
高温尼龙产业链包括原料供应、聚合生产、改性加工、制品制造和回收利用等环节,这些环节紧密相连,共同构成了高温尼龙行业的完整产业链。
1、高温尼龙产业链全景
从产业链来看,高温尼龙产业链上游为原材料,高温尼龙是由己二酸和己二胺缩聚而成,主要的合成工艺包括5种:高温高压溶液缩聚法、低温溶液缩聚法、聚酯缩聚法、界面聚合法和直接熔融缩聚法;产业链中游为高温尼龙生产层,包括普立万、塞拉尼斯、三菱瓦斯、艾曼斯、索尔维、可乐丽、三井化学、巴斯夫等外企,以及金发科技、沃特股份、三力本诺等中国企业;产业链下游为应用层,高温尼龙具有优异的耐高温、高强度、耐疲劳和耐化学品等性能,广泛应用在汽车、电子电气、机械工业、LED等领域,其中汽车、电子电气是耐高温尼龙主要应用领域。
2、全球高温尼龙上游企业及上游产品技术特点
根据北京研精毕智信息咨询调研报告发现,经过多年的发展,己二酸已经具备了成熟的生产工艺,目前主要工艺方法分为4种:苯酚法、丁二烯法、环己烷法和环己烯法。当前市场多采用的环己烯法为环己烯水合法。随着苯加氢工艺的发展,工业上实现苯和氢气为原料,通过控制温度和压力直接生成环己烯,苯的转换率为40%-50%,环己烯的选择性为80%左右,然后经水合生成环己醇,再与硝酸氧化生成己二酸,副产环己烷及二元酸。该工艺优点:降低能耗和原料消耗,产品质量好,收率较高。降低环己醇生产过程中的三废排放,加工流程上更加安全。缺点:催化剂使用昂贵的过渡金属的复杂化合物,生产成本较高。
根据统计,全球己二酸产能约491.6万吨,其中海外产能约212万吨,国内产能约279.6万吨,占全球产能的56.88%,中国已成为全球最大的己二酸生产国。海外乙二酸的主要生产企业包括巴斯夫、英威达、奥升德等;国内己二酸的主要生产企业包括重庆华峰、河南神马、华鲁恒升和海力化工。全球己二酸生产企业主要采用环己烷法和环己烯法,海外企业投产时间较早,主要为环己烷法,环己烷法占比94.33%。日本旭化成是环己烯的研发企业,开创全球环己烯法的应用。国内主要生产企业基本采用环己烯工艺,国内环己烷法占比仅15.38%。
乙二胺行业的龙头企业主要包括美国道达尔、德国巴斯夫、中国石化和中国海油等。这些企业在乙二胺行业中占据着重要的地位,产品质量和技术水平领先。中国石化是中国最大的石油化工企业之一,也是乙二胺行业的龙头企业之一,其在全球范围内拥有多个乙二胺生产基地,产品质量和技术水平领先;中国海油是中国最大的海洋石油公司之一,也是乙二胺行业的龙头企业之一,其在全球范围内拥有多个乙二胺生产基地,产品质量和技术水平领先。
3、全球高温尼龙下游企业及行业分布
高温尼龙复合材料的综合性能更优,尤其在耐高温等方面表现优异,被广泛应用于汽车、电子电器、LED等各类耐高温的应用场景中。
在需耐热性的汽车部件领域,由于PA46耐磨性能优异,被用于制造各类汽车部件。PA46结构对称,结晶速度较快且结晶度高,其耐磨性和耐热性在现有高温尼龙中较为优异,目前主要用于汽车中的电气节气门控制、废气再循环系统、涡轮、可变进气系统以及其他机械中的齿轮、轴承等,但PA46的酰胺基密度高,而酰胺基属于亲水基团,所以PA46吸水性在现有高温尼龙中相对较高,吸水后的PA46的结构稳定性和耐化学性都会受到影响。
