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　　中国家用电器研究院创新设计中心 38 改性塑料 改性塑料是我国十一五规划中重点鼓励发展的新材料行业，目前 经过多年的发展已被广泛应用于国民经济中的各个领域。在十二五期 间，改性塑料在我国仍将具有广阔的发展前景。据相关数据显示，预 计未来5-10年内，我国改性塑料总体需求量仍将保持10%以上的速 度增长。 中投顾问化工行业研究员常轶智指出，近年来，我国改性塑料的 产能扩张较为迅速，现在已经具有了一定的发展规模。但是我国改性 塑料占通用塑料的比例与发达国家相比还存在一定的差距，而且目前 我国改性塑料的消费增长迅速，现有产能还不能完全满足国内市场的 需求，未来我国改性塑料行业仍然存在较大的发展空间。 据《2010-2015年中国新材料产业投资分析及前景预测报告》显示， 通常情况下，改性塑料是指在通用塑料和工程塑料的基础上，通过物 理方法、化学方法或两者兼备的改性方法获得的具有高阻燃性、高强度、 高抗冲击性、高韧性等特点的塑料产品。目前已被广泛应用于家用电器、 汽车、电线电缆、玩具和灯饰照明等领域。近年来随着这些领域的快 速发展，我国改性塑料的消费增长十分迅速。 改性塑料凭借优越的性价比在越来 越多的下游领域得到应用，可以说改性 其中，在家电领域，一台冰箱或一台洗衣机所需要的塑料模具通 塑料已经成为一种消费趋势，而这种趋 常情况下已超过100副；一台彩电需要的塑料模具也有50-70副；而 势背后隐含了如下五种因素： 一台空调器也需要20多副。而且，目前大多数国家都要求家电产品中 高性能：改性塑料不仅具备传统塑 料的优势，如密度小、耐腐蚀等，同时 的电子、电气元件所用材料必须具有阻燃性，普通塑料由于很难达到 物理、机械性能得到很好的改善，如高 电子、电气元件要求的高阻燃级别，现在市场上也大都使用阻燃改性 强度、高韧度、高抗冲性、耐磨抗震， 塑料。未来随着人们收入水平的不断提高，家用电器的需求量将会增长， 此外塑料综合性能的提高为其下游领域 的广泛应用提供了基础。 这将会增加对改性塑料的需求。 低成本：与其他材料相比，塑料得 益于生产效率高、密度低等优势，具有 而在汽车领域，现在汽车的保险杠、燃油箱以及各种内饰用材 更低的成本，单位体积塑料的成本仅为 料等都会使用大量的改性塑料。目前国外发达国家的汽车塑料用量 金属的十分之一左右。 比例已达10-15%；而我国各类车型汽车使用塑料也已占汽车自重的 政府政策：我国推行的“3C”强制 认证制度，对目录内产品的安全性能进 7-10%，这给改性塑料提供了巨大的发展空间。此外，汽车轻量化发 行了严格的规定，从而推动了阻燃塑料 展也会增加对改性塑料的需求。 在家用电器、IT、通讯等领域的广泛应用。 39 中国家用电器研究院创新设计中心 改性塑料技术的最新技术进展 随着科学技术的发展，现代社会对塑料材料提出了更多、更高、 更苛刻的要求。在这种情况下，一般的改性方法已不能满足人们的需要， 近几年一些新的改性技术不断问世，促进了塑料工业的发展。下面简 要介绍近几年研究开发的改性新技术： 液晶改性技术 液晶改性技术是塑料改性中较为新颖的改性手段，液晶聚合物的 出现及其特有的性能为塑料改性理论和实践又增添了新的内容。液晶 聚合物分为溶致性和热致性两大类，它具有多种优良的物理、力学和 化学性能，如高温下强度高、弹性模量高，热变形温度远高于PPS、 PSF、PEI、PEEK等工程塑料，线膨胀系数极小、尺寸稳定性好、熔体 粘度极低、成型加工性能优越、阻燃性能优异、自润滑性好、耐老化、 耐辐射性能优良等。