特種尼龍的發展研究

徐勇 寇春霞

摘 要：尼龍是當前應用十分廣泛、產量較高的一種材料。本文對幾種特種尼龍材料的發展和研究現狀進行了介紹和分析，并對其市場前景進行了討論，希望能夠為相關工作的開展提供一些參考。

關鍵詞：特種尼龍;發展;研究;現狀

0 引言

截止2019年，全球特種尼龍的市場規模達到了25.3億美元，根據PolarisMarketResearch預測，至2026年該市場規模將達到36.0億美元。在當前我國經濟轉型發展的關鍵時期，特種尼龍材料的發展正面臨著巨大的發展機遇，基礎建設、工業生產等多個方面都對特種尼龍工程塑料的發展和應用提出了迫切的需求。本文對幾種特種尼龍材料的發展和研究現狀進行了介紹和分析，并對其市場前景進行了討論，希望能夠為相關工作的開展提供一些參考。

1 長碳鏈尼龍的發展及研究現狀

長碳鏈尼龍是指分子鏈重復單元中2個酰胺基團之間的亞甲基長度在10以上的一種尼龍材料，其相較于常規的尼龍材料除了保持了其原有耐磨、強度等性能以外，亞甲基基團的增加使得其韌性、柔軟度明顯提高，酰胺基團的減少使其吸水性降低、穩定性提升。代表品種有：PA11、PA12、PA1010、PA1212等。

PA11于1944年由法國Socicte organico公司開發成功，于1950年由法國Atochem實現工業化生產。美國杜邦公司采用丁二烯法合成了PA612。我國對于長碳鏈尼龍的研究自20世紀60年代開始，1961年上海賽璐珞廠實現了我國特有的PA1010的工業化生產。鄭州大學工程塑料研究室與中國科學院生物研究所合作以石蠟油中正構烷烴進行微生物發酵制備長碳鏈二元酸，最終實現了PA1212的工業化生產，其性能與PA11、PA12基本相同。我國生物發醇法在制備長碳鏈二元酸上的應用推動了其他長碳鏈尼龍的研發，后續相繼開發出了PA1012、PA1213、PA1313等品種。

當前對于長碳鏈的研制方向主要集中于如何降低生產成品、擴大應用領域，主要進行的研究工作包括長碳鏈二元酸（胺）的制備以及材料合成工藝方面。

在應用領域上，長碳鏈尼龍當前主要在汽車制造業中廣泛應用，如尼龍11倍用于汽車氣管、油管、多層管的生產，尼龍12被用于汽車制動系統、燃油管線的生產;在電子電器工業領域，因長碳鏈尼龍具有優異的電氣性能，在電纜電器、天然氣管道以及電子電器部件制造中獲得了良好的應用，其制作的電器零件運轉噪音、不受電弧滲透、電解腐蝕影響;此外，長碳鏈尼龍還在軍工、薄膜片材、單絲領域、紡織業、涂料、粘合劑、醫療器材等方面有著廣泛應用。

在市場發展上，根據相關統計顯示，截止2019年，全球長碳鏈尼龍產能達19.3萬t/a。全球PA12市場規模達到11億美元以上，年需求量大于9.2萬t。我國2019年PA12的消耗量約為1.6萬t，市場規模達到16～22億元，是尼龍12第三大消費市場。

2 耐高溫尼龍的發展及研究現狀

常規尼龍在高溫下卻難以保持良好的強度和穩定性，導致了尼龍材料在具有較高耐熱性、強度要求的領域中的應用受到一定的限制，如航空航天、軍工、電子電器工業等。相關行業對于耐高溫、高強度高分子材料的需求推動了耐高溫尼龍的研究與發展。耐高溫尼龍主要是通過在聚酰胺合成中加入剛性芳環化合物來實現的，代表品種有PPTA、PA6T、PA9T、PA10T、PA12T等。

美國杜邦公司在1972年以對苯二甲酰氯與對苯二胺或對氨基苯甲酸反應制備實現了耐高溫的全芳香族聚酰胺的工業化生產，商品名為凱夫拉（PPTA）。PPTA具有良好的耐高熱性和強度，在280℃下200h后仍能夠保持85%以上的強度，模量能達到鋼的5倍，但耐壓性、耐疲勞性較差，無法進行熔融擠出和注射成型。日本KURARAY公司使用碳數9的直鏈脂肪族二胺與對苯二酸聚合而成PA9T耐高溫尼龍，商品名Genestar。我國金發科技自主研發出PA10T，鄭州大學對PA6T、PA10T、PA12T的合成工藝進行研究改機，使其較常規合成方法下尼龍材料的各項性能均有所提升。

