特种尼龙发展趋势及建议_张丽.pdf
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1、收稿日期:2022-10-10作者简介:张丽(1976-),女,新疆维吾尔自治区人,高级工程师,主要从事石化新材料领域的市场和技术研究。1特种尼龙分类及品种尼龙是聚酰胺的俗称,是分子主链上含有重复酰胺基团-NHCO-的高分子聚合物总称。尼龙品种繁多,有不同分类方法,按主链结构可分为脂肪族、半芳香族、全芳香族、含杂环芳香族和脂环族,其中脂肪族尼龙的品种多,产量大,应用广泛。按特性分类,特种尼龙主要分为高温尼龙、长碳链尼龙、透明尼龙、尼龙弹性体等,其中长碳链尼龙和高温尼龙占据主导地位。尼龙分类及工业化的主要品种如表1所示。特种尼龙发展趋势及建议张丽(石油和化学工业规划院,北京100013)摘要:综
2、述了特种尼龙的分类与品种,全球特种尼龙的发展概况;深入分析了特种尼龙主要应用领域及主要系列产品,包括长碳链尼龙、透明尼龙、高温尼龙、尼龙弹性体等的发展前景;提出了我国特种尼龙的发展建议。关键词:全球;特种尼龙;应用领域;主要系列产品前景;建议文章编号:1673-9647(2023)01-0035-09中图分类号:TQ323.6文献标识码:A尼龙(按结构)常规尼龙脂肪族PA6PA66PA56PA46PA610PA613PA1010PA1012PA1212PA11PA12PA666共聚物PA612共聚物PA12MACMIPA61XPACM12脂肪-芳香族PA4TPA5TPA6TPA6IPA9TPA
3、10TPA12TMATPXD10PA6T66共聚物PA MXD6芳香族MPIAPPIAPBA其他PA6C其他PEBA特种尼龙高温尼龙长碳链尼龙透明尼龙尼龙弹性体表 1尼龙分类及工业化的主要品种常规尼龙一般是指PA6、PA66两大脂肪族尼龙,常规尼龙在增强、阻燃等改性后还是会有较大的缺点,比如强亲水性、不耐高温、透明性差第41卷第1期2023年1月化学工业CHEMICAL INDUSTRY35化学工业CHEMICAL INDUSTRY2023年第41卷等,限制了在更多场合的应用。为改善这一缺点、增加新的特性,一般通过引入新的合成单体,得到一系列有不同特性、可满足不同使用场合的产品,如高温尼龙、长
4、碳链尼龙、透明尼龙、生物基尼龙以及尼龙弹性体等。当前在特种尼龙中,长碳链尼龙和高温尼龙占据主导地位。特种尼龙主要类别、性能、应用情况详见表2。2全球特种尼龙发展概况2021年,全球特种尼龙产能约60万ta(指纯树脂,不包括改性材料,下同),生产装置主要表 2特种尼龙主要类别、性能、应用情况类别典型特性主要产品主要应用高温尼龙耐高温性,可以长期在150 以上环境使用PA46、PA4T、PA6T、PA9T、PA10T、PPA汽车、机械零件以及电气电子零件等领域长碳链尼龙高韧性,一般是指分子链中亚甲基数目在10个以上的尼龙PA11、PA12、PA610、PA1010、PA1212汽车、通讯、机械、电
5、子电器、航空航天、体育用品等领域透明尼龙高透明性,透光率一般在90%以上PA TMDT、PA CM12、PA12MACMI、PA6IX饮料和食品包装,还可制造光学仪器和计算机零件,工业生产用监视窗,X射线仪的窥窗,计量仪表,静电复印机显影剂贮器,特种灯具外罩,食具和与食品接触的容器等尼龙弹性体高弹性,具有高回弹、轻质等特性的尼龙最常见的商业化品种是聚醚嵌段酰胺(PEBA)登山鞋、滑雪靴、消音齿轮以及医用导管等领域集中在美国、西欧(法国、德国、荷兰、西班牙、瑞士)和日本。国外特种尼龙生产商主要有20多家,产能合计约50万ta;中国大陆特种尼龙生产商接近20家,产能合计约10万ta,其中部分装置为
6、近期新建,因此全年实际产量低。2021年全球特种尼龙主要生产企业详见表3。表 32021 年全球特种尼龙主要生产企业生产商厂址产能产品Arkema Inc.(阿科玛公司)美国1.5PA11PA12法国4PA11PA12中国1.5PA610PA612Ascend Performance Materials(奥升德高性能材料有限公司)美国24PA69PA610CFP Flexible Packaging S.p.A(CFP软包装公司)意大利1PA612DSM Engineering Plastics B.V.(DSM工程塑料公司)荷兰5尼龙46DowDuPont Engineering Polym
7、ers(陶氏杜邦工程聚合物公司)美国2.55.0PPA无定形尼龙美国1.6PA612无定形尼龙美国0.6PPA万ta36第1期续表生产商厂址产能产品EMS Group(艾曼斯集团)美国1PA12PPA无定形尼龙PA612EOS Polymers(EOS聚合物公司)瑞士5.2PA12PPA及其共聚物Evonik Degussa GmbH(赢创股份有限公司)德国1.8PA12新加坡-PA12(2万ta于2015年关停)Jarden Applied Materials(佳顿应用材料公司)美国0.5PA69PA612PA610Kuraray Co.,Ltd.(可乐丽有限公司)日本0.6尼龙9T日本0.
