特种高温尼龙市场需求持续攀升,细分赛道国产替代逐步推进

特种高温尼龙市场需求持续攀升,细分赛道国产替代逐步推进
2022年04月18日 16:39 路演时刻

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高温尼龙性能优异 市场发展前景广阔

塑料通常分为通用塑料、工程塑料和高性能工程塑料三大类,其中高性能工程塑料的产量虽然在塑料总产量中所占比例很少,但是其产品技术含量高、附加值高,其万元产值的能源及原材料消耗量大大低于通用塑料和通用工程塑料。特种工程塑料在热管理领域表现优异,耐热性能突出,长期使用温度高于150℃,加上耐化学腐蚀性比其他高分子要稳定,所以在高温应用、金属取代方面具有特殊优势。伴随着近年来的汽车、消费类电子的蓬勃发展,特种工程塑料也发挥着越来越重要的作用。

尼龙(聚酰胺,PA)是大分子主链重复单元中含有酰胺基团(-CONH-)的高聚物的总称。尼龙材料由于具有高强度、高韧性、耐磨耐冲击性以及耐化学试剂等各项优异性能,因此在工程塑料等领域具有非常广泛的应用,并且在五大工程塑料(尼龙、聚碳酸酯、聚甲醛、聚苯醚、聚对苯二甲酸丁二醇酯)中的用量排名稳居首位。但是,传统尼龙高分子材料具有很强的亲水性、不耐高温、依赖石化资源等缺点。随着汽车轻量化的发展和高端电子信息产业的快速发展,人们对聚合物材料的耐热性能提出了更高的要求。

耐高温尼龙是指长期使用温度在150℃以上的PA工程塑料,除了拥有传统PA的优点,其具有更高的耐热性能,通常也具有更低的吸水率、更佳的尺寸稳定性及更优异的力学性能,属于特种工程塑料,依据主链结构的不同,主要分为半芳香尼龙和全芳香尼龙。将均含有苯环的二元胺和二元酸共聚后得到的全芳香尼龙熔点太高,不利于加工,常被用于一些特殊场合。只有二元胺或二元酸含有芳环,共聚后得到的半芳香尼龙兼顾良好的耐热性能和加工性能。但短链的半芳香尼龙(如 PA4T、PA6T 等)的熔点超过了其分解温度,不能熔融加工,且其吸水率较高。而脂肪链的增长可以有效降低尼龙的熔点和吸水率,如PA9T、PA10T 等。

半芳香族高温尼龙由脂肪族二胺(二酸)和芳香族二酸(二胺)经缩聚而成,不仅保留了传统尼龙优异的力学性能、耐摩擦性和耐有机溶剂性能,而且随着苯环的引入,其耐热性能大大提高、吸水率明显降低,在航空航天、汽车、电子电气、LED 和军工等领域具有广阔的应用前景。

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商业化中综合性能最好的耐温尼龙—PA10T

PA10T(聚对苯二甲酰癸二胺)是由对苯二甲酸和癸二胺经缩聚而成,具有优异的耐热性能(Tm=316℃),耐化学腐蚀性能,吸水率低,尺寸稳定性好,玻纤增强改性后耐无铅焊锡温度超过280℃,适合SMT制程,综合性能优异。

目前成熟的工业化高温尼龙品种有PA46、PA6T、PA9T、PA10T等。其中,PA46和PA6T的吸水率较大,导致制品尺寸稳定性差,存在吸水后SMT起泡风险,因此在一些要求高的领域,应用受到了挑战;PA9T的吸水率低,但韧性差,脆性大;PA10T是目前商业化中综合性能最好的耐温尼龙。

与其他短链高温尼龙如PA46、PA4T、PA6T、PA6I、MXD6等相比,PA10T具有较长的二胺柔性长链,使得大分子具有一定的柔顺性,从而具有较高的结晶速率和结晶度,适用于快速成型,制作一些小型的电子元器件,比如LED反射支架、连接器等。又由于其分子主链中的苯环结构所带来的刚性和耐腐蚀性等优异性能,PA10T的改性产品也可以应用到一些化学试剂和/或耐热的环境中,比如水处理、纳米注塑NMT、发动机周边等。

另外,PA10T 的原料癸二胺来源于蓖麻油,属于绿色可再生资源,因此 PA10T 还具有很高的环保价值,也是目前合成的唯一的生物基半芳香族尼龙,具有十分广阔的市场前景。

