聚酰胺(pa,俗称尼龙)是美国dupont公司最先开发用于纤维的树脂,于1939年实现工业化。20世纪50年代开始开发和生产注塑制品,以取代金属满足下游工业制品轻量化、降低成本的要求。pa具有良好的综合性能,包括力学性能、耐热性、耐磨损性、耐化学药品性和自润滑性,且摩擦系数低,有一定的阻燃性,易于加工,适于用玻璃纤维和其它填料填充增强改性,提高性能和扩大应用范围。pa的品种繁多,有pa6、pa66、pall、pal2、pa46、pa610、pa612、pal010等,以及近几年开发的半芳香族尼龙pa6t和特种尼龙等很多新品种。 世界pa工程塑料的生产和需求
1.pa工程塑料概况
pa是历史悠久、用途广泛的通用工程塑料,2000年世界工程塑料市场分配为pa35%、pc32%、pom11%、pbt1o%、ppo3%、pet2%、uhmwpe2%,高性能工程塑料(pps、lcp、peek、pei、pesu、pvdf、其它含氟塑料等)2%。由于pc市场需求增长快,其市场占有份额已已经超过pa。
从性能和价格综合考虑,pa6和pa66的市场用量仍占pa总量的90%左右,居主导地位,2001年世界pa66的消费量为74万吨,略高于pa6的68万吨。欧洲消费结构为pa6占50%,pa66占40%,pall、pal2和其它均聚、共聚pa占10%,美国pa66用量超过其它品种,日本则pa6消费居首位,为52%,pa66占38%,pall和pal2占5%,pa46和半芳香族pa占5%。pa工程塑料以注射成型为主,注塑制品占pa制品的90%左右,pa6与pa66的成型加工工艺不尽相同,pa66基本都采用注塑加工,占95%,挤出成型仅占5%;pa6的注塑制品占70%,挤出成型占30%。
近10年,世界的pa消费量以年均7.5%左右的速度递增,而工程塑料用pa树脂的年均增长率约为8.5%,利用填料、增强剂、弹性体、其它树脂或添加剂对其改性,使pa工程塑料工业充满活力。自1997-1998年亚洲金融危机以后和欧洲经济复苏以来,对pa工程塑料的需求恢复增长。2000年比1999年增长7%,2001年由于世界it行业不景气,加之受美国“9.11"事件的影响,使2001年世界的pa6和pa66需求出现负增长,比2000年减少3%,由146万t下降为142万t,其中pa6与2000年持平,pa66受汽车、电子电气等下游工业市场影响大,同比下降5%。世界pa6和pa66需求量变化见下表:
表1 世界pa6和pa66的需求量变化 (单位 万吨)
品种 | 1999年 | 2000年 | 2001年 |
pa6 | 63.5 | 68 | 68 |
pa66 | 72.5 | 78 | 74 |
合计 | 136 | 146 | 142 |
2.pa工程塑料供应和消费
与通用塑料相比,包括pa在内的工程塑料生产和消费更集中在发达国家,美国、欧洲和日本等三大国家和地区的pa生产能力占世界总生产能力的90%,消费占80%。德国的《塑料》期刊提供的数据为:美国的pa生产能力占世界的31%,欧洲占45%,亚洲占40%。日本宇部兴产公司报道的美国、欧洲和亚洲的pa工程塑料的生产能力分别为500kt/a、760kt/a、442kt/a(其中日本为282kt/a)。不同来源的数据虽有差异,但总的观点是一致的。工程塑料用pa树脂的生产和消费都快于纤维用pa树脂,因此它在pa树脂中占有的份额也在逐年提高。
世界2001年pa6和pa66的产量见表2。
表2 世界各地区pa6和pa66的产量 (2002年数据 单位:万吨)
国别 | pa6 | pa66 | 合计 |
美国 | 23 | 33 | 56 |
欧洲 | 25 | 26 | 51 |
日本 | 12 | 7 | 19 |
其它 | 8 | 8 | 16 |
合计 | 68 | 74 | 142 |
从表2可知,日本pa6的产量高于pa66,与欧美有所不同据美国化学系统公司提供的数据,世界pa工程塑料的总生产能力为1 600kt/a,居前4名的公司和占有份额分别为:dupont公司为390 kt/a,占24.4%;basf公司为220 kt/a,占13.5甲o;ge-honeywell公司为200kt/a,占12.5%;rhodia公司为145kt/a,占9.1%;其它公司总计为645 kt/a,占40.2%。位居前列的生产厂都是实力雄厚的综合性大型石化或化工公司,除有大规模的先进聚合装置外,都有附设的配混料厂,增加可供品级数量和提供满足市场、用户要求的专用产品,其它厂家还有al-lied signal、solulia-dow、ube,bayer、dsm、rodiciplastics、ems、东丽、旭化成、三菱工程塑料公司等。也有一些独立的塑料配混料厂如著名的美国rtp、lnp公司等,提供有特色和用户要求性能的牌号。品种多、供货灵活和周期短是这些供应厂的特点。
