特种尼龙的发展研究

徐勇 寇春霞

摘 要：尼龙是当前应用十分广泛、产量较高的一种材料。本文对几种特种尼龙材料的发展和研究现状进行了介绍和分析，并对其市场前景进行了讨论，希望能够为相关工作的开展提供一些参考。

关键词：特种尼龙;发展;研究;现状

0 引言

截止2019年，全球特种尼龙的市场规模达到了25.3亿美元，根据PolarisMarketResearch预测，至2026年该市场规模将达到36.0亿美元。在当前我国经济转型发展的关键时期，特种尼龙材料的发展正面临着巨大的发展机遇，基础建设、工业生产等多个方面都对特种尼龙工程塑料的发展和应用提出了迫切的需求。本文对几种特种尼龙材料的发展和研究现状进行了介绍和分析，并对其市场前景进行了讨论，希望能够为相关工作的开展提供一些参考。

1 长碳链尼龙的发展及研究现状

长碳链尼龙是指分子链重复单元中2个酰胺基团之间的亚甲基长度在10以上的一种尼龙材料，其相较于常规的尼龙材料除了保持了其原有耐磨、强度等性能以外，亚甲基基团的增加使得其韧性、柔软度明显提高，酰胺基团的减少使其吸水性降低、稳定性提升。代表品种有：PA11、PA12、PA1010、PA1212等。

PA11于1944年由法国Socicte organico公司开发成功，于1950年由法国Atochem实现工业化生产。美国杜邦公司采用丁二烯法合成了PA612。我国对于长碳链尼龙的研究自20世纪60年代开始，1961年上海赛璐珞厂实现了我国特有的PA1010的工业化生产。郑州大学工程塑料研究室与中国科学院生物研究所合作以石蜡油中正构烷烃进行微生物发酵制备长碳链二元酸，最终实现了PA1212的工业化生产，其性能与PA11、PA12基本相同。我国生物发醇法在制备长碳链二元酸上的应用推动了其他长碳链尼龙的研发，后续相继开发出了PA1012、PA1213、PA1313等品种。

当前对于长碳链的研制方向主要集中于如何降低生产成品、扩大应用领域，主要进行的研究工作包括长碳链二元酸（胺）的制备以及材料合成工艺方面。

在应用领域上，长碳链尼龙当前主要在汽车制造业中广泛应用，如尼龙11倍用于汽车气管、油管、多层管的生产，尼龙12被用于汽车制动系统、燃油管线的生产;在电子电器工业领域，因长碳链尼龙具有优异的电气性能，在电缆电器、天然气管道以及电子电器部件制造中获得了良好的应用，其制作的电器零件运转噪音、不受电弧渗透、电解腐蚀影响;此外，长碳链尼龙还在军工、薄膜片材、单丝领域、纺织业、涂料、粘合劑、医疗器材等方面有着广泛应用。

在市场发展上，根据相关统计显示，截止2019年，全球长碳链尼龙产能达19.3万t/a。全球PA12市场规模达到11亿美元以上，年需求量大于9.2万t。我国2019年PA12的消耗量约为1.6万t，市场规模达到16～22亿元，是尼龙12第三大消费市场。

2 耐高温尼龙的发展及研究现状

常规尼龙在高温下却难以保持良好的强度和稳定性，导致了尼龙材料在具有较高耐热性、强度要求的领域中的应用受到一定的限制，如航空航天、军工、电子电器工业等。相关行业对于耐高温、高强度高分子材料的需求推动了耐高温尼龙的研究与发展。耐高温尼龙主要是通过在聚酰胺合成中加入刚性芳环化合物来实现的，代表品种有PPTA、PA6T、PA9T、PA10T、PA12T等。

美国杜邦公司在1972年以对苯二甲酰氯与对苯二胺或对氨基苯甲酸反应制备实现了耐高温的全芳香族聚酰胺的工业化生产，商品名为凯夫拉（PPTA）。PPTA具有良好的耐高热性和强度，在280℃下200h后仍能够保持85%以上的强度，模量能达到钢的5倍，但耐压性、耐疲劳性较差，无法进行熔融挤出和注射成型。日本KURARAY公司使用碳数9的直链脂肪族二胺与对苯二酸聚合而成PA9T耐高温尼龙，商品名Genestar。我国金发科技自主研发出PA10T，郑州大学对PA6T、PA10T、PA12T的合成工艺进行研究改机，使其较常规合成方法下尼龙材料的各项性能均有所提升。

