导热塑料市场和应用 调研报告...
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导热塑料市场和应用 调研报告
简版
2014年Thermally Conductive Plastic Research Report
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挤出成型工艺示意图
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导热塑料Thermally Conductive Plastics是利用导热填料对高分子基体材料进行均匀填充
的一种复合材料。
导热塑料基本概念
合成型导热塑料 合成具有高导热系数的聚合物，如具有完整结晶、通过声子实现导热的聚合物
通过高导热填料粒子、纤维、层片等对聚合物进行填充
导热绝缘塑料
导热导电塑料
导热系数不高，1.5W/m.k 左右
主要填料 包括金属氧化物 Al2O3、MgO、SiO2，金属氮化物 AlN、Si3N4、BN 及 SiC 、B4C3等
导热系数可以做到5.0W/m.k 或更高
主要填料包括金属粉/ 纤维、石墨、碳纤维、CNT、石墨烯等
散热均匀，避免灼热点，减少零件因高温造成的局部变形
重量轻，比铝材轻40-50%
成型加工方便，无需二次加工
产品设计自由度高
填充型导热塑料
导热塑料
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导热塑料分类
时间
导热能力
2009 2010 2011 2012 2013
10W/m.K
20W/m.K
PA6PC ABS PC+A
BS
PA6+GF
PC+GF
PA66
PBT
PA6+GrF
PBT+GrF
ABS+PC+GrF
PC+GrF
ABS+PC+GF
PA6+GrF+Al2O3
PA6 + GrF + c-BN
PBT + GrF + c-BN
PBT + GrF +RB
GF : Glass FiberGrF : Graphene FiberBN : c-BN ;h-BNRB : Rubber
Si : Silicone
导热非绝缘
导热绝缘
PEEK + GrF + c-BN
PEEK+GrF
5
导热塑料发展趋势
• 金属填料是靠电子运动进行导热
• 非金属填料主要依靠声子导热，其热能扩散速率主要取决于邻近原子或结合基团的振动
金属填料是靠电子运动进行导热 非金属填料主要依靠声子导热，其热能扩散速
率主要取决于邻近原子或结合基团的振动
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导热塑料导热机理
• 材料导热系数高于某阀值，温差主要与冷端对流情况有关（对流主导），较低导热系数的塑
料可以取代金属散热而不会显著增加温度；
• 材料导热系数低于某阀值，温差主要被材料的导热系数所限制（传导主导）。
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导热塑料导热机理
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导热塑料生产公司基体材料 美国 荷兰 日本 韩国 中东
PPRTP CompanyCool Polymers
Idemitsu Kosan LG SABIC
PPSRTP CompanyCool Polymers
Idemitsu Kosan, DIC, TORAY, TOSOH, Sumitomo Corporation, Polyplastic, Yamashita Materials
LG SABIC
PPA Cool Polymers Idemitsu Kosan SABIC
PARTP CompanyCool Polymers
DSM Sumitomo Corporation, UNITIKA, DAICEL, UBE SABIC
PCRTP CompanyCool Polymers
Teijin Limited, Sumitomo Corporation, Polyplastic, Yamashita Materials
LG
LCP Cool Polymers Polyplastic, Sumitomo Corporation
PBT RTP Company Polyplastic, Mitsubishi, DAICEL LG
PET RTP Company Kaneka, Yamashita Materials, DAICEL LG
TPE Cool Polymers
HDPE RTP Company
PEI RTP Company
PES RTP Company
PEEK RTP Company
ABS Cool Polymers DAICEL
来源：工研院IEK
DSM和Sabic市场占有率最大，2011年分别占
57.1%和20%
2011年各公司市场占比
降低电池表面温度，提高安全性
延长电池寿命
缩短电池充电时间
减轻 LED 灯重量，提高安全性
降低 LED 灯温度，提高灯光质量，延长灯的寿命
更加环保低碳
降低外壳表面温度，提高舒适性和安全性
延长工具使用寿命
降低骨架温度，提高可靠性
延长使用寿命
电池外壳
LED 灯罩
电动工具外壳
马达线圈骨架
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导热塑料典型的产品应用领域
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导热材料市场现状及预测
智能手机和平板市场 太阳能及电动车电源模组 其它 LED照明
2020 $300 $170 $530.00 $3,800.00
2013 $100 $28 $172.00 $1,500.00
$0
$1,000
$2,000
$3,000
$4,000
$5,000
$6,000
市场容量（百万美元）
来源：Lux research, Inc.
导热塑料的市场容量占导热材
料总体的比重增长迅速，预计
2020年将从2013年的16%增
至40%；
2013年导热材料市场总量为
$18亿美元，预计到2020年将
增加到$48亿美元。
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导热塑料市场现状及预测市场容量
（百万美元） LED散热片
LED热传导材料
智能手机热传导材料
太阳能微逆变器辅助散热片
汽车LED散热片
汽车 LED热传导材料
平板热传导材料
HEV/EV热传导材料
•导热塑料的市场容量2013年总计为$280 million，预计到2020年达到$1.9 billion ，年复合
增长率大于31%；
•LED行业占整体导热塑料行业的比重较大，将是导热塑料行业的主要驱动力。
来源：Lux research, Inc.