充分利用这种高性能液晶聚合物作为塑料改性的 增强剂，是80年代发展起来，并被称为“原位复合”新技术，它改变 消费升级：随着生活水平的提高， 人们开始追求更加卓越的产品性能，要 了原有的填充、增强和共混改性的传统观念，被认为是本世纪末塑料 求家电等产品更加美观、安全、耐用， 改性的重大进展之一。原位复合是指在加工过程中液晶聚合物共混于 从而对上游的塑料行业提出更高的要 基体树脂中以其刚性棒状分子微纤增强基体树脂的改性方法。 求，要求其具有更好的加工性能、力学 性能、耐用性和安全性。 PP/LCP（液晶共聚酯，一种热致性液晶）原位复合体系较好地解 技术因素：目前世界上已经发现 1000多种聚合物，但真正有应用价值的 决了传统的玻璃纤维对PP增强存在的缺陷。最近Hogh等人对PP/LCP 只有几十种，开发新的聚合物不仅投资 原位复合体系进行了系统的研究，利用LCP在成型过程容易流动形成 巨大，而且应用前景不明朗；相反，改 性技术不仅可以提高现有聚合物的性能 高取向结构，从 而产生自增强作用，将LCP用于PP共混体系中，LCP 以适应产业的需求，同时可以降低一些 的微纤就分散于PP基体当中，形成原位复合材料体系。这种复合材料 高价工程塑料的成本，成为发展塑料工 具有较好的力学性能。 业的有效途径。 材料 弯曲模量/Gpa 弯曲强度/Gpa PP 1.68 49.6 LCP 13.10 181.2 PP/LCP 4.10 61.7 图表 PP、LCP 及PP/LCP 原位复合体系弯曲性能比较 中国家用电器研究院创新设计中心 40 从上表可以看出：PP/LCP 原位复合体系的弯曲性能比纯PP要大 得多，影响该体系的力学性能的主要因素是LCP的微纤结构在PP基体 中的分散情况。要使PP/LCP原位复合体系具有较好的力学性能，必须 保证LCP在PP基体中具有均匀的分布。 相容剂技术的进步 相容剂在塑料改性中起着表面活性剂的作用，分布于两种聚合物 的表面上，其作用为降低界面张力、增加界面层厚度、减小分散粒子 直径、阻止分散相的凝聚、稳定已形成的相形态结构。塑料改性技术 的关键是解决不同聚合物的相容性，相容性的好坏决定是否能够达到 改性的目的。相容剂技术的进步极大地推动塑料改性技术的发展。 相容剂一般分为非反应型相容剂和反应型相容剂（含有酸基型、 环氧基型、异腈酸酯基型、乙烯基型）。非反应型相容剂无特别官能基， FPR、SEBS等为此例，特别是SEBS对许多体系具有相容剂效果。反应 型相容剂在分子中有官能基，这是合金成分的一方或双方反应，因此 成型物具有相容剂功能，典型的例子有马来酸酐改性PP，乙烯2缩水 甲基丙烯酸酯等。 现在国内外许多研究机构都在致力于相容剂的研究，并不断开发 成功一些性能优良的相容剂。Polyrell公司开发了过氧化物母料，用于 PP、PE 和乙丙橡胶合金改性；Exxon公司开发的Exxelor PO 1015具有 较高和较有效的反应官能度，使其成为PA/PP共混物出色的相容剂； AmeriHass公司推出的聚戊二酰胺共聚物相容剂，对PA、PC共混物具 有相互作用，使用该相容剂后，共混物性能的均衡性优于未改性前的 各组分的性能，即共混物既具有PA的耐化学药品性和加工性，又具 有PC 的耐热性和耐冲击性能。该相容剂与PA、PC均能反应，改进了 共混物的微观结构，PA在其中为连续相。 分子复合技术 分子复合技术是将少量的棒状高分子加入到作为分散相的线性链 状高分子中，以获得高强度、高模量的聚合物。分子复合技术已进入 41 中国家用电器研究院创新设计中心 实用阶段，这是近年进步特别显著的领域，已实用的有日本丰田汽车 公司生产的尼龙6/粘土复合物、东洋纺织公司的PC 合金薄膜等。 近几年日本三菱油化公司开发的超级烯烃聚合物（SOP）也与分 子复合技术有关。