当前对于耐高温尼龙的研究方向主要集中与在半芳香性耐高温尼龙主链上增加亚甲基基团数量来增其适用范围，以及优化工艺、降低生产成本、新产品开发等方面。

在应用领域上，耐高温尼龙在LED照明上获得广泛应用，成为了支柱性的核心材料，2019年在LED照明上对于耐高温尼龙的使用量达到了0.8万t;在电子电器领域，耐高温尼龙能够承受回流焊接高温，可用于断路器、电动机等电子产品的SMT工艺生产，2019年电子电子领域中耐高温尼龙用量达到3.2万t;在汽车生产领域，在发动机、传动系统、进气装置等方面表现出了良好的耐用性。

在市场规模上，根据相关统计显示，2019年全球耐高温尼龙产能达14.6万t，全球市场需求持续增长，我国2019年耐高温尼龙进口量达到3.5万t，需求量6万t。

3 尼龙弹性体的发展及研究现状

尼龙弹性体即聚酰胺类热塑性弹性体（TPAE），是指由非结晶性聚醚和高熔点结晶性聚酰胺合成的一种嵌段共聚物，其具有高回弹性、轻质和低温耐冲击性的特点，能量回馈可达85%，相较于Boost缓震科技高出15%，吸震缓冲效果更好，相较于TPU质量更轻。

TPAE的合成方法当前主要有二元酸法、异氰酸酯法、溶液聚合法。当前TPAE的生产主要以法国Arkema、德国赢创、日本宇部兴产等国外大型公司为主。

在鞋材市场中TPAE的应用十分广泛，有着巨大的市场需求潜力，可以达到440亿双鞋/年的底材需求。此外，TPAE还可对聚氨酯软泡、塑胶跑道材料进行替代。2019年全球消费量为17万t，国内消费量约3.5～4.5万t之间。

4 透明尼龙的发展及研究现状

透明尼龙是一种无定型结构或微结晶结构的热塑性尼龙，其在常规尼龙良好的耐磨性、耐化学性的基础上有着较高的透光率，接近光学玻璃。

1960年Dynamit Nobel以对苯二甲酸和三甲基己二胺为原料最早制备的透明尼龙，其热变形温度可达到160℃，有着良好的耐开裂和力学性能。1977年，Eduard S等使用间苯二甲酸和对苯二甲酸的混合物、MACM以及十二内酰胺制成了透光率高、尺寸稳定、耐沸水的透明尼龙。近年来，法国Arkema公司研发的Rilsan Clear透明尼龙具有良好的透明度和柔韧性，在眼镜镜片、镜框、奶瓶、工业容器、医学成像等方面广泛使用。我国在透明尼龙的研究上起步较晚，主要成果有郑州大学使用无规共聚法以直链脂肪族二元胺合成的半芳香性的透明尼龙（SATPA）以及使用脂环族二胺、长碳链二胺和长碳链二元酸制备的脂肪族透明尼龙，其力学性能、光学性能均较好。

当前透明尼龙产能能够达到1.5万t/a，其应用领域主要集中在光学领域。2019年，我国眼镜架、镜片市场规模分别达到300亿元、240亿元，其对于透明尼龙的应用有着巨大的需求。此外，在电子电器领域，透明尼龙的良好阻燃、耐火性能在高压开关外壳、继电器外壳以及按键、密封件、齿轮等方面的生产上方面有着较多应用;在汽车生产领域，透明尼龙相较于其他透明塑料在汽车内饰、仪表盘、控制台等的生产上更加适用;在医疗保健领域。相比于聚碳酸酯和玻璃，透明尼龙制备的医疗器具质量更轻、更灵活。

5 结语

综上所述，随着聚酰胺的研究不断发展以及在实际应用中对于尼龙的性能、用途等方面的不断提高和拓展，特种尼龙的研究生产对常规尼龙的性能进行了良好的补足，在应用范围、场景上有效拓展，表现出了良好的市场发展前景。

参考文献：

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