荣格工业资源APP
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随着5G技术的发展,众多手机厂商陆续推出了各自的5G手机。5G手机终端面临高速高频的设计挑战,散热、屏蔽、高频材料、射频前端等材料及器件相对3G/4G有明显改变,相关领域关键材料迎来革新发展。一方面是需求驱动、另一方面是技术驱动,关键材料和技术正在成为5G时代争夺战的核心,占领关键材料资源也相当于抢夺5G市场霸主地位。
在这个充满商机与挑战的未来,2020年9月23日,荣格工业传媒、东莞电子信息产业协会与广东省塑胶行业协会发挥自身优势,将行业中的上下游企业聚集一堂,共话5G材料和改性塑料的产业创新和应用。为提升科技力量,优化产业结构搭建沟通平台。
刘奕伶 荣格工业传媒副总裁
荣格工业传媒副总裁刘奕伶在会议开幕时表示,随着第五代移动通信技术(5G)的加速部署,5G距离我们的生活越来越近。5G通信的实现,必然涉及到关键器件的升级换代,从核心芯片到射频器件,从基站端到应用端,对电磁屏蔽和导热提出更高要求。与此同时,汽车作为改性塑料重要的下游应用领域之一,在5G技术的加持下风头正劲。
此外,受国际贸易摩擦、国内环保趋严、废塑料禁止进口等因素影响,塑料的原材料成本不断上升,同时受下游市场产销量增速下滑影响,中国改性塑料行业的增速进一步放缓。中国前瞻产业研究院的数据显示,2019年中国改性塑料行业市场规模为1390亿元,同比增长4.1%。
东莞市电子信息产业协会副秘书长李宏彦在致辞中表示,在全球竞逐5G产业前沿的时刻,东莞正悄然加快推进5G产业链的完善,作为东莞市电子信息产业领域的行业协会,协会也期待和5G领域相关企业、高校和研究机构,共同携手,为东莞乃至全国的5G产业发展,贡献自己的一份力量。
广东省塑胶行业协会会长刘幸平在致辞中分享说,据GSMA预测,2020年中国在全球5G连接中的占比将达到70%,预计2025年将和东北亚市场和美国一起,在5G使用率上引领全球。同时,5G通讯的实现必将涉及到多领域材料的更新换代,其中包括很多高性能材料的支持,如具有包覆、装饰、支撑和连接等应用在终端应用的外框、键盘、后盖、中框、支架等部件及5G基站外壳、滤波器、天线振子等等,应用广泛,市场可期。
5G风口,这些关键技术和方向要把握
《5G通信技术关键材料发展研究》申胜飞,助理研究员,中国电子信息产业发展研究院
在5G通信领域,我国在网络建设与构架设计领域已经走在世界前沿,并处于领跑位置,但是关键上游材料发展滞后整个产业。那么,5G通信技术对相关材料性能的要求主要有哪些方面呢?
中国电子信息产业发展研究院助理研究员申胜飞提到了大规模集成化、高频化、高频谱效率趋势,比如,5G可用的电磁波段均为3GHz以上的高频乃至毫米波段,需要MOS栅极材料具有高介电常数、低介电损耗,需要源极和漏极的材料能够实现载流子的快速响应。再如高频谱效率,提供低延时和高可靠的信息交互能力需要5G器件半导体材料具有高频谱效率,能在单位时间和单位频谱宽度内尽可能的传输更多的字节数。
5G通讯四大关键领域关键材料包括元器件材料、天线材料、光纤传输材料和器件封装材料等,小编印象最深刻的是天线材料的发展,申胜飞重点介绍了PCB基板材料和天线罩材料的发展。
在5G通信技术建设过程中,不管是基站天线还是终端产品都需要大量的PCB板来实现器件的集成。制备PCB板主要材料包括有机树脂、增强材料、铜箔、油墨等材料。目前天线罩材料中最常用的两种材料主要是UPVC材料和玻璃钢材料,在UPVC材料和玻璃钢材料的使用方面,我国已经掌握了较为成熟的生产技术。通过引进、吸收和自主创新,我国的复合材料生产工艺装备、成型技术现已经接近国际先进水平。现阶段,我国在应用方面还是跟国外存在一定的差距,尤其是在材料的使用标准、服役监测等方面还欠缺。
《5G与新基建,机遇与挑战》袁清珂,博士、教授,广东工业大学