在EPR系的基体中（含PE共聚物作为强固成分）， 使高结晶性和耐冲击性PP共聚物（含滑石粉）微细分散,形成分子复 合结构。SOP 在密度、弹性模量、硬度、低温冲击性能、耐热性和热 膨胀系数等各个方面都很优异。 互穿网络技术 IPN材料的研究最早是由Miller在苯乙烯2二乙烯基苯上进行的。 所谓互穿网络是指两种或两种以上的高分子链相互贯穿，相互缠结的 混合体系，通常具有两个或多个交联网络形成的微相分离结构。形成 这种人为聚合的网络结构的共混聚合物与以前的共混物、接枝共聚物 不同，各种成分聚合物交联后，其网链具有相互缠结的结构。利用IPN 技术对塑料进行改性一直是高分子材料改性的热点问题。 IPN技术以前只限于热固性树脂，高新技术的发展已经突破了这一 界限，热塑性树脂也可形成IPN结构。比较典型的例子有PU/ 丙烯酸 树脂、PU/ 聚甲醛、TPE/聚酯等。IPN已成为塑料改性的有力手段， 在改善塑料的耐冲击性能方面已获得成功应用。在用无规聚丁二烯改 性PS时，将PS进行IPN化所得到的改性材料的冲击性能超过了高抗 冲PS，下表试验数据说明了这一点。 图表 各种材料冲击性能比较材料 材料 弯曲模量/Gpa 弯曲强度/Gpa PP 1.68 49.6 LCP 13.10 181.2 PP/LCP 4.10 61.7 反应挤出技术 反应挤出技术是塑料加工中两种技术的综合,一是塑料在挤出机 内的合成和化学改性;二是对塑料进行加工和成型。反应挤出要求原 材料包含有高反应能力的官能团,而且反应进行的速度快,应在几秒 至十几分钟内完成,且应为低放热反应。反应挤出要求螺杆有较大的 中国家用电器研究院创新设计中心 42 长径比,且沿机筒长度方向可以方便地加入各种反应物和除去挥发物。 反应挤出增容大致有3种类型：共混组分官能化、加入高聚物相 容剂、加入低分子相容剂。 (1)采用已官能化的聚合物就地进行相容化。通常采用的反应官 能团是羧基、环氧基、异腈酸酯和酯酐。 (2)添加第三种高分子聚合物,它应能与共混物之一起反应,再 通过共价键或离子键起到相容化作用。 (3)采用低分子量化合物进行共聚反应或交联,形成共聚物或交 联物。 在反应挤出技术中应用最广泛的是将马来酸酐(MA)引入到各种 物质上。由于马来酸酐一方面含有C=C 双键结构,具有参与自由基和 光化学反应的能力;另一方面酸酐基团可以和含有活泼氢的一些分子 起反应,如酰胺化、酯化等。因此可利用MA中的C=C 双键的自由基 反应将其接枝到各种聚合物链上。聚合物的这种酸酐化增加了极性和 官能度,从而有了各种继续反应的能力。 近年来在聚烯烃的MA化方面有不少研究报道,而且得到了广泛 的应用,其中主要有以下几个方面: (1)借助酸酐化引入极性基团,可应用于三类聚合物:聚烯烃、 聚双烯烃和极性聚合物,如PP、PE、聚丁二烯、PVC、PA和EVA等均 可接枝MA。 (2)形成梳型支化结构。 (3)交联网络的形成。聚合物有一定量的离子交联键存在而形成 交联网络结构,使聚合物具有离聚体的性质。 (4)界面增容作用,如在PA/PP 中加入少量的PP2g2MA就可以起 到增容作用,使PP容易以微相分布到PA中。 (5)制备荧光标记聚合物。 (6)偶联作用和粘合作用。 43 中国家用电器研究院创新设计中心 2011 年家电涂料受原料涨价影 响艰难前行 近几年，在中国政府拉动内需等经济政策的刺激下，家电行业快 速发展。而作为家电装饰的必需品的粉末涂料，也跟随家电行业的上 涨趋势从而得到发展。就家电外壳涂料来说大致分为以下三种： 1、电视机，早期都是用单组分塑胶漆的，后来双组分塑胶漆成为 主流；但现在基本上都是紫外光固化涂料了。 2、洗衣机、冰箱等，一般用的都是烘烤型的粉末涂料。 