在连接器、断路器、开关等电子电气领域,常使用PA4T和PA6T,其熔点和变形温度较高,适合SMT工艺且机械强度较高。PA4T和PA6T的链段中重复单元较短,熔点和热变形温度都非常高,两者的熔点(PA6T的熔点为370℃)均超过自身分解温度(PA6T的分解温度为350℃),因此纯PA4T和PA6T不易加工,目前商业化的PA4T和PA6T的产品都是引入了共聚物(一般是PA6或者PA66)以降低自身熔点,目前PA6T和PA4T的共聚物熔点一般在320℃左右。由于PA4T和PA6T的熔点和热变形温度较高,能够承受SMT(Surface Mount Technology,表面组装技术)工艺中的回流焊接高温(一般回流焊的峰值温度在260℃左右),同时机械强度也较好,因此广泛应用于电子电气和工业建筑领域,如各种连接器、开关、插座、继电器、断路器、手机笔记本电脑外壳、SMD元件、电缆保护套等。
在LED领域,由于PA9T和PA10T吸水率较低且抗黄化较好而被广泛应用。PA9T和PA10T具有较长的碳链,酰胺基浓度较低,所以吸水率也较低,PA9T的吸水率约为0.17%,是PA46的1/10,PA6T的1/3,PA9T和PA10T的熔点没有PA4T和PA6T高,因此不需要共聚也可以进行工业化生产,目前PA9T和PA10T被广泛应用于LED领域,如LED反射器、LED支架、LED照明、LED光源反射板、液晶电视等,由于酰胺键容易被热氧化断裂分解生成带色的过氧化物,普通尼龙在长期的高温环境下容易变黄,会影响反射架的反射率,而PA9T和PA10T的酰胺键浓度低,抗黄化较好,且经过多次回流焊后仍能保持较高的白度和反射率,此外,PA9T和PA10T也可以用于SMT贴片、水龙头的混水阀和增压管等。
高温尼龙在机械工业领域的应用涉及到各种机械零部件和结构,它们能够在恶劣的工作条件下提供卓越的性能,同时减轻机械装置的重量、减少噪音、延长使用寿命,在机械制造行业中有着广泛的应用前景。在机械工业领域,高温尼龙在机械工业领域的主要应用包括:(1)轴承和滑动部件:高温尼龙具有良好的自润滑性和耐磨性,常用于制造轴承、滚子、轴套、滑块等滑动部件,可以减少在高温和高速条件下工作的磨损和摩擦。(2)齿轮和齿条:高温尼龙可以制造齿轮和齿条,低噪音、低摩擦和高耐磨性使其成为替代金属齿轮的理想选择。(3)导向件和支撑结构:高温尼龙常用于制造导向件和支撑结构,例如导轨、导向轮、支架等,用于在机械系统中保持稳定的运动和位置。(4)泵体和阀门组件:高温尼龙的耐腐蚀性和耐高温性使其成为泵体和阀门组件的理想材料。它们可以用于处理各种腐蚀性介质和高温介质。(5)机械零部件:高温尼龙广泛用于制造机械的各种零部件,如螺母、垫圈、连杆、销轴、传动带等,以提供结构强度和耐用性。(6)线缆保护:高温尼龙管道和护套用于保护电缆和线缆,在高温环境中提供良好的绝缘和保护性能。(7)冷却系统部件:高温尼龙常用于冷却系统部件,如冷却风扇、冷却排、冷却塔部件等,以提供高温环境下的有效散热。
耐高温尼龙材料具有耐热性高、吸水率低、尺寸稳定性好等优势,能够保证材料即使在潮湿环境下长期使用也具有高强度和高刚性,是一种取代金属的理想材料。目前,在平板电脑、手机、遥控器等产品上已经凸显用高玻纤含量增强的耐高温尼龙材料取代金属做结构框架的发展趋势,如Dupont Zytel HTN53,EMS Grivary GV和Solvay IXEF高玻纤含量增强系列材料已经在这个行业得到了应用。PA10T 材料具有低吸水率和优异的抗水解性能,比其它耐高温尼龙材料更加适合取代金属用于水表和水泵部件,如EMS公司Grivory CV系列材料在这个行业已得到大批量应用。
图:高温尼龙产业链