8、6尼龙9TMazzaferro Tecnopolmeros Ltda(Mazzaferro高性能聚合物公司)巴西1.3PA666共聚物PA610PA612Mitsubishi Gas Chemical Company,Inc.(三菱气体化学公司)日本1.5尼龙MXD6Mitsui Chemicals,Inc.(三井化学公司)日本0.6PA6TMonosuisse AG(Monosuisse股份有限公司)瑞士1PA66和610聚合物Sebacic Oman(SAOC)(阿曼石油公司sebacic公司)阿曼0PA610PA1010(拟建1万t)Solvay Advanced Polymers(苏威
9、先进聚合物公司)德国0.6聚丙烯酰胺尼龙(半芳香尼龙)美国1.1PPATai-Young Nylon(泰扬尼龙公司)中国台湾1.2PA666共聚物Toray Industries,Inc.(东丽工业株式会社)日本0.1PA610Ube Industries,Ltd.(宇部兴产株式会社)日本1PA12UBE Engineering Plastics,S.A.(UBE工程塑料公司)西班牙1PA12PA612PA666共聚物张丽:特种尼龙发展趋势及建议37化学工业CHEMICAL INDUSTRY2023年第41卷全球范围内,特种尼龙生产厂商主要包括赢创、阿科玛、巴斯夫、杜邦等公司。具体来看,长碳链
10、尼龙的厂商主要有瑞士EMS、德国赢创、法国阿科玛、日本宇部兴产;高温尼龙生产企业包括杜邦、索尔维、赢创、阿科玛、EMS、三菱化学、可乐丽等,部分中国企业也开发出了高温尼龙产品并成功实现产业化,如金发科技、新和成等;透明尼龙重点企业有阿科玛、赢创、EMS(艾曼斯),国内山东祥龙、平顶山倍安德等少量生产。近年,中国多家企业加快突破尼龙关键技术,有望在细分领域市场取得一席之地,如万华化学(PA12)、凯赛生物(生物基尼龙56)、上海杰事杰(尼龙10T)、浙江新和成(PPA)、北京安耐吉(透明尼龙)等。3特种尼龙应用及发展趋势3.1总体情况2021年,全球特种尼龙消费量约55万t。消费主要集中在美国、
11、西欧、亚洲(中国大陆及中国台湾、日本、韩国等)。当前,亚太地区是全球最大的特种尼龙市场,在全球占比达到40%左右。中国、日本、印度是亚太地区特种尼龙主要消费市场,在低成本以及不断增长的消费能力带动下,预计未来亚太地区将长期主导特种尼龙市场。中国作为特种尼龙主要消费国家之一,2021年特种尼龙消费量约12.5万t,预计2025年将达到18万t,特种尼龙消费预测如图1所示。目前,特种尼龙主要应用在汽车、电子电气、交通运输、机械、光学、运动装备等领域。未来汽车、电子电气仍是特种尼龙的主要应用领域,加上移动电子、智能设备、轨道交通、医疗健康等领域的带动,全球特种尼龙行业将保持5%左右的速率持续增长。就
12、尼龙行业整体来看,目前全球尼龙市场仍然以PA6和PA66为主。发达国家PA6和PA66市场份额分别占42%、44%,特种尼龙占14%。近年来,在我国市场,受益于主要原料己内酰胺国产供应的瓶颈被打破,原料自给率大幅提高以及下游领域的快速发展,PA6生产规模快速增长,在尼龙产品中的比重呈上升趋势。目前,常规的PA6和PA66分 别 占84%、13%,特 种 尼 龙 占3%。对照国外发展水平,我国特种尼龙市场还有很大发展空间。预计未来几年我国特种尼龙市场将以8%10%的速度增长。国内外特种尼龙市场份额比较如图2所示。3.2主要领域应用前景3.2.1特种尼龙在汽车领域的发展前景在汽车工业中,尼龙主要应
