中國尼龍行業(yè)產(chǎn)能分布及下游應(yīng)用分析

聚酰胺（PA）又稱尼龍（Nylon）,是一種分子主鏈上的重復(fù)單元中含有酰胺基團(tuán)的高分子聚合物.尼龍既可以制成各種塑料,又可拉絲成纖維,還可以制成薄膜、涂料和膠黏劑等.由于尼龍具備良好的力學(xué)、耐熱性、耐磨損性等性能,制品可廣泛應(yīng)用于服裝、工業(yè)用絲、汽車、機(jī)械、電子電氣、交通運(yùn)輸、包裝工業(yè)等諸多領(lǐng)域中.尼龍下游應(yīng)用極為廣泛

尼龍歷史悠久,家族不斷壯大.1935年P(guān)A66首次在實(shí)驗(yàn)室中合成,1938年美國杜邦公司正式宣布世界上第一種合成纖維的誕生,并將其命名為尼龍.在接下來的幾十年中,尼龍家族逐步發(fā)展壯大,PA6、PA610、PA11等新品種不斷出現(xiàn).PA6和PA66具備成熟的生產(chǎn)工藝和廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域,依然是需求量最大的兩類尼龍產(chǎn)品.

長碳鏈尼龍性能優(yōu)良,尼龍12兼具性能及成本優(yōu)勢.尼龍分子主鏈中2個(gè)酰胺基團(tuán)之間的亞甲基長度在10以上的尼龍稱為長碳鏈尼龍,主要品種包括尼龍11、尼龍12、尼龍612、尼龍1212、尼龍1012、尼龍1313等.尼龍12是應(yīng)用最為廣泛的長碳鏈尼龍,它除了具備一般尼龍的大多通用性能之外,吸水率較低,并且具有較高的尺寸穩(wěn)定性、耐高溫、耐腐蝕、韌性好、易于加工等優(yōu)點(diǎn).與另一長碳鏈尼龍材料PA11相比,PA12的原材料丁二烯的價(jià)格僅為PA11原料蓖麻油的三分之一,可代替PA11應(yīng)用于大部分場景,在汽車燃油管、氣制動(dòng)軟管、海底電纜、3D打印等諸多領(lǐng)域都有廣泛的應(yīng)用.尼龍的性能比較性能PA6PA66PA612PA11PA12PA1212密度（g/cm3）1.141.141.071.041.021.02熔點(diǎn)（℃）220260212185177184吸水性[水中24h（%)]1.81.20.250.30.30.2吸水性[平衡（%)]10.78.531.81.61.4拉伸強(qiáng)度（MPa）748062585155斷裂伸長率（23℃，%）18060100330200270斷裂伸長率（-40℃，%）15151040100239彎曲模量（MPa）29002880207099413301330洛氏硬度（R）120121114108105105熱變形溫度（0.46MPa，℃）190235180150150150熱變形溫度（1.86MPa，℃）709090555552

尼龍12主流生產(chǎn)工藝為氧化肟化法,技術(shù)壁壘較高.尼龍12通常采用丁二烯為原料,由環(huán)十二碳三烯（CDT）和月桂內(nèi)酰胺開環(huán)縮聚制得,工藝包括氧化肟化法、光亞硝化法和斯尼亞法,其中氧化肟化法是主流工藝.氧化肟化法生產(chǎn)尼龍12需經(jīng)三聚、催化加氫、氧化、酮化、肟化、貝克曼重排、開環(huán)聚合等7個(gè)步驟,且整個(gè)過程中要使用苯、發(fā)煙硫酸等有毒、腐蝕性較大的原料,開環(huán)聚合溫度需270-300℃,生產(chǎn)步驟操作難度較大.目前以贏創(chuàng)公司為代表的大部分生廠商都使用以丁二烯為原料的主流工藝路線,而日本宇部興產(chǎn)公司取得英國石油化學(xué)公司的技術(shù)許可后,采用以環(huán)己酮為原料的工藝路線實(shí)現(xiàn)了PA12的工業(yè)化生產(chǎn)尼龍12的合成路線合成工藝詳細(xì)介紹氧化肟化法以丁二烯為原料,在齊格勒催化劑作用下合成CDT，加氫生成環(huán)十二烷,再氧化生成環(huán)十二醇,經(jīng)脫氫生成環(huán)十二酮，生成環(huán)十二酮肟鹽酸鹽后經(jīng)過貝克曼重排反應(yīng)得到月桂內(nèi)酰胺，最后縮聚得到尼龍12光亞硝化法在高壓汞燈照射下,使環(huán)十二烷與氯化亞硝酰反應(yīng),得到環(huán)十二酮肟鹽酸鹽,經(jīng)濃硫酸轉(zhuǎn)位得到月桂內(nèi)酰胺，最后聚合得到尼龍12斯尼亞法此法為意大利SniaViscosa公司發(fā)明,以環(huán)十二烷羧酸或它的鹽為原料,在硫酸或發(fā)煙硫酸存在下,使其和等量或過量的亞硝化劑作用,制得高純度的月桂內(nèi)酰胺，聚合生成尼龍12環(huán)己酮法一定比例的環(huán)己酮、過氧化氫及氨在羧酸鹽或銨鹽催化作用下反應(yīng),得到1,1-過氧化雙環(huán)己胺，加熱分解為1,1-氰基十一酸,同時(shí)副產(chǎn)己內(nèi)酰胺和環(huán)己酮。己內(nèi)酰胺可用于制備尼龍6,而環(huán)己酮可循環(huán)使用。接著用氫還原1,1-氰基十一酸,最后得到ω-氨基十二酸，聚合生成尼龍12

