5G時代要來了!
5G時代的來臨意味著什么?
僅僅是速度的提升嗎?
可以明確的告訴你
5G是大數據時代
是全面多領域的變革!
昨日,“工信部將發放5G商用牌照”消息一出,5G概念股集體暴漲。搜料網簡單分析了:萬億級5G市場,塑料企業如何搶占先機?
據預測,到2035年,單單5G行業鏈就將達到3.5萬億美元經濟輸出,并將創造2200萬個工作崗位。5G將為全球多個行業的銷售活動創造達12.3萬億美元的價值,這將占據全球總銷售活動的4%的價值!
5G材料的塑料應用主要有:增強型移動寬帶(天線、基站、智能終端);物聯網通訊(智能穿戴,物流);高可靠低延時通訊(車聯網)。
極佳的高頻PCB印刷電路板材料 --聚四氟乙烯(PTFE)
高頻PCB印刷電路板對材料性能要求包括介電常數必須小而且很穩定、與銅箔的熱膨脹系數盡量一致。
同時吸水性要低,否則受潮時會影響介電常數與介質損耗。另外耐熱性、抗化學性、沖擊強度、剝離強度等亦必須良好。
熱塑性材料聚四氟乙烯(PTFE)具有耐高溫特點,使用工作溫度達250℃。在較寬頻率范圍內的介電常數和介電損耗都很低,而且擊穿電壓、體積電阻率和耐電弧性都較高,是理想的PCB板材料。
PTFE還可通過各種形式的填料如玻璃纖維或陶瓷材料加固增強及可改善材料的熱膨脹系數,材料兼具PTFE材料本身具有的低的溫度特性和電氣特性,非常適合于高頻毫米波多層板的應用。
*聚四氟乙烯(PTFE)生產廠家
1.美國科慕
官網:www.chemours.com
品牌:TEFLON
美國科慕于2015年7月1日在紐約證券交易所上市。科慕公司創建于杜邦公司高性能化學品業務平臺之上,并繼承了杜邦一系列先進技術和市場體系,尤其是在鈦白科技、氟產品和特殊化學品領域,占據全球市場領導地位。
特氟龍(Teflon)是杜邦公司使用在其一系列氟聚合物產品上的注冊商標。是在Jackson實驗室由RoyJ.Plunkett博士發明的制造的。
2.大金氟化工
官網:www.daikinchem.com.cn
品牌:POLYFLON
大金氟化工(中國)有限公司是由日本大金工業株式會社、大金(中國)投資有限公司、日本三井物產株式會社、三井物產(中國)有限公司共同出資成立。
POLYFLONPTFE-F(分散樹脂)具有優秀的耐熱性、耐化學品性、電氣特性、不粘性。是適用于糊狀擠出成型的粉末樹脂材料。主要用于管子、電線、薄膜、生料帶等制品。因PTFE樹脂優異的性能,在汽車、半導體、化工設備以及紡織、食品等領域被廣泛應用。
官網:www.solvay.cn
品牌:ALGOFLON
索爾維于1863年由比利時化學家歐內斯特·索爾維創立。索爾維集團的產品被廣泛應用于各行業領域,旗下90%的銷售產品位居全球前三甲。索爾維在稀土、白炭黑、工程塑料、聚酰胺和中間體、香料及功能化學品、基礎化學品、特殊化學品、特種聚合物、新興生物化學等業務領域占據重要地位。集團2015年全球銷售額達124億歐元。
Algoflon®PTFE(聚四氟乙烯)是一系列全氟化聚合物,可提供:化學惰性,出色的耐溫性,極低的摩擦系數,卓越的脫模性和防水性,出色的耐熱性
手機天線的新寵 --LCP液晶聚合物
作為無線通信的重要一環,天線技術革新是推動無線連接發展的關鍵動力。隨著5G的逼近和物聯網時代的規模部署,天線在5G網絡中的作用將越來越重要,發展前景亦一片大好。
就目前而言,手機天線軟板基材主要是PI,但鑒于PI基材介電常數和損耗因子較大,且吸潮性較大、高頻傳輸損耗嚴重及結構特性較差,令其未能很好地滿足5G對材料性能的需求。
隨著5G科技的到來,LCP(工業化液晶聚合物)成為一種理想天線材料。它是80年代初期發展起來的一種新型高性能特種工程塑料,在熔融態時一般呈現液晶性。
LCP具有超卓的電絕緣性能,其介電強度高過一般工程塑料,耐電弧性良好。即使連續使用溫度200~300℃,也不會影響其電性能。間斷使用溫度更高達316℃左右!