根据今年4月20日国家发改委创新和高技术发展司司长伍浩在国家发改委新闻发布会上给出的官方说法,新型基础设施主要包括三方面内容:信息基础设施、融合基础设施和创新基础设施。“新基建”的实施具有四大战略意义——拉动有效投资的关键力量、实现创新引领的现实基础、释放经济活力的强劲引擎和提供发展质量的重要支持。由此催生了“三新”经济——新产业、新业态和新商业模式。
5G基建、特高压、城际高铁、工业互联网、人工智能、大数据中心和新能源充电是“新基建”的七大主要内容。那么,塑料相关企业如何把握“新基建”东风呢?袁清珂博士强调,注重结合特定应用场景进行相关技术的开发非常关键。例如,远程教育可细分为互动课堂、名师讲堂、在线学习、AR虚拟实验等具体场景;针对数字化养猪场景,企业可开发猪群ID账号,实现每头牲畜精准化管理;自动驾驶可分为封闭区域、高速公路、城市道路的应用场景,甚至可以再进一步细分为人员运输和物品运输……
此外,数字化转型也能为企业高质量发展赋能,中小企业要善于从眼前的危机、眼前的困难中捕捉和创造机遇,在新基建浪潮中顺势而上。一是提升企业的信息化管理水平,借助数字化管理手段和工业互联网平台等改善管理模式。二是借助互联网平台,探索新的商业模式。三是加强与产业集群内中小企业的网络化协作,实现技术、产能与订单共享。
《5G技术及其电子材料》刘哲,总工程师,中兴通讯股份有限公司
随着用户数、连接设备数、数据量均持续呈指数式增长,新型移动业务层出不穷,而4G移动通信技术已经无法满足未来的业务和用户体验需求,5G技术因此诞生。大宽带、大规模连接和超低时延高可靠这三点是5G实现在智慧城市、VR/AR、工业互联网、智能医疗、车联网和无人机等各方面应用的重要支撑。“5G终端具有高度集成化特点”,中兴通讯股份有限公司总工程师刘哲总结道。
对于材料生产商企业而言,根据不同终端应用产品所需技术特点做针对性的塑料材料开发很关键。在会议现场,刘哲列举了诸多例子,包括PCB关键材料、天线材料LCP与MPI、塑料天线振子、手机PC/PMMA复合材料等,例如:
◆5G通信设备对PCB材料和加工环节提出更高要求,天线、收发模组、功率放大器等需要高频PCB降低损耗,而CU/DU部分需要更高层数的PCB(可达28曾以上),对材料低吸湿性、耐热性、表面平整度、多层加工、混压加工、镀铜均匀性等要求更高;
◆由于LCP(液晶聚合物)材料供应商少、成本高,MPI(改性PI,性能介于PI和LCP)材料有望成为5G中高频段天线选择之一;
◆3D选择性电镀塑料振子方案是应对5G新型天线的变化而诞生的全新工艺,包括注塑工艺+激光工艺,其中激光工艺指在新型的塑料件上用激光直接3D打印电路板的技术;
◆5G时代电子产品对热管理方案有着更高的要求,因此对导热石墨膜材料将提出更多新的要求,如,厚度更薄、导热性更好,以及可加工为3D结构产品,或与其他材料结合而形成复合多功能材料,等等。
《5G通讯天线罩材料应用》朱建一,科技顾问,广东省塑胶行业协会;执行董事,广州协塑科技有限公司
要想了解5G通讯天线罩材料的应用,了解5G基站和天线罩材料特点是必修课。广东省塑胶行业协会科技顾问朱建一介绍说,5G通讯具有频率高、波长短、信号传播易受阻、覆盖距离短、电磁波传输耗损升高、易失真等特点。天线罩材料的基本特性则包括:介电常数(<10)和介电损耗(<0.01)小;质轻,材料整体性能的一致性;线胀系数低、弹性模量高,优异的抗热震性能;耐冲刷、耐雨蚀能力强,抗粒子云侵蚀,耐天候能力强;耐户外老化、耐高温和低温环境;良好的工艺性、可加工性和经济性,减少后期维修费用和故障。
和4G基站相比,5G基站的天线罩材料包括玻璃钢或PVC专项低密度、高透波性的LFRT、聚烯烃和PC材料;铝合金或锌合金转向密度低的可电镀塑料振子。