3、一些小家电，如DVD，大部分都是单组分塑胶漆；热水壶、电 吹风等都是耐热涂料。 然而j9九游会官方网站，从2009年到现在原材料价格的不断上涨，也给粉末涂料价 格造成了很大波动，再加上阿克苏诺贝尔公司粉末涂料近日宣布，自 2011年3月1日起，将对其在中国市场上销售的所有粉末涂料产品价 格进行上调。这也就意味着下游的家电等产业将承受更大的成本压力。 涂料业界新型能源诞生 太阳能 涂料破茧而出 太阳能涂料主要有反射太阳能涂料和吸收太阳能涂料。反射太阳 能涂料主要用于建筑隔热，吸收则用于建筑保温和太阳能的收集和应 用。反射太阳能涂料反射太阳能涂料是通过涂层的吸收辐射比的调节 来达到降温目的。吸收辐射比是指物质吸收太阳能的吸收系数α与其 热发射系数ε之比，α/ε比值越小，降温程度越大，研究反射太阳 能涂料就是要通过对颜料和成膜物的选择来调节α/ε值。 反射太阳能涂料所用树脂除了应具备外墙涂料基料标准性能外， 还应选择耐紫外线照射性能好的树脂，丙烯酸酯树脂有很好的耐候性、 中国家用电器研究院创新设计中心 44 耐紫外线降解性和保光性，是目前外墙涂料中选用较多的一种树脂， 因为它具有很好的物理性能，涂装后表面光滑坚韧、耐水洗，具有优 良的光泽保持性，不退色、不粉化、附着力强、耐化学腐蚀，但是， 其涂层耐热性不好，受热后易发粘，导致涂层耐沾污性下降，做为反 射太阳能涂料的基料还不够理想，故选用改性的丙烯酸酯树脂。 有机硅树脂具有良好的耐热性、耐候性、保光性、抗颜料粉化性 和耐紫外线降解性，正好用于丙烯酸树脂的改性。适用于丙烯酸树脂 改性的有机硅树脂为乙氧基（或甲氧基）的有机硅低分子聚合物，此 种含有活性官能基团的有机硅低分子聚合物，可与含羟基的丙烯酸酯 树脂用溶剂法进行热缩聚反应，制成有机硅改性丙烯酸树脂，以这种 改性树脂做为反射太阳能涂料的基料效果好。 反射太阳能涂料中的颜填料的作用是增加对光线及辐射源的反射 作用。对于颜料来说，其反射作用是指颜料散射入射光的能力。由于 颜色是影响反射的一个重要因素，所以一般高反射涂层均为白色。光 在白色颜料中的反射可高达99%以上。入射光进入颜料颗粒的界面之 后，经多次的反射，总反射率可达99%。但是颜料被分散到漆基中， 则部分光线被漆基吸收。被吸收的这部分光线取决于颜料与漆基的折 射指数的差值，差值越大则被吸收的光线越少也就是颜料与漆基的折 射指数的差值越大则反射光线越强。颜料的折射指数比漆基的折射指 数大而引起的反射属于菲涅型反射，表示用于折射指数为1.5的树脂 中菲涅耳反射率随颜料折射指数变化的情况。 反射能力是随颜料折射指数的增加而急剧地增加。在白色颜料中， 金红石型二氧化钛折射指数最高。当颜料颗粒的直径与入射光波的比 例(d/λ) 为0.1-10 时，则颜料表现为菲涅耳型反射，将这种反射调 节好对制射太阳能涂料是有益的。选定原材料后，再依据需要确 定颜填料的体积浓度，当颜填料体积浓度为25%或更小时，漆膜呈现 高光泽表面属镜面反射。若颜料的体积浓度较高，反向则接近漫反射。 当颜料的体积浓度为临界体积浓度时，即表示有足够的树脂固定颜料 粒子。临界体积浓度的值随着颜粒形状的大小、粒子分布、树脂对其 的润湿能力大小而变。试验当超临界体积浓度时，虽有利于抗紫外线 辐射但涂膜机械性能下降，增加施工困难。通过试验拟定，如以氧化 锌为颜料，硅丙树脂液为基料，配制反射太阳能涂料的颜基比为3:1 或4:1为好。 45 中国家用电器研究院创新设计中心 趋势前沿 中国家用电器研究院创新设计中心 46 高端家电：消费需求升级 技术 为导向发展 消费者需求提升，促进企业开发高端家电。同时，高端家电创新 提升也不断满足和引导消费需求。 4万元的电视机、1万元的冰箱以及6000元的洗衣机，这些价格 高昂的高端家电产品究竟有多大的市场空间?