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生物基尼龙市场现状及对未来发展的探讨


2023年2月,生物降解材料研究院、TK生物基材料主办,中科国生、微构工场、丰原生物协办的《生物基与降解材料2022年度大会暨颁奖典礼》将在苏州举办,会议将发布PBAT、BDO、PLA等材料年度数据,现诚邀行业专家、企业代表出席,欢迎报名参展参会。
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。
PA粒料
氨基酸缩聚PA结构通式
 二元酸、二元胺缩聚PA结构通式
 材料分类 


 合成方法 
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。 
聚合机理:(PA6、PA66)
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


 性能简介 


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。
 应用领域 
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;

 市场分析 

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。近年来,在中国“双碳”背景下,国内金发科技、凯赛生物、伊品生物、华阳新材料等企业开始加大在生物基尼龙领域的研究和投入。

生物基-PA代表性企业

国内生物基尼龙行业正值发展初期,产能及投资规模不断扩大,在尼龙行业作为新的绿色解决方案发展势头正盛;但目前生物基尼龙的价格较高,消费者对生物基认知程度不高,导致了生物基尼龙在现有传统的尼龙市场中的替代率显著不足,故生物基尼龙规模化仍尚需时日。

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