车智能化浪潮下,PC+PMMA复合板广泛应用于车载显示领域,经过表面加硬处理的复合材料硬度可达PMMA表面硬度的4H,并且具有PC片材的韧性,能耐受更大强度的冲击,在保护车载显示屏的同时使得图像更加逼真和清晰,显示效果更加优异;同时相比玻璃材料,用PC/PMMA复合板材制造流程更短,工艺可实现性较高,成本更低。

市场调查数据显示,在车载中控屏前面板应用领域,PC+PMMA复合材料用料成本和用量与平板电脑相当,即在下游制程直通良率约70%的情况下,1平方米材料可以制成14个车载中控屏前面板。2022-2023年,PC+PMMA复合材料在平板电脑领域应用为25%和30%的渗透率,而应用于车载中控屏前面板的PC+PMMA复合材料市场价格为400元/平方米。

万德数据显示,2022-2023年全球汽车销量分别约为8,287万台和9,272万台,由此推算2022-2023年应用于车载中控屏前面板领域的PC+PMMA复合材料使用量将从148万平方米上升到199万平方米,相对应市场容量分别为6亿元、8亿元左右。

根据Marklines和东北证券预测数据,全球汽车销量预计到2025年达到9,922万台左右,以2023年度的市场调研数据,预计到2025年PC+PMMA复合材料在车载中控屏前面板的用量达到213万平方米,相对应市场容量将达到9亿元左右。

在汽车智能科技化的浪潮下,汽车电子技术不断升级,各车企为汽车应用构想了很多“新场景”,屏幕作为人车交互的重要载体,其功能和数量亦不断演变,搭载不同复合功能的多屏(例如:中控屏、仪表盘、HUD、后排吸顶屏)汽车应运而生,未来在人车交互、自动驾驶等概念的驱动下,PC+PMMA复合材料在车载屏幕前面板领域的应用将更加广泛,相对应市场容量有望增加。

综上,根据市场调查数据,2022-2023年,PC+PMMA复合材料在手机、平板、笔记本电脑及车载触控屏领域的应用市场规模合计从3,676万平方米上升到3,984万平方米,相对应市场容量分别为53亿元-55亿元左右和56亿元-58亿元左右。若以2023年度的市场调研数据,预计到2025年PC+PMMA复合材料在上述应用领域的用量将达到5,107万平方米,相对应市场容量预计在69亿元-72亿元左右,前景较广阔。

通过共挤复合薄膜方法制成的PC+PMMA复合材料具有较好的抗冲击性;良好的耐候性,复合后的板材能够耐受紫外线、高低温等恶劣环境;透明度高,透光性更好且能达到玻璃的效果;在塑化、熔融、挤出等工艺的应用下,可以按照客户需要制作成不同的形状,应用领域较为广泛。除应用于手机后盖板、前面板、平板电脑、笔记本电脑等各类消费电子产品触控屏以及汽车的车载中控屏前面板领域外,因其较现有的汽车用塑料材料具有更强的抗磨损和抗紫外线能力,还可作为汽车后视镜、车灯罩等的基材。未来,随着PC+PMMA复合材料加工工艺的提升,进一步改善其综合性能,PC+PMMA复合材料还将在航空航天、医疗器械、光电器件等领域迎来更大的增长空间。

三、PC+PMMA复合材料领域企业情况

PC+PMMA复合材料的制造难度大,需要经过较长时间的研发和工艺的积累,进入壁垒较高。早期主要是由境外厂商如日本三菱、日本住友等占据主导地位。随着国内5G通讯及车载智能化的不断发展,国内功能薄膜生产厂商不断加大研发投入,少数企业凭借较强的工艺控制与成本控制能力及快速服务响应效率,逐步进入该领域并形成了规模优势,但由于PC+PMMA复合材料的制备是一项跨学科、跨领域的高难度工程,且下游主流消费电子、新能源汽车等应用领域对上游材料供应商的认证周期相对较长,故国内从事PC+PMMA复合材料规模化生产的公司数量相对有限,目前国内代表企业有四川龙华光电薄膜股份有限公司、佛山市达孚新材料有限公司、苏州奥美材料科技有限公司和道明光学股份有限公司等。其中,四川龙华光电薄膜股份有限公司在PC+PMMA复合材料领域起步较早;佛山市达孚新材料有限公司则凭借优异的品质及良好的服务等优势近年来成长较快,生产的PC+PMMA复合材料受到国内各主流手机品牌企业的青睐,目前国内主流PC+PMMA复合材料生产厂商以该两家企业为主。