當前對于耐高溫尼龍的研究方向主要集中與在半芳香性耐高溫尼龍主鏈上增加亞甲基基團數量來增其適用范圍，以及優化工藝、降低生產成本、新產品開發等方面。

在應用領域上，耐高溫尼龍在LED照明上獲得廣泛應用，成為了支柱性的核心材料，2019年在LED照明上對于耐高溫尼龍的使用量達到了0.8萬t;在電子電器領域，耐高溫尼龍能夠承受回流焊接高溫，可用于斷路器、電動機等電子產品的SMT工藝生產，2019年電子電子領域中耐高溫尼龍用量達到3.2萬t;在汽車生產領域，在發動機、傳動系統、進氣裝置等方面表現出了良好的耐用性。

在市場規模上，根據相關統計顯示，2019年全球耐高溫尼龍產能達14.6萬t，全球市場需求持續增長，我國2019年耐高溫尼龍進口量達到3.5萬t，需求量6萬t。

3 尼龍彈性體的發展及研究現狀

尼龍彈性體即聚酰胺類熱塑性彈性體（TPAE），是指由非結晶性聚醚和高熔點結晶性聚酰胺合成的一種嵌段共聚物，其具有高回彈性、輕質和低溫耐沖擊性的特點，能量回饋可達85%，相較于Boost緩震科技高出15%，吸震緩沖效果更好，相較于TPU質量更輕。

TPAE的合成方法當前主要有二元酸法、異氰酸酯法、溶液聚合法。當前TPAE的生產主要以法國Arkema、德國贏創、日本宇部興產等國外大型公司為主。

在鞋材市場中TPAE的應用十分廣泛，有著巨大的市場需求潛力，可以達到440億雙鞋/年的底材需求。此外，TPAE還可對聚氨酯軟泡、塑膠跑道材料進行替代。2019年全球消費量為17萬t，國內消費量約3.5～4.5萬t之間。

4 透明尼龍的發展及研究現狀

透明尼龍是一種無定型結構或微結晶結構的熱塑性尼龍，其在常規尼龍良好的耐磨性、耐化學性的基礎上有著較高的透光率，接近光學玻璃。

1960年Dynamit Nobel以對苯二甲酸和三甲基己二胺為原料最早制備的透明尼龍，其熱變形溫度可達到160℃，有著良好的耐開裂和力學性能。1977年，Eduard S等使用間苯二甲酸和對苯二甲酸的混合物、MACM以及十二內酰胺制成了透光率高、尺寸穩定、耐沸水的透明尼龍。近年來，法國Arkema公司研發的Rilsan Clear透明尼龍具有良好的透明度和柔韌性，在眼鏡鏡片、鏡框、奶瓶、工業容器、醫學成像等方面廣泛使用。我國在透明尼龍的研究上起步較晚，主要成果有鄭州大學使用無規共聚法以直鏈脂肪族二元胺合成的半芳香性的透明尼龍（SATPA）以及使用脂環族二胺、長碳鏈二胺和長碳鏈二元酸制備的脂肪族透明尼龍，其力學性能、光學性能均較好。

當前透明尼龍產能能夠達到1.5萬t/a，其應用領域主要集中在光學領域。2019年，我國眼鏡架、鏡片市場規模分別達到300億元、240億元，其對于透明尼龍的應用有著巨大的需求。此外，在電子電器領域，透明尼龍的良好阻燃、耐火性能在高壓開關外殼、繼電器外殼以及按鍵、密封件、齒輪等方面的生產上方面有著較多應用;在汽車生產領域，透明尼龍相較于其他透明塑料在汽車內飾、儀表盤、控制臺等的生產上更加適用;在醫療保健領域。相比于聚碳酸酯和玻璃，透明尼龍制備的醫療器具質量更輕、更靈活。

5 結語

綜上所述，隨著聚酰胺的研究不斷發展以及在實際應用中對于尼龍的性能、用途等方面的不斷提高和拓展，特種尼龍的研究生產對常規尼龍的性能進行了良好的補足，在應用范圍、場景上有效拓展，表現出了良好的市場發展前景。

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