聚酰胺(PA),俗称尼龙或锦纶,是分子链上含有重复酰胺基团(-NH-CO-)的热塑性树脂的总称;包括脂肪族PA、脂肪-芳香族PA和芳香族PA。PA按照合成前体结构的不同,分为两种类型,一类是通过氨基酸缩聚(包括内酰胺开环聚合)而成,另一类是通过二元胺和二元酸缩聚而成。
生物基尼龙是以生物质可再生资源为原料,通过生物、化学及物理等手段制造用于合成聚酰胺的单体,包括生物基内酰胺、生物基二元酸、生物基二元胺等,再通过聚合反应合成的高分子材料,具有绿色、环境友好、原料可再生等特性。
单体制备:
生物基PA单体的制备路线分为油路线和糖路线。
油路线常采用蓖麻油、油酸亚油酸等可再生的天然油脂,经过酯交换、高温裂解等一系列的化学反应,制备出PA单体。通过油脂制备的PA单体主要有十—氨基酸、癸二酸、壬二酸等。
糖路线主要是通过微生物技术或化学方法将葡萄糖、纤维素、淀粉等可再生的糖类物质转化为生物基尼龙单体的路线。目前糖路线制备的主要单体有γ-氨基丁酸、己内酰胺、己二酸和戊二胺。
PA6、PA66聚合机理:
PA6:
① 己内酰胺水解生成氨基己酸
② 己内酰胺和氨基己酸的加聚反应
③ 缩聚反应
④ 链交换反应
包括聚合物链之间交换反应,分子链与另一聚合物氨端基之间的交换反应、分子链与另一聚合物羧端基之间的交换反应三种。
⑤ 封端反应
PA66:
① 己二酸和己二胺反应中和成盐
② 缩聚反应
力学性能:PA的拉伸强度、抗冲击性能、刚性都较好;随着温度和吸水率的提高,PA的拉伸强度和刚性有所下降,抗冲击性能得到提升;
热性能:PA的熔融温度较高,但热变形温度不高,一般低于80℃,改性后可高达260℃左右;线性膨胀系数较大,导热率低于一般金属;
电性能:PA在干燥的条件下具有良好的电绝缘性,但是PA容易吸湿,导致电绝缘性下降;
耐磨性:PA是一种自润滑材料,具有很好的耐磨性能;
耐化学药品性:PA具有良好的化学稳定性和耐溶剂性,溶解于极性较强或易与酰胺基团形成氢键的溶剂或溶液;
加工性能:PA的溶体粘度低、流动性好、易成型加工,主要加工方法为注射和挤出成型;PA的吸水率大,加工前必须干燥;PA的热稳定性较差,应避免长时间高温加工。
汽车领域:发动机气缸盖罩、冷却风扇、节气门、油水管、挡泥板、保险杠 ;
电子电器:开关外壳、电缆固定头、电池密封件、接线端子、齿轮;
机械工业:过滤器、流量计、液位指示器、阀门零件、导轨;
包装领域:薄膜、真空包装袋;
纺织领域:鞋服面料、床上用品、渔网、地毯;
光学领域:镜片、载玻片。
生物基尼龙的研究与制备最初由外资企业引领,最主要生产企业主要有法国阿科玛、德国赢创、美国杜邦等。
生物基-PA代表性企业
国内方面,得益于国家战略层面的重视,以及原料成本、市场规模、完整的工业体系支撑等多重优势,具备了“弯道超车”的机会。
目前,国内已经初步构建了以聚乳酸、聚酰胺(尼龙)产业化,多种生物基材料快速发展的格局。数据显示,2021年,我国生物基材料产能1100万吨(不含生物燃料),约占全球31%,产量700万吨,产值超过1500亿元。
生物基尼龙的表现尤为亮眼。在国家“双碳”背景下,国内一批龙头企业率先在生物基尼龙领域进行布局,在技术研究和产能规模上都取得了突破。
不完全统计,国内已投产的生物基尼龙项目包括:金发科技5000吨/年PA10T,伊品生物2万吨/年生物基尼龙盐项目,凯赛生物10万吨/年PA56生产线和4万吨/年生物法癸二酸项目……