1996~2000年间世界不同地区pa的需求量见表3,欧洲和美洲的消费量分别占世界总量的41.7%和30.2%,占绝对主导地位。
表3 世界各地pa的需求量 (单位:万吨)
地区 | 1997年 | 1998年 | 1999年 | 2000年 |
美洲 | 37.3 | 38.8 | 41.5 | 45 |
欧洲 | 52.2 | 53.6 | 58 | 62 |
亚洲 | 28.6 | 28.2 | 30.5 | 32 |
其它 | 7.9 | 7.5 | 8 | 8 |
总计 | 126 | 128.1 | 138 | 147 |
pa消费结构
pa具有优良的性能,经填充、增强、增韧、阻燃等改性后其性能可进一步提高,被广泛用于汽车、电子电气、包装、机械、家具、建材、运动和休闲用品、生活用品、玩具等行业。汽车工业是pa的最大用户,其次是电子电气工业,当然各国的消费结构不尽相同。1999年美国、欧洲、日本的pa消费结构见表4。由表4可知,日本的薄膜占有份额(主要是pa6)比其它国家和地区多,而欧洲电子电气工业的pa用量占总量的比例相对高些。
表4 1999年pa树脂应用消费结构 (单位:万吨)
项目 | 美国 | 欧洲 | 日本 |
汽车 | 18.3 | 21.9 | 8.2 |
电子电器 | 4.1 | 11.5 | 2.5 |
工业 | 3.7 | 3.9 | 1.9 |
薄膜 | 6.1 | 6 | 5.5 |
其它 | 9.3 | 14.7 | 3.5 |
合计 | 41.5 | 58 | 21.6 |
2000年西欧的pa工程塑料市场分配为:汽车31%,电子电气21%,包装11%,日用消费品11%,机械7%,建筑6%,运动和休闲5%,其它8%。
2001年日本的pa树脂消费结构为:汽车等运输业37%,电子电气23%,工业晶10%,其它(单丝、薄膜、电线电缆、管材)占30%。
尽管不同来源的数据也有差异,但汽车是pa的最大消费市场却不容置疑,pa合金和共混材料应用最多的行业也是汽车工业。几十年来,pa已成功地取代金属用作汽车内饰件、外饰件、车体和机罩下部件。为节能降耗,发达国家早就开始加快汽车轻量化、塑料化的步伐,并把每辆车用塑料量作为汽车现代化和技术进步的标志,有的车型每辆用量已超过20ke,如bmw公司的bmw328i型车每辆用工程塑料162ke,占汽车总重的11.6%,其中pa用量为21.8kg;”,因而也可以说汽车工业是工程塑料工业发展的主要推动力之一。pa兼有平衡的力学性能、良好的热性能和阻燃性,能承受电子电气器件长期工作要求,适于制作各种开关、齿轮、家用电器部件、电子设施、大型汽车电子接插件、接线头和手控电动工具部件等。pa单层膜及其与其它塑料的多层膜和容器,可包装肉类、香肠、奶酪、花生、鱼、液体食品等,能延长商品保质期。
2001年世界的pa6消费结构为:汽车34%,电子电气8%,机械18%,单丝和薄膜30%,其它10%;而pa66市场为:汽车50%,电子电气30%,机械20%‘q。由此可见,两种主要pa的消费市场不同。
市场预测
为了增强pa同其它材料(包括工程塑料)的竞争力,扩大应用范围,提高市场占有份额,从提高制品性能、降低成本和有利于环境这三个方面改进产品晶级的性能,如du pont、dsm、rhodia、东丽公司等树脂生产厂家都先后推出了快速成型品级,缩短了成型周期,降低了生产成本。采用茂金属聚烯烃如聚烯烃弹性体(poe)增韧改性比用弹性体改性更方便,可调范围更大。同时能生产阻燃(特别是无卤阻燃)pa品级的厂家增多,可供用户选择的产品也增多。另外,值得提及的是pa·纳米复合材料是前产量最大的工业化聚合物系纳米复合材料,纳米粒子填充量小,改性产品的密度几乎与基础晶级相同,其优越性是显而易见的。
工业家和咨询家普遍对pa工程塑料的未来市场持乐观态度,有的认为2000~2005年其用量将以年均7%的速度递增”’,也有报道预计2001—2006年间世界pa工程塑料市场的年均增长率为5%-6%”l。亚洲地区生产能力的占有份额将有所提高。pa工程塑料市场应用的热点和未来潜在市场为:
(1)汽车发动机吸气歧管 汽车厂为降低生产成本,要求采用一体化部件,选用高性能材料和简化设计。制作pa吸气歧管可使制品轻量化,降低成本40%-50%,井有减振效果。目前欧洲汽车厂应用pa吸气歧管走在前列,预计美国和其它地区会很快跟上。
(2)耐热性(特别是焊接耐热性)晶级将在电器工业上应用十分活跃,无卤胆燃pa肘开发和应用将受到人们的更大关注。
(3)以pa6为中心的食品包装膜 该产品应用前景看好,双向拉伸(bo)pa薄膜具有良好的抗穿刺性、对氧和二氧化碳的阻隔性及耐蒸煮性,用作共挤出多层膜的芯膜,可延长食品的保质期,需求量会稳步增长,并从最初开发、应用的日本扩大到其它国家和地区。