相比PI,LCP材料介質損耗與導體損耗更小,且更具靈活性和密封性,因而在制造高頻器件應用方面前景可觀。隨著4G向高頻高速的5G網絡邁進,LCP也有望成為替代PI的新軟板工藝。
住友作為LCP樹脂主要生產商之一,就表示看好LCP樹脂在5G時代的關鍵應用,相信未來LCP的應用會越來越重要。
*LCP液晶聚合物生產廠家
1.塞拉尼斯(Celanese)
官網:www.celanese.com
牌號:Vectra和Zenite
塞拉尼斯在Gordon、Calundann等人的研究成果上進一步改進,于1985年開始生產以HBA/HNA主鏈的Ⅱ型LCP,牌號為Vectra,經過多年的發展,已不是單純的Ⅱ型LCP,而是覆蓋I型、Ⅱ型、Ⅲ型LCP的龐大系列。
后來,塞拉尼斯旗下的工程聚合物部門成立Ticona(泰科納)公司,承繼了這一品牌,并成為全球最大的LCP生產商。
而Zenite系列是原杜邦產品,于2010年5月份被塞拉尼斯收購,歸到泰科納業務范疇內。這里值得注意的是,Eastman公司于二十世紀末推出的牌號為Titan的LCP,于2003年轉讓給杜邦,被并入Zenite系列。
2.索爾維
官網:www.solvay.cn
牌號:Xydar
美國Carborundum公司最早在1970年申請了以HBA/BP/TPA為主鏈的I型LCP的發明專利,并于1972年宣布商業化生產(牌號EKKcel)。
后來美國Dartco公司得到Carborundum公司生產許可,于1984年推出以Xydar為牌號的LCP產品并得到市場的認可,商業化Xydar中的對苯二酚換成了聯苯二酚(BP)。
再后來1988年Dartco公司將Xydar轉讓給Amoco(阿莫科)公司,阿莫科又于1998年被BP公司收購。
后來BP這一業務被美國Solvay公司收購成為SolvayAdvancedPolymers(索爾維先進聚合物)公司,Xydar也成為其產品。
有部分資料提到,新日本石油化學株式會社(中文簡稱日石化學,英文簡稱是JXTG)也有LCP供應。這個是對的,但日石化學官網中有聲明其產品是索爾維專利,因此本文不再單獨介紹日石化的LCP產品。
3.日本寶理
官網:www.polyplastics.com
日本寶理從1985年開始進口銷售LCP,1996年建立日本富士工廠,其具備年產2800噸的LCP聚合物生產線,經過幾次擴產,目前其年產能力已達15000噸。
寶理官網的資料顯示,它的兩大股東分別是株式會社大賽璐(占股55%)和塞拉尼斯(占股45%),結合相關資料所提到1996年寶理生產的LCP是Vectra牌號產品,可猜測寶理的LAPEROS系列和塞拉尼斯的Xydar系列有較大的聯系。
4.住友化學
官網:www.sumitomo-chem.co.jp
牌號:Sumikasuper
日本住友化學早年也從美國Carborundum公司引進技術,經過多年的研發,形成了自己的一些特點,如在高分子鏈中加入部分間苯二甲酸結構等。
住友化學1986年開始生產以Ekonol為牌號LCP材料,2001年又生產以Sumikasuper(主要在日本國內銷售)為牌號的LCP材料。目前在其官網產品中只看到Sumikasuper系列的LCP。
5.三菱化學
