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耐高温尼龙的主要应用领域及国产高温尼龙建议对策

2021年全球耐高温尼龙市场需求量达到16万吨,受益于下游行业的发展及产品应用面的拓宽,行业年复合增长率超过7%,按照目前市场上耐高温尼龙均价5.5万元/吨预估,预计2022年全球市场需求将超过17万吨,市场规模约100亿元。现阶段已工业化应用的高温尼龙种类主要有PA46,PA4T,PA6T,PA9T,PA10T等。


目前国内耐高温尼龙市场对外依存度较高,进口依存度超过70%,市场需求大,且国外公司的纯树脂及高端改性产品限制对国内的出售,这给国产高温尼龙带来了市场机遇。今天,我们主要看看高温尼龙的主要应用领域有哪些?国产高温尼龙又有哪些问题需要解决?


  • 耐高温尼龙的应用


耐高温尼龙因其自身的优异性能,近年来,下游开发应用越来越多,市场需求持续上升,目前已经被广泛应用于电子电器、汽车制造、 LED等领域。


1   电子电器领域


随着电子元件向微型化、集成化、高效化发展,对于材料的耐热等性能有了进一步的要求。新的表面组装技术(SMT)的运用,对于材料的耐热温度要求由以前的183℃上升至215℃,同时要求材料的耐热温度达到270~280℃,传统材料无法满足要求。

       图片SMT技术


由于耐高温尼龙材料杰出的内在特性,既具有超过265℃以上的热变形温度,又有较佳的韧性和极佳的流动性,因而能够满足SMT工艺对元器件的耐高温要求。


               

       电子接插件


耐高温尼龙可应用于以下领域和市场:3C产品中的接插件、USB插口、电源连接器、断路器、电动机部件等。


2  汽车领域


随着人们消费水平的提高,汽车产业正朝着轻量化、节能化、环保化和舒适化的趋势发展。汽车减重可以节省能源,增加汽车续航,减少制动器和轮胎磨损,延长使用寿命,最重要的是可以有效降低汽车尾气排放量。


在汽车工业领域,传统的工程塑料和部分金属正在被耐热材料所逐步替代。如在发动机区域,相对于PA66材质的链条张紧器,用耐高温尼龙做的链条张紧器磨损率更低,性价比更高;耐高温尼龙材质的零部件在高温腐蚀介质中使用寿命更久;在汽车控制系统,因自身优异的耐热性能,在一系列的排气控制元件中(如各种外壳、传感器、连接器和开关等 ),耐高温尼龙有较多的应用。

       链条张紧器


耐高温尼龙还可应用在可回收式的油过滤器外壳,以承受来自发动机的高温、路面的冲击颠簸和恶劣气候的侵蚀;在汽车发电机系统,耐高温聚酰胺可以应用于发电机、起动机和微电机等。


3   LED 领域


LED是一个新兴的、处于快速发展阶段的行业。因其节能、环保、寿命长、抗震等优势获得了市场的广泛关注和一致好评,过去十年,我国LED照明产业年均复合增长率超过30%。

      图片PA10T用于LED支架


LED产品在封装制造的过程中会发生局部高热,对于塑料的耐温性提出了一定的挑战。目前较低功率LED反射支架已经全面使用耐高温尼龙材料。PA10T材料目前已经和 PA9T材料成为业内量大的支柱材料。


4  其它领域


耐高温尼龙材料具有耐热性高、吸水率低、尺寸稳定性好等优势,能够保证材料在潮湿环境下长期使用也具有高强度和高刚性,是一种取代金属的理想材料。


目前,在笔记本电脑、手机、遥控器等产品上已经凸显用高玻纤含量增强的耐高温尼龙材料取代金属做结构框架的发展趋势。

       图片高温尼龙在笔记本电脑中的应用


高温尼龙可取代金属达到轻薄设计,可应用在笔电外壳、平板外壳,优异的耐高温性和尺寸稳定性使其在笔电的风扇、接口广泛应用。

       图片手机机构图


高温尼龙在手机上应用包括手机中框、天线、摄像头模组、喇叭支架、USB连接器等。


如Dupont Zytel HTN53,EMS Grivary GV和Solvay IXEF高玻纤含量增强系列材料已经在这些行业得到了应用。

       图片水表


PA10T材料具有低吸水率和优异的抗水解性能,比其它耐高温尼龙材料更加适合取代金属用于水表和水泵部件,如EMS公司Grivory CV系列材料在这个行业已得到大批量应用。


  • 国内高温尼龙企业面临的问题及对策


国内耐高温尼龙产业还有很多需要完善和解决的问题,与国外巨头相比,仍然存在一定差距,主要表现在我国相关产品产业化进展缓慢,工业化品种较少且性能稳定性较差,装置规模小、工艺及设备相对落后且生产成本高等。

建议在以下方面发展和提高:


1 提升知识产权意识


国内特种PA领域的绝大部分专利申请都在2000年以后,而此时,国外相关生产厂商已经在此领域深耕多年,申请了大量专利。


       图片       

 

国内厂商应对所在领域的专利情况进行充分调研,选择合适的技术路线,进行针对性的研发以及知识产权保护。当申请了一系列具有实际意义的针对性专利并得到授权后,在此领域才会获得一定话语权。


2 加大树脂合成和改性相结合的技术研发


国内很多特种PA工程塑料聚合企业并不介入树脂改性和销售,而大部分做树脂改性和销售的企业更不会深入上游的树脂聚合。如果聚合企业能够根据用户对改性树脂的要求来设计聚合树脂,那么其工作效率将会显著提高。如果改性企业能够充分掌握树脂原料的特性,就能做出针对性的改性开发。


金发科技股份有限公司在耐高温尼龙材料领域基本采用该思路,专门从事特种工程塑料的聚合、改性和销售工作,打通了树脂合成以及树脂改性之间的隔阂。


3 在高分子树脂开发过程中重视生产设备以及工艺技术研究


目前的耐高温尼龙材料领域,研发人员大部分是理科背景,材料专业出身,工程化及产业化经验欠缺。这样使得实验室做出的产品难以批量工业化生产。


针对该问题,从顶层设计考虑,可以在项目立项时指定具有丰富生产经验的工程技术背景人员作为项目负责人。这样,整个项目就会很自然地按照工程技术的思路发展进行,确保产业化顺利完成。


参考资料:耐高温尼龙的发展与应用,网络资料。



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