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变压器绝缘材料行业上、下游产业链分析

第一节 上游行业发展状况分析

变压器绝缘材料有聚酰亚胺、聚芳酰胺、聚芳砜、聚苯硫醚等。

一、耐高温聚酰亚胺发展状况

聚酰亚胺(PI)是耐高温聚合物,在550℃能短期保持主要的物理性能,能长期在接近330℃下使用。在耐高温的工程塑料中,它是最有价值的品种之一。它具有优良的尺寸和氧化稳定性、耐化学药品性和耐辐射性能,以及良好的韧性和柔软性。可广泛用于航空/航天、电气/电子、机车、汽车、精密机械和自动办公机械等领域。

由于聚酰亚胺分子中具有十分稳定的芳杂环结构,使其体现出其他高分子材料所无法比拟的优异性能:耐温和低温性,由联苯二酐和对苯二胺合成的PI,热分解温度可达600℃,是迄今为止聚合物中热稳定性较高的品种之一。在如此温度下,短时间基本上可以保持原有物理性能。可以在333℃以下长期使用,另外在-269℃下仍不会脆裂;机械强度高,均苯型PI薄膜的抗拉强度可以达到170MPa,而联苯型可以达到400MPa,随着温度升高,变化很小;耐辐射性好;介电性能优异;化学性质稳定,对酸、碱很稳定;另外,PI抗蠕变能力强,摩擦性能优良。2003年全球消费聚酰亚胺约3.5万吨,主要生产厂家约50余家。目前,美国、西欧和日本的消费量已超过2万吨/年,其中美国为1.3万吨/年,预计2004年,美国、西欧和日本的消费量将达到2.7万吨/年。美国有14家、西欧有11家、日本有13家生产厂生产PI。此外,俄罗斯、中国、印度、韩国、马来西亚和我国台湾均少量生产和消费PI。聚醚酰亚胺(Ulterm)约占美国PI需求量的70%,因其性能和加工特性较好,有与聚醚砜、聚苯硫醚和其他芳族PI竞争的倾向。预计全球未来几年对聚酰亚胺的需求将以年均10%左右的速度递增。

我国几乎与世界同步开始聚酰亚胺的研制与开发,现已基本形成开发研究格局,研发了PI几大品种,如均苯型、偏酐型、联苯二酐型、双酚A二酐型、单醚酐型、酮酐型等,并得到初步应用。现生产厂家有近20家,生产能力已超过800吨/年。2002年PI薄膜市场走强,生产能力已达750吨/年,2003年6家生产厂将新增能力共400吨/年,生产厂家扩大到26家。4家厂家薄膜有出口,加上覆铜箔出口,全国出口量近70吨/年。现主要生产厂家有上海合成树脂研究所、常熟航天绝缘材料厂、宝应亚宝绝缘材料厂、西北化工研究院、四川大学实验厂等。2001年国内产量约为400吨左右。我国在PI模塑料方面近年也发展较快,上海合成树脂研究所研制了多种产品,西北化工研究院生产双马来酰亚胺,吉林长春应化所、吉林高科公司生产联苯型PI模塑料。

我国在许多品种上与国外产品相比,在价格上有很大的竞争优势,因此我国电绝缘薄膜市场基本上由国内产品所占领,而且国内已经开始向国外出口产品,如西北化工研究院每年向欧洲出口30吨双马来亚酰胺,上海合成树脂研究所等每年也有少量产品出口。

目前,热塑性聚酰亚胺主要用于汽车发动机部件、油泵和气泵盖、电子/电器仪表用高温插座、连接器、印刷线路板和计算机硬盘、集成电路晶片载流子、飞机内部载货系统等。

聚酰亚胺品种很多,但是目前主要品种有聚醚酰亚胺(PEI)、聚酰胺-酰亚胺(PAI)和双马来酰亚胺(BMI)等。PEI目前开发趋势是引入对苯二胺结构或与其他工程塑料组成合金,提高其耐热性,或与聚碳酸酯、聚酰胺等工程塑料组成合金提高其机械强度;PAI是高强度的聚酰亚胺品种,目前发展趋势是增强改性,以及同其他塑料合金化;BMI是以马来酰亚胺为活性基的双官能团化合物,具有与典型热固性树脂相似的流动性和可模塑性,与环氧树脂的加工与成型基本相同,是目前国内研发的热点。为了提高聚酰亚胺应用性能,聚酰亚胺改性与复合材料的开发与应用成为今后相当长时间内聚酰亚胺的研究与开发热点,如聚均苯酰亚胺用石墨或聚四氟乙烯填充后,可以明显降低摩擦系数,用于汽车止推垫圈、高温刹车片、挡风玻璃刮水器,飞机的气体透平发动机用轴承、轴衬和垫圈;聚酰亚胺添加玻璃纤维或硼纤维后,被称为超强级工程塑料,用于制备喷射发动机结构部件;含硅聚酰亚胺,可以赋于材料良好溶解性、透气性、抗冲击性、耐候性、粘合性;另外还有含氟聚酰亚胺等。