官網:www.m-chemical.co.jp
牌號:Novaccurate
日本三菱化學的NovaccurateLCP有三種基本樹脂(E322、E335、E345),其中30%的玻璃填充化合物提供464-545華氏度的HDT。
5G手機天線材料后起之秀 --MPI改性聚酰亞胺
LCP作為手機天線材料,雖然優點多多,但在實際應用中,也面臨不少挑戰。
據外媒報道,分析師郭明錤在其一份有關2019年新iPhone的報告指出,鑒于Apple對LCP原材料供貨商議價力較低及新LCP軟板供貨商不足等因素,2019年蘋果手機將會結合LCP和最新的MPI(ModifiedPI)技術,以迎合和推進5G技術。
那么MPI又是什么呢?ModifiedPI其實是配方經過改進的聚酰亞胺天線。MPI作為非結晶性材料,操作溫度寬、在低溫壓合銅箔下容易操作,表面能夠容易與銅相接,因此,未來MPI材料也可能成為5G設備一大受歡迎材料。
電磁波穿透天線罩 --透波復合材料
由于5G天線遵循MIMO(Multiple-InputMultiple-Output)概念,意思是多輸入多輸出,這意味著一個基站內可安裝多個天線,而這些天線的尺寸又很小,需要天線罩的保護。
天線罩要具有良好的電磁波穿透特性,機械性能上要能經受外部惡劣環境的侵蝕如暴風雨、冰雪、沙塵以及太陽輻射等。
在材料要求方面,要求在工作頻率下的介電常數和損耗角正切要低,及要有足夠的機械強度。
一般而言,充氣天線罩常用涂有海帕龍橡膠或氯丁橡膠的聚酯纖維薄膜;剛性天線罩用玻璃纖維增強塑料;夾層結構中的夾心多用蜂窩狀芯子或泡沫塑料。
而在5G趨勢下,性能優越的復合材料成為備受歡迎的天線外罩材料。復合材料能起到絕緣防腐、防雷、抗干擾、經久耐用等作用,而且透波效果非常好。
透波復合材料由增強纖維和樹脂基體構成,通常,增強材料的力學性能和介電特性均優于樹脂基體,故此復合材料的透波性能主要取決于樹脂基體的性能。
因此,選擇具有優良電性能的樹脂基體至關重要,同時樹脂在復合材料中也起膠粘劑的作用,是決定復合材料耐熱性的基本成分。
樹脂基體主要選擇包括:傳統的不飽和聚酯樹脂(UP)、環氧樹脂(EP)、改性酚醛樹脂(PF)以及近年來開始研究和應用的氰酸酯樹脂(CE)、有機硅樹脂、雙馬來酰亞胺樹脂(BMI)、聚酰亞胺(PI)、聚四氟乙烯(PTFE)等新型耐高溫樹脂。
理想的5G設備導熱散熱材料 --石墨烯
高頻率、硬件零部件的升級以及聯網設備及天線數量的成倍增長,設備與設備之間及設備本身內部的電磁干擾無處不在,電磁干擾和電磁輻射對電子設備的危害也日益嚴重。
與此同時,伴隨著電子產品的更新升級,設備的功耗不斷增大,發熱量也隨之快速上升。
未來高頻率高功率電子產品要著力解決其產生的電磁輻射和熱。
為此,電子產品在設計時將會加入越來越多的電磁屏蔽及導熱器件。因此電磁屏蔽和散熱材料及器件的作用將愈發重要,未來需求也將持續增長。
以導熱石墨烯為例,5G手機有望在更多關鍵零部件部位采用定制化導熱石墨烯方案,同時復合型和多層高導熱膜由于具備更優的散熱效果而將會被更多采用。
從4G通訊到5G通訊的轉變是一場技術的革新,同時也伴隨著材料領域內的性能升級與產品換代。關鍵材料正在成為5G全球爭奪戰的核心。