13、用于汽车发动机及其周边部件。发动机周边的零部件主要是发热和振动部件,要求能承受-40 至140 的温度,而且要耐砂石冲击和盐雾腐蚀,以及各种油、洗涤剂的侵蚀。尼龙在进气歧管中的应用与铝合金比较,尼龙进气歧管可以减轻40%左右的重量,生产成本降低20%30%,同时通过部件集成还可以进一步减低成本。另外,由于进气歧管的内壁光滑,从而有利于提高发动机的动力性和燃油的经济性。尼龙在制动管和油管中的应用,具有质量轻、耐腐蚀、不易疲劳开裂、使用寿命长、安全方便、密封性好等优点,尼龙就因其优异的耐温性和抗化学品性能充分而被应用,欧美国家广泛使用其作为汽车的制动管和油管。图 1特种尼龙市场消费趋势预测示意图
14、2国内外特种尼龙市场份额比较示意38第1期尼龙在冷却及散热系统上的应用,汽车冷却及散热系统是影响发动机寿命的重要因素,特别是当今新一代强劲发动机需要在较高的温度下运转,造成发动机冷却部件在乙二醇环境下遭到强烈的温度和压力变化,此时如果冷却或散热不良会给发动机带来灾难性的后果。涉及汽车冷却及散热系统的尼龙应用主要有:散热器水室、膨胀箱、节温器罩壳、风扇页片及风扇支架等。特种尼龙在汽车领域的应用如图3所示。汽车工业是资金和技术密集型、规模化经济产业,也是衡量一个国家经济发展和科技水平的重要标志之一。近十多年来,我国汽车产销量大幅增加,但市场刚需仍然很大。开发生产适应汽车轻量化和低排放的新型工程塑料
15、和复合材料,以适应全球低碳经济发展的要求。汽车和运输行业对轻质材料的需求增大是特种尼龙市场规模扩大的驱动力之一。此外,人们对汽车燃油效率和绿色解决方案的需求日益增长也会增加对特种尼龙的需求。预计未来在汽车产销的带动下,到2025年该领域将占据特种尼龙需求的40%左右。3.2.2特种尼龙在电子电气及通信领域的发展前景特种尼龙在电子电气工业中是不可缺少的材料,目前电子电气工业正向着微型化和高性能化方向发展,特种尼龙在这些行业的应用日渐广泛。电子电气用材料的特性及应用范围较广,主要用途不一样,所需特性也不一样。总体来说,电子电气用工程塑料务必具备高强高韧和长久耐热性及阻燃性,能够在较高温度下仍能保证
16、相当的强度和电气性能。特种尼龙应用在电子电气方面是较早研发的领域,在电气电子工业的典型应用是:工业开关装置(发动机开关,接触器);家用电器(总开关、辅助开关、线圈框);电气安装(自动断路、短路开关);汽车电器(电子系统的外壳、感应器);端子块;电器插座;电动工具(外壳)等。具体如图4所示。3.2.3特种尼龙在医疗器械领域的发展前景在医疗器械市场,尼龙及特种尼龙材料有诸多应用,如手术手柄及支架、麻醉机底盘、牙科灯具、注射器外壳、助听器、无创呼吸面罩、体张丽:特种尼龙发展趋势及建议图 3特种尼龙在汽车领域的应用示意39化学工业CHEMICAL INDUSTRY2023年第41卷外受精容器等等。其中
17、,高刚性和高强度、高尺寸稳定性和低翘曲、出色的抗冲击强度、轻质、可灭菌、耐化学腐蚀、光滑的零件表面质量等性能使其发挥重要作用。在一些特殊的应用中,尼龙的透明性也成为关键。透明尼龙是一种无定型或微结晶的热塑性尼龙,其透光率高,接近光学玻璃,在医疗器械、食品饮料包装、精密仪表、光学仪器、电子电器、汽车制造、机械、航空、体育用品等领域得到应用。其中,精密零部件制造是透明尼龙的重要应用市场。4主要系列产品发展分析4.1长碳链尼龙尼龙分子结构单元中平均碳原子数大于10的尼龙,通常称为长碳链尼龙。PA1012、PA1212都属于长碳链尼龙。长碳链尼龙除了这两个产品之外,主要还有PA11、PA12、PA10
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