“近两年,热塑性长纤维增强塑料(LFRT)以其可回收、轻量化、环保、低VOC、功能化、低成本等优势,正逐步取代热固性FRP(玻璃钢)、金属,或其他高成本、性能低下的产品,市场需求激增。”朱建一表示。随后,朱建一就LFRT长纤维增强塑料天线罩制造流程做了进一步阐述。
此外,LFRT系列产品还可以生产风力发电机扇叶、军工箱体、继电器基座、汽车中的结构性受力制品制件等其他产品。
改性塑料关键技术及应用
《无卤阻燃剂在高分子材料中的应用》叶文,功能材料事业部部长/高级工程师,上海化工研究院
生活中家用电器塑料部件、地毯、织物、墙漆、木质装饰和家具等都是火场中主要的可燃物质,如何应用高分子技术打造更环保、高效的阻燃方案一直是人们关注的焦点。阻燃剂可以分为有卤阻燃和无卤阻燃两大类,它们各有一些缺点,比如,有卤阻燃会释放有毒烟气,对环境造成污染;无卤阻燃虽然环保,然而添加量大,阻燃、加工、机械物理性能比较欠缺。
上海化工研究院有限公司精细化工研究所阻燃剂事业部副部长叶文在主题为“无卤阻燃剂在高分子材料中的应用”的演讲中介绍,随着欧盟RoHS,EUP指令,中国《电子信息产品污染控制管理办法》,《公共场所阻燃制品及组件燃烧性能要求及标识》和《建筑材料燃烧性能分级方法》国家标准的相继推出,无卤阻燃无疑得到了更多的政策青睐,也成为阻燃剂企业技术攻关的重要研究方向。
未来,阻燃技术有哪些发展趋势呢?叶文从三个方面进行了阐述:第一是体系升级,现有的APP(聚磷酸铵)阻燃剂,其耐水性问题是不可回避的,优秀的表面疏水处理可以延长该体系的技术寿命,同时新一代如APP一般具备广泛适用性和经济可行性的基础性组分也有待提出;第二是阻燃性的改善,通过配方设计,新组分的引入,进一步提升阻燃剂的阻燃特性,减低添加量,这对成本控制,性能保持,易加工性都有极大帮助;第三是加工容错性,现行无卤阻燃剂普遍存在分解温度不高的问题,加工过程中对工艺设备要求相对苛刻,进一步提升阻燃剂耐温性,分散性,相容性,对无卤阻燃剂的推广具有重要意义。
《数字化增材制造的改性材料及应用介绍》江旭毅,3D事业部销售主管,银禧科技广东银禧科技股份有限公司
增材制造俗称“3D打印”,是一种可快速成型技术。它按照电子模型图的指示,采用分层加工、叠加成形的方式逐层增加材料来打印目标物体。近年来,从国外到国内,企业纷纷意识到增材制造技术的巨大发展潜力。
广东银禧科技股份有限公司3D事业部销售江旭毅女士从三个方面来看增材制造的价值:1)重塑产品:扩展性能,缩短创新周期;2)重构业务:按需打印,使随处生产成为可能;3)重组制造:消除模具,消除或简化装配过程,精简供应链,打造单件和小批量生产。
2013年到2018年期间,增材制造的年复合增长率达到24.7%。多家知名咨询机构的数据显示,2019年到2023年期间,增材制造将继续增长,他们对于年复合增长率的预测最低为18.2%,高的则达到27.2%。
根据不同的加工方式,增材制造又可以分为FDM,SLA,DLP,SLS,MJF,DOD等主要类型。江旭毅重点介绍了SLS工艺的原理及主要材料,比如银禧尼龙粉及复合材料,其性能可对标注塑级的PP和ABS材料,在新能源汽车、配件及手板等行业拥有丰富的应用案例;银禧TPU粉材料拥有多种牌号,其性能亦能对标注塑级的TPU和TPE,正因如此,银禧TPU_85A/90A改性材料已进入Eplus、TPM、XYZprinting等各大增材制造设备厂及服务商。此外,SP502/SP503、TPU85A/90A材料在隔震垫、套筒、软管路、密封圈等行业也受到追捧。
《汽车塑料的未来发展趋势》大西雅彦,副总经理,广州仕天材料科技有限公司
汽车材料一直在精益求精。大西雅彦从从轻量化、感官品质、品质稳定、VOC对策、减少CO2排放等方面展开,介绍了汽车材料的发展。以轻量化为例,汽车的轻量化主要通过提高性能来抵消增加的重量,具体可以通过几种途径实现:1)车体结构、零部件结构的合理化;2)选用高刚性的材料,如超高张力钢板、高刚性树脂材料;3)替换重量轻的材料,如用铝镁轻合金替代铁、用树脂材料代替鉄)、使用树脂发泡等技术等。