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LED 照明爆发性增长，催生导热塑料市场：据预测，全球LED 照明进入爆发性增长期。LED
导热塑料和光扩散树脂在生产效率（成型周期缩短20-50%）、安全性（天生绝缘优势）、
透光性（透光率90%的情况下雾度超过85%），成本（生产实际成本低于铝合金灯杯）等方
面均超越了传统材料，未来将实现对铝材和玻璃的替代。以2015年导热塑料对LED 铝合金
30%的替代率、平均价格150 元/公斤计算，导热塑料市场规模将达100 亿元/年。
LED行业导热塑料市场规模
2012 2013 2014 2015
LED灯泡产量（百万只） 1004 2244 4421 7980
导热塑料对铝合金替代率 5% 10% 20% 30%
导热塑料价格（元/kg） 200 150 150 150
市场容量（亿元） 5.02 16.83 64 180
来源：国金证券研究所
导热塑料市场容量预测
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浇注铝散热器 导热工程塑料
导热率 比较高 相对金属较低
散热效果 相当好 略低于铝散热器
绝缘性能 不绝缘 极好的绝缘
加工方式 压铸、浇铸、拉丝、电镀 注塑成型
加工温度 >500 度 >250 度
二次加工 需要 不需要
重量 中等 比铝轻 40%-50%
来源：国金证券研究所导热塑料与铝散热器比较
导热塑料与铝在实际应用中的散热效果比较
导热塑料与铝性能比较
材料 热导率(W/m.k) T led(℃) T substrate(℃)
铝 160 47.5 42.3
DSM公司TC501 材料 12 54.1 39.4
COOL POLYMER公司E3605 材料 6 58.4 40.7
银禧科技 PA640G 6 59.1 40.2
来源：国金证券研究所
采用导热塑料进行LED灯具的生产，能够有效降低全生产周期的系统成本，提升厂家的生产效
率和竞争力。尤其是随着LED照明应用的逐步成熟和市场规模持续扩大，规模化竞争成必然趋
势，使用有机导热塑料进行散热器生产，规模效应显著。
（说明：导热塑料1，与铝材散热器同种外形；导热塑料2，导热塑料经轻量化设计外形）
3.5
4
4.5
5
5.5
6
6.5
0.E+00 2.E+06 4.E+06 6.E+06 8.E+06 1.E+07 1.E+07
铝 导热塑料1 导热塑料2
塑料散热LED照明产品规模化生产成本优势测算图
生产数量/年
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LED用导热塑料生产成本优势
PA46 PPS PPS PET PA6 EP PA66 PA6 PA6
DSM Cool Polymer Laticonter Kanela Sabic 上海合复 深圳卓尤 东莞兆科 佛山宝利玛
国外厂商 国内厂商
导热率 14 10 10 4.8 15 3.6 15 5 8
密度 1.47 1.82 1.71 1.9 1.9 1.9 2.08 2 1.65
0
0.5
1
1.5
2
2.5
0
2
4
6
8
10
12
14
16
国外公司研发历史长，技术处于较为领先的水
平，产品成型性能好、并且能够提供较为完善
的材料设计、原型设计、热学模拟等全方位的
服务，但材料价格相对昂贵。
国内公司近两三年才开始介入，在性能
上与国外公司的尚有一定差距，但是国
内企业占据地缘优势、服务响应优势和
价格优势，未来发挥空间巨大。
导热率W/mK
密度g/cm3
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国内外导热塑料性能比较
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国外LED用导热塑料国外生产导热塑料的主要厂商和产品牌号
来源：国金证券研究所，《LED 用导热塑料》-工程塑料应用
目前LED灯具用导热塑料市场的发展总体来说尚处于初步阶段，导热塑料用于LED照明产品
依然存在很多的困难要逐步解决。
1. 产品的价格依然是当前阻碍导热塑料广泛应用的关键因素。国外知名品牌的导热塑料产品价格基本在100元
/kg以上，甚至超过200元/kg;国内产品的价格也在60～150元/kg之间，降低生产成本和价格是有机导热材
料广泛应用的必然途径（铝锭约为15元/kg）。
2. 国内照明生产企业对导热塑料性能的认识和运用能力也尚不足。塑料散热灯具产品的设计能力亟需提升。目
前，大多灯具设计工程师对散热系统的设计理念还停留在金属散热设计的思维中，往往模仿金属散热器进行
导热塑料散热器设计，但是导热塑料散热需要导热距离短、辐射面积大，轻量化设计才能真正发挥出优势，
很多时候甚至需要和金属内嵌件综合发挥作用，这就亟需加强对导热塑料产品性能的理解和认识，提升复合
散热产品的设计能力。
3. 导热塑料推广的商业模式有待完善。传统的铝材散热和陶瓷散热供应链成熟，产业分工明确，尤其是成型加
工行业成熟。而导热塑料刚刚进入市场，LED散热注塑厂家尚不成熟，原材料提供厂家不懂LED照明产品设
计技术，而照明产品的设计师对新型材料的理解和认识又尚不足，设计出来的产品效果优势不明显，影响了
照明厂家的信心，制约了导热塑料产品的运用和推广。此外，在推广早期，导热塑料产品尚缺乏好的设计样
板，LED导热塑料散热器的的生产需另行开模，这就需要材料厂家、注塑厂家、照明厂家共同投入并完善设
计，在商业模式上一起进行探索，抢占市场先机。
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LED用导热塑料发展不足
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