高分子材料的发展,也受益于战时的技术积累和战后的经济推动。比如美国杜邦,战时以火药为主业,战后转向于民用化学领域,发明了尼龙,橡胶,凯夫拉等先进材料,原来是为了满足军方的要求,后来便转为民用了;德国BASF以染料起家,战时生产火药,毒气和橡胶,战后转向石油化工和民用化工领域,发明了众多染料,并积极向国外拓展业务。
先进材料在国产的道路上,发展都是比较坎坷的,不论是金属材料,还是高分子材料,都是如此。受制于薄弱的基础工业,中国的高分子产业在改革开放很长一段时间以后才缓慢发展和健全起来。长链尼龙算是众多材料中的一个特色产品,原因之一就是中国的原材料资源丰富,较少受到限制。
PA10T的诞生背景
我们之前发表过很多文章介绍尼龙,包括高温尼龙,分析过受制于国外技术垄断的详细情况,从中可以窥见中外企业的技术差距。比如,中国市场是尼龙的巨大潜力市场,但中国的尼龙合成技术远远落后于欧美,主要原因就是受制于原材料己二腈的知识产权、合成技术以及管理经验的限制。2015年8月,中国唯一能够工业化己二腈的润兴化工发生工厂爆炸,其安全生产许可被安监局撤销,直接影响到了PA66原材料己二腈国产化进程。要突破瓶颈,何其难!
一些同仁通过综合分析国内外情况,发现我国盛产蓖麻,蓖麻油产量丰富,是开发癸二胺的极佳原材料。另一个石化产品对苯二甲酸技术成熟,市场供应充沛。于是在工业化技术孕育成熟以后,一个新的尼龙品种便诞生了:PA10T。
PA10T是什么?
PA10T是以对苯二甲酸和癸二胺为单体,经缩聚聚合而成,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。
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。
PA10T的开发与应用的进程
分析世界上做高温尼龙的企业,大都有一些共同特征,他们会选择一支特色产品作为主打产品,与其他企业作为区别,比如DSM以PA4T和PA46为主;Kuraray以PA9T为主;Du Pont以PA6T/MPMDT为主;KINGFA以PA10T为主等等。这些企业另外一个特征就是上游合成与下游改性一把抓,先整合,再集中优势力量做产品的应用开发,抢占市场。
就特种工程塑料的开发与应用的进程来看,中国企业并没有落后国外公司。以KINGFA的产品为例,其在2006年便投入了人力物力开始PA10T的技术储备,2008年有了工业化产品,尽管开始产品不完美,但经过十来年的持续投入和技术开发,依靠技术团队的钻研精神和韧性,其产品在市场上获得了广泛的口碑与认可,并不输于国外企业比如EMS和ARKEMA的对应产品。
基于目前中国国情,我们也必须看到,先进技术的应用与创新所面临的挑战也非常严峻。尽管我们常说,中国人是勤劳的,是聪明的,是坚韧不屈的,但这与经济全球化所面临的冲击并不对等,任劳任怨的付出不一定能得到等价值的回报,知识产权便是硬伤。比如杜邦开发的凯夫拉纤维,由于其在国际专利方面的完善布局,并没有给中国企业留下任何出口的机会,甚至国产都面临巨大的压力。KINGFA的PA10T相关专利也与EMS形成了正面交锋,专利交叉复杂,互相竞争非常激烈。
如果再进一步分析,便会发现,产业链延伸越长,产品的生命力才会越旺盛。只是掌握了合成技术,还不够,合成所需要的原材料也是关键,其重要性亦如己二腈对PA66的合成一样。从ARKEMA在中国市场上的兼并行为,便可以看出一斑。
2012年,法国ARKEMA公司收购了两家中国企业:苏州翰普高分子材料有限公司,以及河北凯德生物材料有限公司。前者致力于采用生物来源的先进技术生产癸二胺以及长链尼龙PA1010,而后者专门生产从蓖麻油中提取癸二酸,而癸二酸正是生产癸二胺的原料。从官网可以查到,凯徳主要业务为年产四万吨癸二酸、八千吨癸二酸二甲酯及癸二酸二丁酯系列产品,就癸二酸而言,市场占有率已在50%以上。阿科玛公司的这一动作显示了其在长碳链尼龙和PA10T领域扩展的意图。阿科玛公司目前主要生产基于PA10T/11的尼龙产品,并且试图开发相对高端应用的PA10T,如用于骨缝合材料的PA10T等。
PA10T在应用方面的优势
高温尼龙PA10T在应用方面有诸多优势,性能非常优异。另一个受市场热捧的原因就是,PA10T还是一种生物基材料,其原材料癸二胺是从蓖麻油中提炼出来的。对于生物基材料,各国政府都有一些对应的补贴政策,这为其广泛应用提供很好的助力。
跟石化类的高温尼龙相比,PA10T的成本是没有优势的,这从原材料的来源和技术方面分析便可以察之一二。但在特种工程塑料这个类别里面与其他种类的高分子相比,PA10T却补足了短板。比如液晶聚合物LCP,聚醚醚酮PEEK等,PA10T的价格相对要便宜些。并且耐热性能、耐化学腐蚀性在多数情况下都相当,有开发的潜力。
降本是企业经营的一个永恒主题,PA10T可以通过合金技术来达到目的,比如与PA66做成合金PA10T/66,当然使用共混技术也是可以的。
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