由常州广成新型塑料有限公司提供研究资金支持、南京工业大学进行研发的一种尖端材料热塑性聚酰亚胺开发成功。这种特殊工程塑料的问世结束了我国该类产品长期依赖进口的局面,填补了国内空白。该热塑性聚酰亚胺不仅具有优异的力学性能、介电性能及耐热、耐腐、耐磨等特点,还克服了大多数聚酰亚胺不溶和难以加工的缺陷,表现出良好的热加工特性,能采用热模压、挤出和注射方法成型,可与碳纤维、玻璃纤维、聚四氟乙烯、石墨等复合,进一步提高材料的拉伸、自润滑耐磨等性能。该材料既可制成薄膜,也可模塑成型为管材、棒材,以及复杂结构的精密部件,因此是一种在特定条件下可替代金属、陶瓷、热固性树脂、低温热塑性塑料和难加工聚酰亚胺的理想材料。目前,该技术已经完全实现产业化,并形成了200吨/年的装置能力,所生产的热塑性聚酰亚胺产品可用于汽车和飞行器发动机、通讯仪器、建筑机械、工业机械、商用设备、电子电器和微电子、分析和医疗设备以及传输和纺织设备等领域,将促进我国化工产品的升级换代,从而提高市场竞争力。

我国聚酰亚胺主要随国防工业发展而得以快速发展,在某些领域的研究与应用已达到世界水平。与国外先进国家的差距,主要体现在规模小,目前国内最大生产装置为100吨/年,国外发达国家基本上是千吨级规模;我国产品质量差,性能不稳定,影响应用;产品精细化程度不够,品种少,目前主要以聚均苯四甲酰亚胺薄膜等为主,应用领域也主要是薄膜和模塑料,而国外制品品种繁多,如薄膜、模塑件、涂料、粘合剂、瓷漆、泡沫和纤维等。我国应在开发好现有品种的同时,大力发展聚醚酰亚胺、聚联苯四甲酰亚胺、热塑性聚酰亚胺和聚双马来酰亚胺等用量较大的主要树脂品种。

二、聚苯硫醚发展状况

在20世纪70年代,上海华东化工学院、上海合成树脂研究所、天津合成材料研究所、广州化工研究院、四川大学等单位对聚苯硫醚进行了生产与应用的研究开发工作,从小试开始到千克级扩试,再到吨位级中试至百吨级试产,大大小小先后上了数十套生产装置,耗资数以亿计。但因为在原料精制、聚合工艺、产物后回收、生产成本、产品开发及工程放大等方面有很多关键技术没有取得突破,而陆续废弃或只能小批量生产。其中研究最早和最有实力的单位是四川大学材料研究所,取得多项国家专利。四川大学早年着重研究传统的硫化钠路线,后又研究了硫磺溶液法合成路线。20世纪80年代后半期,主要是在四川地区的一些中小企业,以川大技术为基础建设了一批多为年产几十t规模的小装置,生产低分子量的涂料级聚苯硫醚树脂。四川特种工程塑料厂(原自贡化学试剂厂)与四川大学合作,由国家投资于1990~1991年建成年产150t聚苯硫醚工业化试验装置,生产交联型注塑级树脂。但由于工艺技术不完善,产品缺乏竞争力,这些小装置实际上并未能正常运转。

2001年,四川华拓科技有限公司在取得加压法合成高分子量聚苯硫醚树脂中试成果基础上,建成了我国首套千吨级加压法年产1420t聚苯硫醚线型高分子量树脂生产装置,产品各项技术指标达到了国际水准,其中一些技术指标处于领先水平。现已申报7项国家发明专利技术,拥有多项自主知识产权,并在此基础上组建了四川得阳科技股份有限公司。这套装置的建成投产,使我国成为世界上继美国、日本、德国之后第4个实现聚苯硫醚产业化的国家,为实现我国大规模工业化生产奠定了基础。目前国内聚苯硫醚的主要生产厂家有四川得阳科技股份有限公司、天津合成材料工业研究所、四川长寿化工总厂、广州化工研究院、广州化学试剂厂、四川特种工程塑料厂、北京化工研究院等,除四川得阳公司外,绝大多数厂家生产规模较小。

聚苯硫醚热成型新工艺:

美国Magee塑料公司开发出新的热成型工艺,拓宽了聚苯硫醚(PPS)新用途。Magee塑料公司利用Ticona公司的Fortron(r)牌可热成型的聚苯硫醚(PPS)树脂制成了Ensinger/PennFibre1/8英寸聚苯硫醚薄板材。Fortron(r)牌可热成型的PPS树脂可制成多种性能级别的板材,其特点是具有较高的强度/重量比,连续使用最高温度可达232℃。Magee塑料公司已完成Ensinger/PennFibre1/8英寸聚苯硫醚薄板的商业应用,该公司下一步将使用聚苯硫醚薄板替代酚醛-聚氟乙烯塑料制造飞机舱板。还将进一步考查聚苯硫醚薄板材料在需要耐腐蚀和阻燃环境下大面积构件的使用情况,包括客机、列车内箱板和化学储罐内衬里等应用场合。

Magee公司不仅销售Ensinger/PennFibre可热成型PPS薄板,还可提供5种厚度在0.25~6.3mm及宽度122cm板材及卷材。

第二节 下游产业发展情况分析

变压器绝缘材料就是专用于变压器的,下游为变压器生产行业

据中国电器工业协会统计,2006年变压器产量达到73645万千伏安,8000kVA以上容量变压器的产量达到27195万千伏安,是上年全产量的1.7倍,500kV及以上变压器产量达到8328万千伏安;SF6/550kV全封闭组合电器产量为上年同期的两倍;高压断路器产量比上年同期增长20%。2007年全国变压器产量为90000万千伏安,与2006年同期相比增长22.2%,再创历史新高。


1997-2007年中国变压器产量  单位:万千伏安

目前,我国电子变压器生产呈现以下特点:

1、中频变压器产量大、价格低,并以出口为主,出口带动其快速发展。目前我国电子系统内企业中频变压器的行业平均价格为0.626元/只,但多数企业的平均出厂价在0.20~0.30元/只之间,高者在1元/只左右。

由于产品主要是出口,其价格也完全是由国际市场决定。

随着数字音频电子产品的日益普及和更广泛地采用集成电路,新款式彩电已不再使用音频变压器,音频变压器市场份额在不断下降。

2、电源变压器市场需求旺盛。电源变压器是劳动密集型产品,并以用户定制生产为主,近几年来国内外市场需求旺盛,成为发展迅速的热门产品。据统计,近年我国台湾省电源变压器的生产预计增长50%,香港地区将增长20%,而印度将增长25%。通信、计算机、消费类电子产品是其三大主力市场,其中通信需求的增长将起很大的推动作用,现全球电源变压器年需求已超过百亿美元,并向表面安装、高功率和高压方面发展。

日本LCD和CD用的6×6.6×3.5mm,游戏机和调谐器用的2.6×5×277mm系列表面安装电源变压器,生产仍向低劳动成本地区转移,给国内生产发展带来了良好机遇。

3、回扫变压器生产过剩。目前,全球彩色电视接收机需求下降已严重地影响了亚洲回扫变压器产量。我国台湾回扫变压器现大约有6家制造商,而绝大部分已将生产基地转移到祖国大陆。

由于回扫变压器是一个劳动密集型产品,要在台湾生产是较困难的,加之LCD监视器不用回扫变压器,而其发展正在领先于CRT监视器,因此,大陆企业开始生产LCD监视器用的变换器。台湾回扫变压器产品的发展注重两方面工作:

一是开发短颈CRT用的小型回扫变压器;

二是增强质量意识,大部分制造商已将获得UL、CSA、VDE、CE、EMI和TCO之类认证作为提高产品质量的一个主要目标。

目前,日本回扫变压器已呈现供应过剩情况,主要原因是由于日本公司的中国工厂供应过量。随着大量投资进入中国大陆的回扫变压器企业,供应过剩形势还将继续,预计这一形势还将持续一个时期。

由于传统的电视接收机和PC机监视器用的回扫变压器价格下降,日本制造商正致力于增值产品生产,如投影电视用的回扫变压器。为了避免价格竞争,大多数厂商已转向高档产品市场,如日本媒体电子公司已将重点转向HDTV接收机和高分辨率监视器用的高档回扫变压器。制造商为保持其国际竞争力,正在积极利用其技术优质开发高档产品。JVC公司已开发了一种综合高压设计技术和控制电路的回扫变压器,从而改变了产品性能,同时又降低了生产成本。如HRCM11是一种用于脉冲宽带调制系统的双聚焦型回扫变压器,它装有高压控制电路,其水平扫描频率高达120kHz。

在PC监视器市场上,日立公司已推出了用于CAD/CAM领域的超高分辨率监视器用的回扫变压器,其水平扫描频率达130kHz,采用一个以聚焦电位器进行动态聚焦调制。大多数公司将研制目标放在开发低损耗回扫变压器方面,以供节能电视接收机使用,为此取代回扫变压器中传统绕线圈的技术开发工作也正在进行之中。

 

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