目前,轻量化技术也出现了一些新的研究开发的方向,从微观到纳米就是其中一种趋势。“通过在各种树脂里融合CNF(纤维素纳米纤维),都能得到较好的加强刚性的效果。”也可以在各种树脂里融合CNT,以得到很好的加强效果(轻量化效果)、高导电性、高导热性等。当然,还有其他很多未知领域需要继续研究。
《家用和类似用途电器材料的抗菌防霉检测》彭如群,工程师,微生物部长,广东省微生物研究所
广东省微生物研究所微生物部长彭如群女士从微生物基础知识、国内外塑料及高分子材料抗菌防霉的标准现状、家用电器GB21551.2-2010标准要点解析三个维度展开演讲,目前,需重点关注的微生物主要有细菌、霉菌、酵母菌、病毒等,它们的特点各有不同。
目前,国际上的塑料抗菌标准有ASTME2180-2018合成聚合材料或疏水材料的抗菌剂活性测试、JISZ2801:2010抗菌产品抗菌活性和效果的试验、ISO22196:2011塑料-塑料表面抗菌性能测定方法等,国内相关塑料的抗菌标准有GB/T31402-2015塑料表面抗菌性能试验方法、JC/T939-2004建筑用抗细菌塑料管抗细菌性能、GB21551.2-2010家用和类似用途电器的抗菌(除菌)、净化功能抗菌材料的特殊要求、GB/T21510-2008纳米无机材料抗菌性能检测方法。彭如群女士还重点介绍了防霉性能检测实验流程和抗菌性能检测实验流程。
在GB21551.2-2010标准要点解析部分,彭如群女士对家用和类似用途电器、抗菌、防霉、防霉等级、抗菌率、抗菌材料、防霉材料的定义作出详细解释,并对具体产品的具体部位抗菌防霉要求加以说明。
《聚合物:挑战与机遇》LukasVogel,工艺主管,莱斯特瑞兹(太仓)有限公司
专就挤出技术而言,莱斯特瑞兹是世界领先的双螺杆挤出机制造商之一,设备可用于塑料、食品和制药领域。据德国莱斯特瑞兹挤出技术有限公司工艺部门主任Lukas介绍,莱斯特瑞兹挤出机螺杆直径范围从12mm到260mm不等。
如何利用高端的双螺杆挤出机完成高质量产品的生产?Lukas分享了一种复合材料在汽车上的应用——进气歧管。看起来并不起眼的进气歧管对于技术的要求很高,包括优良的机械性能(如,爆破强度和刚度),耐高温,热稳定性、化学稳定性和尺寸稳定性佳,满足注塑成型和振动焊接的加工条件,甚至还有不同的外观要求。
典型的产品配方包含PA6、偶联剂、滑石粉和玻璃纤维。随后,Lukas介绍了挤出机生产过程中材料的添加顺序,以及各个部分螺杆的关键温度设定。而排料机筒的数量取决于物料的粘度,这点也非常关键。
Lukas表示,莱斯特瑞兹不仅仅提供挤出设备,为了更好地配合客户开发需求,公司还在太仓成立实验室,并设有2条实验生产线,可为工艺生产放大实验,提供配方开发,并进行可行性研发。
除了以上部分精彩演讲内容,在现场,东莞永冠电子科技有限公司总经理童鑫在发表题为《塑料于5G材料的应用》的演讲中介绍说,到2020年1月为止,共有来自78家供应商的208个5G终端,其中消费电子成为增长最快的应用。童鑫还就5G市场未来趋势、5G对于塑料粒子提出的挑战,以及5G于AUTO材料特点等主题展开分享。康庞廷成套设备技术(上海)有限公司总经理高荣宝在介绍布斯混炼技术在改性和色母粒配混的应用时说道,布斯新一代混炼机COMPEO55融合了特定混炼应用的模块化结构;采用系统标准化以大大降低投资成本;加工区表面硬化高耐磨材维修成本低;人机工程学设计,操作简便,减少差错和停机时间。同时,在原料进料方面,新设备采用更大的进料口,也可采用进料螺杆和侧向喂料机,双螺杆侧向喂料机后排气确保空气和挥发分逸出,具有更低转速、理想的填充度、更高的性能。
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