一、尼龍12行業(yè)產(chǎn)能分布

中國尼龍產(chǎn)能快速增長,然而高端產(chǎn)品仍需進(jìn)口.從進(jìn)出口數(shù)據(jù)來看,中國尼龍行業(yè)一直保持凈進(jìn)口,2019年凈進(jìn)口量為50.8萬噸,特別是部分高端產(chǎn)品仍存在較高的進(jìn)口依賴度,未來進(jìn)口替代空間大.

近年來中國尼龍行業(yè)進(jìn)出口情況

數(shù)據(jù)顯示：2018年全球特種尼龍市場規(guī)模為26.4億美元,占整體比例約9.7%.汽車的輕量化、綠色節(jié)能的需求是特種尼龍市場需求增長最大的驅(qū)動(dòng)力,預(yù)計(jì)到未來全球特種尼龍市場還將以5.5%的速度持續(xù)增長,增速要高于整體尼龍行業(yè).在整個(gè)特種尼龍市場中,市場規(guī)模最大的產(chǎn)品是尼龍12,它可應(yīng)用于塑料合金、汽車制造、飛機(jī)制造、3D打印、電子電器、機(jī)械用具、醫(yī)療技術(shù)、油氣工業(yè)等領(lǐng)域,具有很強(qiáng)的不可替代性.2018年全球尼龍12市場規(guī)模達(dá)到10.7億美元,預(yù)計(jì)將以5.2%的復(fù)合增速逐步增長至2024年的14.2億美元.

尼龍12全球市場規(guī)模穩(wěn)步增長（億美元）

特種尼龍PA12全球產(chǎn)能分布

尼龍12行業(yè)集中度極高

尼龍12下游應(yīng)用分布

二、尼龍12行業(yè)下游應(yīng)用

（1）汽車制造業(yè)

尼龍12下游需求結(jié)構(gòu)中,規(guī)模最大的應(yīng)用市場是汽車制造業(yè),尼龍12在汽車制造業(yè)中的應(yīng)用占整體市場收入規(guī)模的36.7%.汽車輕量化是當(dāng)今汽車行業(yè)的大趨勢,既要減輕汽車重量,又不影響安全性和舒適性,最主流的解決方案就是替換汽車中的金屬部件.尼龍12可廣泛應(yīng)用于汽車流體輸送管線,包括燃油管線、離合器管線、真空剎車增壓器管路、空氣剎車管路、電池冷卻液管線以及上述管線的接頭,因其安全可靠,是優(yōu)良的汽車輕量化材料.

相較金屬和橡膠材料,尼龍12具有顯著優(yōu)勢.與金屬材料相比,尼龍12材料質(zhì)量輕,可減輕整車質(zhì)量,進(jìn)而減小能耗；柔韌性好,容易布置,可減少接頭,受外部沖擊不易變形；耐振動(dòng)、耐腐蝕性好；接頭密封性好,且安裝方便；擠出成型容易,工藝簡單.與橡膠材料相比,尼龍12材料制成的管路管壁薄、體積小、質(zhì)量輕,不影響空間布置；彈性好,可在極端溫度條件下保持彈性且耐老化性能十分優(yōu)異；不需硫化,不需加編織層,加工工藝簡單.

汽車輕量化及新能源車普及拉動(dòng)尼龍12需求.歐洲約7成的汽車軟管（剎車管、輸油管、離合器軟管等）使用尼龍12材料,美國也有5成的汽車軟管應(yīng)用尼龍12材料.隨著新能源汽車的發(fā)展,電動(dòng)和混動(dòng)車型的燃油系統(tǒng)和電池系統(tǒng)均需要尼龍12.隨著疫情影響的逐步退卻,中國汽車及新能源車的產(chǎn)銷量有望重歸增長,將繼續(xù)帶動(dòng)尼龍12的需求進(jìn)一步擴(kuò)張.中國汽車產(chǎn)銷量情況