PA10综合性能优越,可广泛应用于汽车、电子电器、航空航天、LED、和化工、水暖等领域。

nPA10T具有高反射率、良好的尺寸稳定性以及与与引线框架、封装树脂(硅树脂和环氧树脂)之间有良好的粘结性,可用于户外显示用LED反射支架;

nPA10T突出的耐热性、超低吸水率、尺寸稳定性、高流动性、适用于薄壁快速成型以及良好的SMT适用性,可用于SMT连接器、USB Type C连接器等电子电气部件;

nPA10T 可用作手机支架天线LDS材料、手机扬声器支架,智能手表内部支架、LDS天线材料等;

nPA10T可用于引擎罩下耐热部件,轴承保持架,点火线圈骨架,冷却液泵,节温器,进气歧管等;

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市场前景广阔,国产替代逐步推进

据Ofweek数据,2020年全球高温尼龙产量约为16万吨,5年复合增速7.78%。据《中国石油和化工产业观察》数据,国外半芳香族尼龙产能超过15万吨/年,国内产能约为1.6万吨/年。我国2016-2020年对半芳香族尼龙需求增速超过10%,2020年需求量达3.3万吨,其中,电子和汽车消费市占占比高达85%以上,电子行业快速发展和汽车领域高温尼龙渗透率的提高是带动其需求增长的主要动力。据《中国石油和化工产业观察》预测,未来5年我国对半芳香族尼龙的需求将保持8%以上的增速,至2025年将达5万吨,包括PA10T在内的各类半芳香族高温尼龙产品有较好的发展前景。

目前,高温尼龙产品的消费主要集中在电子、汽车、消费品以及航空航天和军工等领域,其中,电子和汽车用高温尼龙的最主要消费市场,二者合计占总消费量的85%以上。

在电子电气领域,高温尼龙是最有前途的材料之一。印刷电路板(PCB)表面贴装技术(SMT)的小型化和应用领域持续拓展的趋势要求有更薄的表面贴装器件,这需要材料能够承受 SMT 回流焊工艺的高峰值温度,还要具有高温下能长期使用、低蠕变性、高硬度等特性,高温尼龙可以满足上述要求。

在汽车领域,耐热塑料正在取代传统的工程塑料和一些金属。汽车领域的这一替代需求主要由以下几点原因推动:1)更高的安全性和舒适性要求;2)更长的使用寿命要求;3)发动机零件温度升高;4)汽车电动化趋势下电路布局更加复杂。高温尼龙具有良好的机械、抗蠕变和耐高温疲劳等性能,是一种理想的替代材料,适用于发动机、传动系统、空气系统和进气装臵等部位,例如使用高温尼龙制成的链条拉紧器其磨损程度远小于 PA66。随着汽车电气化的快速推进,高温尼龙在汽车领域的需求有望迎来高速增长。

据统计,2020年全球高温尼龙产能约15.8万吨,海外产能占比高达94%,产能主要集中于帝斯曼、杜邦、索尔维、EMS、可乐丽等企业。其中,帝斯曼独家生产PA4T等相关产品,可乐丽凭在很长一段时间是PA9T的唯一生产商,随着专利到期,巴斯夫也逐步推出PA9T相关产品,而其他国外企业均以PA6T产品为主。

我国高温尼龙进口依赖度高达95%,国内能稳定批量生产且获得知名客户测试认证主要包括金发科技和华盈新材等,未来随着国内厂家的产能规划逐步落地,有望在电子领域率先实现进口替代,而下游汽车领域验证周期较长,替代进度预计稍微慢一些。

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100%自主创新高温尼龙国产厂商—华盈新材

东莞华盈成立于2011年,2016年深圳设立总部,与河南省鹤壁宝山经济技术开发区管理委员会签订了《特种尼龙聚合项目投资协议》,成立了河南华盈新材料有限公司和河南华盈特种新材料研究院(联合清华大学、四川大学和复旦大学等高校进行高端工程塑料的研究)。其中华南制造中心-东莞华盈新材工厂主要具备6000吨/年的PC改性产能,华北制造中心-河南华盈新材鹤壁工厂的特种高温尼龙材料(PA6T/PA10T)规划产能为3万吨/年,LCP和Si-PC等新材料产能也列入中长期发展规划。

华盈新材的高温尼龙用10年时间完成实验室,小试,中试,量产一致性与稳定性验证,公司中试100-200吨产量连续5年稳定供应与包括三星、OV等国际知名客户,客户的验证周期就高达3-5年,同时仅这些客户目前高温尼龙材料国产供应占比连2%都还不到,经过长时间不断的对中试线的批量、一致性、稳定性、可靠度、性能和品质的调试和优化,在2021年下半年,公司在河南省鹤壁第一条高速连续生产树脂聚合的1500吨产线开始建设,目前设备全部安装完成进入调试产阶段,规划未来3年9条线产线共3万吨高温尼龙产品全部上齐。公司工艺路线、参数和材料配方全部自主开发,生产设备完全自己设计,有十几个专利保护,另外生产高温尼龙的单体全部在国内采购,其中3-5项的单体具备自主生产的技术,包括蓖麻油提取等。

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