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技术进步+需求拉动,特种聚酰胺蓄势待发
2019年15期 发行日期:2019-07-26
作者:■ 石油和化学工业规划院 张丽

  特种聚酰胺通常称特种尼龙,相对于PA6和PA66,特种尼龙的消费量要小得多,主要满足一些特殊场合使用,如耐温、耐油、耐磨、高强度的应用场合。目前特种尼龙的生产技术掌控在少数跨国公司手中,我国尚处于起步阶段。但随着技术突破,以及需求侧的拉动,行业发展将迎来新阶段。


应用前景广阔


  特种尼龙分子量相当于普通尼龙的4倍,机械强度是普通尼龙的2倍,既保持了尼龙良好的加工流动性,降低了吸水率,又大大提高了尼龙的耐热性和力学性能,制品尺寸稳定性好;并且具有较好的性价比,是介于普通尼龙和聚醚醚酮(PEEK)等耐高温工程塑料之间的一类高耐热性树脂。特种尼龙制品在汽车发动机周边部件、电路板表面安装技术、航空航天、机械轴承保持架、兵器工业等领域有广泛的应用前景。
  特种尼龙品种较多,不同类型、品种的特性不同,用途也有差异。总体来看,长碳链尼龙(一般是指链段中亚甲基长度在10以上的尼龙),除具备一般尼龙的大多通用性能如润滑性、耐磨抗压和易加工性等,还具备韧性和柔软性好、吸水率低、尺寸稳定性好、介电性能优异、耐磨损性能好、密度低等特点。因此,长碳链尼龙是制造汽车油管的理想材料,发达国家60%~70%的长碳链尼龙用于生产汽车软管,如刹车管、输油管、离合器软管等,欧洲的汽车软管70%使用的是尼龙12,美国50%的汽车软管是用尼龙12制成。长碳链尼龙还能用作消音齿轮、轴承、止推垫、抗震件、刮水器等领域。半芳香族尼龙的分子链中既含芳基也含有亚甲基,使其兼具脂肪族聚酰胺和全芳香聚酰胺的特点,既具备优良的力学性能、热性能还能进行常规的熔融挤出和注塑成型,适合在耐高温领域广泛使用。随着近年来汽车工业和电子电气工业的升级发展和环保产业的需求,其市场需求不断增大,应用开发也有了很多的进展。
  2018年全球特种尼龙产能约39万吨,生产主要集中在美国、西欧(法国、德国、荷兰、西班牙、瑞士)和日本。主要生产商有Arkema、Ascend、DSM、DuPont、EMS、Evonik、Jarden、Kuraray、Mitsubishi、Monosuisse、Solvay、Sebacic、UBE等公司。目前,全球特种尼龙已工业化的品种包括PA11、PA12、PA610、PA612,另外还有PA1010、PA46、PA7、PA9、PA13,新品种有PA6T、PA9T和特殊PAMXD6(阻隔性树脂)等。各个公司基本上都有自己独特的产品,如DSM(帝斯曼)公司的PA46、DuPont(杜邦)公司的PA6T、Mitsubishi(三菱)公司的PAMXD6,可乐丽公司的PA9T等。
  2018年全球特种尼龙消费量约26万吨,预计2023年将增加到35万吨左右,年均增长率约6%。随着汽车的小型化、电子电气设备的高性能化、机械设备轻量化的进程加快,对尼龙的需求将持续增长。特别是尼龙作为结构性材料,对其强度、耐热性、耐寒性等方面提出了较高要求。因此,针对某些应用领域的特殊要求,还可以通过改性提高某些特定性能,来扩大尼龙的应用领域。


我国尚处于起步阶段


  特种尼龙的生产技术被少数跨国公司垄断,我国尚处于起步阶段。  据初步统计,2018年,我国特种尼龙(含芳纶)产能约6万吨,产量约1.5万吨,消费量约7.8万吨。目前,我国可少量生产PA1010、PA610、PA11、PA1212、PA612等少数长碳链尼龙品种,但可喜的是近年来半芳香族耐高温尼龙发展较快。
  主要品种发展情况如下:
  PA1010是我国特有的型号,采用蓖麻油作为原料,先制得癸二酸和癸二胺,再在一定条件下,将两单体制成PA1010盐,经缩聚制得高分子PA1010。PA1010可用于工业丝、民用丝、棒材及工程塑料。PA1010是上海长虹塑料厂于1958年研制成功,1961年由上海赛璐珞化工股份有限公司实现了工业化生产。目前我国PA1010总生产能力约7000吨,但产能较为分散,小规模生产企业多。
  郑州大学开展了PA1212的研制工作,并形成自主知识产权。1976年,郑州大学与中国科学院生物研究所合作,采用石蜡油中正构烷烃经过微生物发酵得到长碳链二元酸,经过多年的研究,成功研制出了PA1212并实现产业化。PA1212吸水率在尼龙中最低,尺寸稳定性好,耐油、耐碱且无毒,低温下具有极好的韧性,可代替PA11、PA12。山东广垠新材料有限公司采用郑州大学技术,建成一条年产1万吨的长碳链尼龙生产线,成为国内最大的长碳链尼龙生产基地。
  金发科技公司(采用四川大学的技术)于2012年建成1000吨PA10T产能,成为我国首套拥有自主知识产权的半芳香族耐高温尼龙生产装置。2016年3月完成了聚合产能的扩增,已顺利达产,PA10T总产能2万吨。
  浙江新和成与浙江大学联合,在耐高温尼龙项目上从工艺、装备取得了突破,已经形成专有技术。浙江新和成计划分期建设1万吨耐高温尼龙(PPA)产能,其中一期1000吨生产线已于2014年12月建成。
  “十二五”以来,我国芳纶纤维产业化进展较快,目前已建成几套千吨级对位芳纶产业化装置;间位芳纶的产能也得到大幅提升,其产品质量可与进口产品媲美。目前,国内对位芳纶产能合计约1万吨,产量约1500吨,消费量约1万吨;间位芳纶产能合计约2万吨,产量约9000吨,消费量约1.1万吨。


双轮驱动迎新发展阶段


  虽然尼龙是全球最大的工程塑料品种,但在我国,尼龙作为工程塑料使用的数量远低于聚碳酸酯。特种尼龙,如PA1010、PA1012、PA1212、PA11/10T,我国已具有良好的科研基础,但产业化进程缓慢,或规模化生产水平较低,使其应用受到制约。特种尼龙除具备普通尼龙的优点之外,还兼具高柔顺性、低吸水性、耐高温、透明性等独特的性能优势。随着我国经济的发展,尤其是汽车工业升级发展、以及新能源汽车的异军突起,特种尼龙产品将成为工程塑料应用的热点。
  为促进产业发展,2018年11月18日,我国“特种尼龙工程塑料产业技术创新战略联盟”成立,涉及长碳链特种尼龙、透明尼龙、高温尼龙、尼龙弹性体等多产品领域。该战略联盟由山东广垠新材料有限公司牵头,联合中国科学院、军事科学院、北京大学、北京化工大学、四川大学、南京大学等高校和科研院所以及行业内优势知名企业组建,对加强工程塑料领域自主创新体系建设具有重要意义。
  相信随着技术进步和需求侧的拉动,未来几年我国特种尼龙将进入新的发展阶段。

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