05 碳纳米管在导电塑料领域的应用

导电塑料是由导电填料（导电母粒）和基材通过塑料加工成型方式制得，常见的导电填料包括：金属及其氧化物、碳系纳米材料等。目前可以用于导电塑料的碳系导电填料，包括炭黑、乙炔黑、碳纳米管、石墨烯等。；而最常用的填料是炭黑，主要是由于其价格低廉、产量大以及化学性能和导电性能稳定。导电塑料是具有导电性的功能型高分子材料，因其兼具金属的导电性和塑料的特性，在半导体、防静电材料、集成电路包装、电磁波屏蔽等领域有重要的应用。导电塑料的导电性来自于填充在其中的具有导电性的导电填料。填充型导电塑料中的塑料本身并不具备导电性，只起到结构材料的作用。导电性主要是通过混合在其中的导电物质如碳材料、金属粉末、抗静电剂等获得。这些导电性物质在填充型导电塑料中起着提供载流子，增加导电性的作用。

碳纳米管主要产品形式包括碳纳米管粉体、碳纳米管导电浆料、石墨烯/导电炭黑复合导电浆料、碳纳米管导电母粒等。根据高工锂电数据显示，2021年85.9%市场份额的碳纳米管用于锂电池领域，14.1%用于导电塑料领域。据中国市场调查研究中心统计，2021年全球导电母粒产值约为55.9亿元，同比增长10%，预计2023年市场规模将达到68.2亿元。

导电塑料屏蔽效能优异，是作为抗静电、电磁屏蔽材料的首选，已成为各国众多企业竞相研发的热门材料。碳系导电塑料应用场景中，用量较大的是用于中、高压电缆的半导电层屏蔽料，国内的市场需求约为数千吨，其中高压电缆料基本依靠进口。从导电塑料行业产量情况来看，2021年全球导电塑料产量约为33.9万吨，同比增长11%，预计2023年全球产量达到41.6万吨。

电磁屏蔽体是电子产品的必备材料。电磁屏蔽体主要应用于通讯设备、计算机、手机终端、汽车电子、家用电器以及其他电子领域。电磁屏蔽体通过反射或者吸收电磁波的方式阻断电磁波的传播路径，减小电磁波对电子设备的影响。随着电子产品向轻量化、精密化方向发展，内部电子元器件日益增加，内部结构愈发精密，电磁干扰问题成为影响电子产品性能的关键因素，并带动对电磁屏蔽材料的需求。当下全球电磁屏蔽材料市场分布：导电涂层36%、金属柜15%、导电塑料10%、层压板/胶带/箔材4%、其他35%，整个市场结构比较分散。据BBC Research，2021年全球电磁屏蔽材料市场规模为85亿美元，预计到2023年将达到92.5亿美元，电磁屏蔽材料空间广阔，需求增长趋势显著。

碳纳米管导电母粒制备工艺环节较为清晰。从主流碳纳米管导电母粒制备工艺上来看，通常先将碳纳米管与分散剂加热共湿，通过分散剂润湿碳纳米管表面，从而渗透并打破碳纳米管团聚体，再将分散好的碳纳米管与树脂材料相混合，经双螺杆挤出机中熔融复合后再进行挤出、剪切、分散、切粒，从而得到碳纳米管导电母粒。

在导电母粒领域，国内天奈科技具备较强的市场和技术竞争力，其针对导电塑料研发的碳纳米管母粒实现量产并小批量供货。公司已与SABIC、Clariant和Avient等知名国际化工企业展开合作，取得了技术突破并已经基本完成了相关产品的商业化测试，目前公司已成功研发出以聚碳酸酯、尼龙66、聚丙烯等为基材的多种导电塑料产品。

在碳系导电塑料领域，国外的碳系导电塑料产业已经形成一个十分成熟的市场。较大的生产厂商有美国的卡博特、原联碳公司、陶氏、3M公司等，日本的东芝化学、住友酚醛塑料是主要厂商，还有东丽、东洋油墨制造等，芬兰的PREMIX，韩国的LG公司。国内碳系填充导电塑料行业已初步形成工业化生产，但在品种、质量稳定性等方面与国外有较大差距。特别是与集成电路相关的导电塑料的工业化生产基本空白，目前使用的中高端导电塑料大部分为进口。因此，导电塑料产业技术壁垒明显，需突破原材料在塑料基材中的分散性，而碳纳米管型导电塑料产品性能优势突出，值得布局我国的弯道超车，另外需要进一步降低产业化成本，才能逐步实现对传统炭系导电塑料的替代。