曾经,合成尼龙66的关键单体己二腈长期被巴斯夫、英威达、奥升德等外企垄断,直到2022年,我国才拥有第一套自主研发的己二腈生产装置。
生物基尼龙赛道的出现,提供了一条全新的路径。
生物基尼龙产业方兴未艾,国内上游原料端的技术和产能突破,为下游新材料的创新研发提供了丰沃的土壤。
上游原料端,以凯赛生物为代表的国内供应商已掌握合成生物基尼龙56关键原料长链二元酸的制备工艺,尼龙56有望替代尼龙66,可绕开海外对中国企业己二腈原料的供应限制。
下游新材料端,2022年长塑实业开发出生物基双向拉伸聚酰胺薄膜BiOPA®,成为全球少数具备这项技术的企业。该款功能性薄膜兼具低碳排和高性能的特点,通过TUV一星认证,生物基含量20%~40%,在日化产品、工业包装、电子包装等领域有着广泛的应用前景。
此外,我国是世界主要的甘蔗、玉米生产国之一,不难发现,从植物原料供应到生物基尼龙聚合技术再到生物基尼龙薄膜拉伸技术,中国已经悄然形成了一条具备世界竞争力的生物基尼龙产业链。
一条处于世界领先水平的完整产业链在国内悄然形成
有专家表示,随着生物基尼龙产能规模持续释放,它的普及应用只是时间问题。可以断言,那些提前着手生物基尼龙产业布局与研发投入的企业,将在新一轮全球产业变革与竞争中占得先机。
党的十八大以来,生物产业作为七大战略性新兴产业之一,取得了长足的发展。我国生物基材料的发展也跃上了一个新的台阶,产品种类逐渐增加,产业规模不断扩大,正从科研开发走向全面产业化规模应用。
在新能源实现汽车产业的弯道超车后,以生物基尼龙为代表的生物基材料有望成为我国下一个弯道超车的新赛道。
日期 | 时间 | 事项 |
4.26 | 13:00-20:00 | 报到 |
15:00-18:00 | 重点企业交流会(定向邀请) | |
4.27 | 8:30-18:00 | 全天论坛 |
19:00-21:00 | 欢迎晚宴 | |
4.28 | 8:30-11:30 | 企业走访:中润新材料、巴斯夫、川维化工、华陆新材、恩捷、双象、新宙邦 |
11:30-12:00 | 午餐 |
会议议题
郭宝华,清华大学高分子研究所所长
BDO下游创新应用的探索
孟跃中,中山大学教授、环境材料研究所所长
固态锂离子电池的研究进展
李洪国,山东联欣环保科技有限公司董事长
PVDF市场情况与未来发展分析
肖强,全国精细化工及中间体协作组副理事长
NMP市场前景和应用技术探讨
邓会昌,中国石油和化工联合会化工新材料专委会副秘书长,全国1,4-丁二醇及衍生物工作部办公室主任
BDO供需现状、未来预测以及政策影响
丁显波,重庆中润新材料股份有限公司碳纳米事业部总经理兼中润新材研究院院长
聚焦新能源前端,锂电碳纳米导电剂一体化产业链优势格局
高珊,凯亚特化学技术(北京)有限公司经理
CONSER / BLUELAND电子级NMP技术
周明何,浙江博聚新材料有限公司董事长
锂电用化学品生物基来源的可行性及产业化
锂电和储能高速发展下,NMP、PVDF、PVP的市场机遇
GBL-NMP市场现状以及发展前景
BDO-GBL-NMP产业链一体化现状
BDO脱氢法制GBL中催化剂及工艺的探讨
高纯NMP的开发和应用
电子级NMP回收装置与技术难点
PVDF在锂电池方面的应用
PVDF生产技术与项目投资
BDO供需趋势及影响价格的因素分析
炔醛法BDO的成本控制及技术难点
顺酐法BDO及DMS制PBS的最新进展
更多演讲征集:李女士 188 2508 5504
点“阅读原文”在线报名,抢占名额!
↓↓↓