(一)日本三菱

三菱化学集团株式会社成立于2005年,旗下三菱化学株式会社创立于1933年,集团下设化学品、塑料加工业、化纤、药品等多个事业部,其中塑料加工业事业部涵盖塑料光纤、亚克力树脂板材、丙烯酸树脂薄膜、热塑性超耐热工程塑料薄膜、电子功能材料等多种产品。日本三菱作为亚克力树脂膜的先驱、具备从厚度、宽度、从软到硬的比较完善的系列产品,2006-2007年,日本三菱率先推出PC+PMMA复合材料,早期主要应用于部分功能手机和电子产品的非触控显示屏,当前已应用于各种电子设备显示保护板。

(二)日本住友

日本住友(4005.T)成立于1925年,1949年5月16日在东京证券交易所上市。日本住友业务方面涵盖六大方面,一是基础化学品,如无机及有机化学品,合成纤维材料,金属丙烯酸酯,氧化铝产品等的制造及销售;二是石化和塑料产品,包括石化,合成树脂,橡胶制品等;三是IT相关化学品,包括光学商品,彩色滤光片,半导体加工材料和电子材料等;四是健康和农作物科学,如农用化学品,化肥,农业材料,农药,膳食添加剂等的制造和销售;五是制药,包括提供医疗产品和放射性诊断产品;六是其他产品,包括蒸汽和电力的供应,工业化学设施的设计,运输和仓库业务。

日本住友与PC+PMMA复合材料相关产品涉及工业用共挤多层复合膜、医药用PTP包装材料、食品包装用共挤多层复合膜、化妆品、化妆用具包装材料、切割胶带、塑料卡片用片材。

(三)日本帝人

日本帝人(TEIJIN LIMITED)成立于1918年,主要通过聚合物设计技术、制膜技术和表面处理技术这一整套集成生产体系,为客户提供用途广泛的高性能、高质量聚碳酸酯(PC)片材和薄膜。

日本帝人的产品聚碳酸酯树脂"Panlite®"片材、薄膜具有优异的耐热性、耐冲击性、高透过率等特点,被应用在汽车零部件、电子电器零部件以及印刷铭板等领域;光学用聚碳酸酯薄膜"PURE-ACE®"具有聚碳酸酯树脂的透明特性,用于各种加工材料、LCD光学补偿、3D眼镜、偏光片;高密度聚乙烯(PE)多孔材料以及通过表面处理具有一定功能性的材料,在工业用过滤材料、环境能源、医疗健康等领域有着广泛的应用。

(四)四川龙华光电薄膜股份有限公司

四川龙华光电薄膜股份有限公司成立于2004年,是一家专注于PC材料、PMMA材料及其复合材料等高分子功能薄材料的研发、生产和销售的高新技术企业。龙华薄膜主要产品系列包括盖材料、光学结构材料、印刷和阻燃材料等,是制造消费电子产品背板、触控显示屏前盖板、背光模组、偏光片和道路交通指示牌等产品的重要基材,产品广泛应用于手机、平板电脑、笔记本电脑等消费电子领域,以及家电、汽车和交通安全等领域。

(五)佛山市达孚新材料有限公司

佛山市达孚新材料有限公司成立于2009年,是一家专业研发制造光学级PC膜/片、聚醚醚酮PEEK薄膜、PEI薄膜、PC/PMMA复合板、PMMA膜/片等新材料的广东省专精特新高新技术企业,参与制定“聚碳酸酯薄膜及片材”国家标准(GB/T35450-2017)的单位之一。达孚新材主要产品为PC薄膜、PC+PMMA复合板/片、PEEK薄膜等特种工程塑料薄膜,下游主要应用于消费电子、新能源汽车、家用电器、通讯显示、航天航空以及医疗设备领域。

(六)苏州奥美材料科技有限公司

苏州奥美材料科技有限公司成立于2010年,是一家集研发、生产、销售、服务于一体的聚碳酸酯薄膜及片材制造企业。苏州奥美参与了“聚碳酸酯薄膜及片材”国家标准的起草和制定,是江苏省高新技术企业。苏州奥美主要产品为PC薄膜,目前应用于5G手机、新能源汽车、AI交互面板、光学电子、平板显示、医疗设备、高铁航空、汽车部品、LED照明、图片印刷等领域;2018年公司成功研制出PC+PMMA复合板,广泛应用于5G手机后盖。

(七)道明光学股份有限公司

道明光学股份有限公司成立于2007年,是一家专业从事研究、开发、生产和销售各种功能性薄膜、高分子合成材料的新材料产业集团。道明光学现已形成以反光材料为主业,光学电子材料事业为核心,其他功能高分子材料为延伸的产业格局,旗下反光材料广泛应用于各种道路交通指示标牌、车身安全标识、海上救生设施、消防救生设施、服装、箱包、鞋帽、广告等领域;旗下铝塑膜、PC+PMMA复合板材、石墨烯散热膜等功能性薄膜材料,最终在消费电子、新能源汽车等领域应用。




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