中國新能源汽車產(chǎn)銷量情況

尼龍12材料在3D打印中表現(xiàn)出色.相比其他材料,PA12粉末具有高流動(dòng)性、低靜電、低吸水性、熔點(diǎn)適中及制品的高尺寸精度等優(yōu)異的特性,耐疲勞性和韌性也可滿足需要較高機(jī)械性能的工件,因此尼龍12逐步成為工程塑料3D打印的理想材料.3D打印材料性能比較（以5分為滿分）3D打印材料強(qiáng)度外觀細(xì)節(jié)柔韌性尼龍PA12(SLS)5444尼龍PA11/12(SLS)5444尼龍3200玻璃纖維增強(qiáng)型(SLS)5112鋁化物(SLS)4431PEBA(SLS)4335尼龍PA12(MJF)5444不透明光敏樹脂(PolyJet)4552透明光敏樹脂(PolyJet)4552鋁AlSi7Mg0,6(SLM)4230不銹鋼316L(DMLS)4231鈦4AI-4V(DMLS)4230純銀(鑄造)4542黃銅(鑄造)4542青銅(鑄造)4542

（2）3D打印

3D打印全球市場飛速增長,中國產(chǎn)業(yè)化步伐明顯加快.增材制造（3D打?。┯捎谀芸焖僦圃斐龈鞣N形態(tài)的結(jié)構(gòu)組織,對傳統(tǒng)的產(chǎn)品設(shè)計(jì)、工藝流程、生產(chǎn)線、工廠模式、產(chǎn)業(yè)鏈組合產(chǎn)生深刻影響,成為了制造業(yè)最具代表性和最受關(guān)注的顛覆性技術(shù)之一,被譽(yù)為“第三次工業(yè)革命”的核心技術(shù).

材料是3D打印技術(shù)發(fā)展的重要物質(zhì)基礎(chǔ).材料的性能決定了3D打印能否有更廣泛的應(yīng)用,也是當(dāng)前制約3D打印發(fā)展的瓶頸.全球3D打印材料的市場規(guī)模在2018年已經(jīng)突破10億美元,預(yù)計(jì)有望在2024年突破45億美元.中國3D打印材料市場規(guī)模保持飛速增長,由2012年的2.6億元增長至2017年的29.9億元,預(yù)計(jì)2024年中國3D打印材料市場規(guī)模有望超過160億元.

2017-2024年全球3D打印材料市場規(guī)模（億美元）

2012-2024年中國3D打印材料市場規(guī)模（億元）

（3）油氣輸送

油氣輸送對材料的要求極高.PA12材料多年來已應(yīng)用于陸上和海上的柔性立管、燃?xì)夤?、?nèi)襯、鋼管涂層,可以防止海水沖刷侵蝕和油料流體的腐蝕,用于制造輸送海底油氣產(chǎn)品和入并流體的柔性立管、高達(dá)20bar壓力下的天然氣分送系統(tǒng)等,相比其他材料具有優(yōu)異的使用壽命和較好的防腐蝕性能,是油氣輸送行業(yè)大力發(fā)展的高性能材料.作為燃?xì)廨斔凸艿?PA12的應(yīng)用已有超過十年的歷史.與傳統(tǒng)次高壓或高壓燃?xì)廨斔蜁r(shí)使用的金屬管通相比,PA12燃?xì)夤艿滥軌蜓娱L管道的使用壽命,并大幅降低管道鋪設(shè)成本和后期維護(hù)成本.中國在“十三五”規(guī)劃中提出,“十三五”期間,將建成原油管道約5000公里、成品油管道1.2萬公里并新建天然氣主干及配套管道4萬公里,為PA12的發(fā)展提供新動(dòng)力.

（4）海底電纜及漂浮電纜包覆材料、電纜防蟻?zhàn)o(hù)套、光纖護(hù)套

PA12可用于海底電纜及漂浮電纜包覆材料、電纜防蟻?zhàn)o(hù)套、光纖護(hù)套.尼龍12的脆化溫度低,耐候性優(yōu),尤適用于全氣候（-50～70℃）使用要求的野外特種用途通信電纜的制造.用作海底電纜及漂浮電纜包覆材料,就必須考慮在海洋使用中特殊環(huán)境和特殊工作條件,因此,要求電線外徑小、耐磨、要承受一定的水壓、足夠的抗拉強(qiáng)度,以及在海水中具有足夠的絕緣電阻.而尼龍12就是很好的電氣絕緣體,不會(huì)因潮濕影響絕緣性能,即使長期放入水中（或在海水中）其絕緣電阻仍很高,至少高于其它尼龍材料一個(gè)數(shù)量級,應(yīng)用PA12材料的包覆線防蝕效果好,在海底浸漬三年無變化.電纜防蟻?zhàn)o(hù)套此前采用PE、PVC添加殺蟲劑或黃銅帶包繞