在第二届高端家电“红 顶奖”颁奖盛典上，中国家电网发布的《2010～2011年度中国家电 高端市场消费者调查报告》(以下简称《报告》)给出的调查结果显示， 超过九成的人两三年内有购买高端家电的打算，其中半年内打算购买 高端家电的占27.05%，另有35.14%的人打算一年内购买。中国家 用电器协会秘书长徐东生表示：“这几年，居民购买力和消费水平快 速增长，家电产品已经进入更新换代高峰时期，为市场提供了很好的 消费环境。” 那么，高端家电的消费需求和发展方向有什么新的变化和趋势? 消费需求：不断升级 随着人们生活品质及审美水平的提升，消费者已经不仅仅满足于 传统家电基本的使用功能，具有“高科技技术含量、人性化功能及时 尚外观设计”的高端家电产品消费需求呈上升趋势。为了解高端家电 消费需求，2010年12月底，中国家电网委托市场调查公司美兰德在 大连、上海、广州、北京和重庆五个一线名消费者高端家 电消费情况进行调查。调查结果显示，仅有0.75%的人认为高端家电 价格太贵，会优先考虑购买普通家电。城市消费群体呈现出年轻化、 个性化特点，消费者购买高端家电的主要原因为家电更新换代、新居 装修和新婚。 调查结果表明，消费者选购高端家电时倾向于品牌口碑好、节能 环保的产品，多数人倾向于中档价格的产品并且主要在传统渠道购买。 47 中国家用电器研究院创新设计中心 倾向一：品牌口碑好。《报告》公布的调查结果显示，在消费者 心目中高端家电产品应具备的几个特点中，品牌口碑好以78.17%排 名第一。在实际购买中，73.45%的消费者最看重品牌因素。《报告》 显示，各品类产品中，消费者优先选购的高端品牌，大品牌占据了所 有品类前三名：索尼、夏普和三星为消费者首选的电视机品牌;海尔、 西门子和美的为消费者首选的冰箱品牌;海尔、西门子和三星为消费 者首选的洗衣机品牌。此外，空调前三名为格力、美的和海尔;吸油 烟机前三名为方太、西门子和老板;燃气、电热水器前三名为海尔、 A.O. 史密斯和西门子;太阳能热水器前三名为海尔、皇明和太阳雨; 微波炉前三名为格兰仕、美的和松下。可见口碑好的品牌在消费者心 目中占据了重要地位。 对此，中国家电网主编吕盛华说：“大品牌向来是产品技术进步、 产业升级转型的引领者，尤其在高端家电领域，产品技术含量、品质、 功能和外观设计方面的水平处于行业前端。此外，高端家电产品必然 要有高端品牌作为支撑，高端的品牌形象拉力作用在终端销售中不容 忽视。” 倾向二：节能环保。经过几年的宣传，节能环保理念已经深入人 心。调查结果表明，70.07%的消费者认为，高端家电产品应具备节 能环保的特点。对于冰箱、洗衣机、空调和太阳能热水器四类产品， 消费者在实际购买时，最注重的因素是节能环保。此外，在购买燃气、 电热水器时最注重的因素中，节能环保以1.32%的微弱差距排在 安全之后。而其他产品中，消费者实际购买时最注重的因素是：电视 机为支持高清播放，吸油烟机为吸力，微波炉为消毒。 倾向三：中档价格。随着人们生活水平的提高，价格已不再是消 费者购买商品时考虑的首要因素。调查结果显示，中档价格的高端家 电最受欢迎。在各类产品中，实际购买时， 79.13%的人选择售价在 5001～12000元的电视机;60.92%的人选择售价在4001～7000元 的冰箱;60.89%的人选择4001～6000元的洗衣机;79.66%的人选 择3001～5000元的空调;46.65%的人选择售价在3001～5000元的 吸油烟机。 倾向四：选择传统渠道购买。调查结果显示，选择传统渠道购买

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