在过去几年中,一个正在形成中的尼龙66全球供需紧缩促使了一些工程热塑性塑料供应商、配混商和经销商随时准备用其他的工程树脂来应对持续的产能限制和更高的价格。这些替代选项中最主要的是尼龙6、PBT和高性能尼龙(如PPA),以及含有增加回收物含量的共混物。虽然有不同的预测,但是大多数的消息来源都预计尼龙66的供应紧张将至少持续到2020年的部分时间内。

树脂限制主要与关键前体己二腈(ADN)的供应紧张有关,目前全球产能估计约为38亿lb(约160万t),主要由四大公司生产,包括:美国的Ascend高性能聚合物公司和Invista公司,Invista和Solvay在德国的合资企业Butachemie公司,以及日本的Asahi Kasei公司。2015年,中国ADN工厂爆炸式增长,占全球产能的18%。据总部位于美国休斯顿的IHSMarkit公司的全球工程树脂总监Brendan Dooley称,从2017年飓风季到2018年,几乎每个人都注意到ADN的问题,从ADN和尼龙66生产的无计划中断开始,到现在为止,所有这些都已经基本解决了。

到2018年中期,尼龙66的价格比18个月前上涨了50%以上。仅在2018年,第一季度和第三季度的价格就增长了15~20美分/lb(约33~44美分/kg)。目前,世界上一些地区的第四季度价格正在上升,2019年第一季度的价格增长也就不足为奇了。据Dooley称,计划在2019年的停工,包括在Invista德克萨斯州维多利亚工厂和Butachemie德国工厂的第一季度和第三季度停工六周,每个工厂都针对新的ADN技术进行改造。

Dooley表示,好消息包括一些关键的ADN产能增加。在佛罗里达州彭萨科拉,世界上最大的一体化尼龙66制造商Ascend公司,2017年带来了1.1亿lb(约5万t)的ADN。该公司很快就会再增加8000万lb(约3.7万t),并预计到2022年将进行3.6亿lb(约16万t)的扩建。Invista和Butachemie进行的2019年ADN工厂改造将使产量增加10%。Invista上海公司计划在2023年投产一个新的6.61亿lb/年(30万t/年)的ADN装置。Dooley认为,这些措施将使尼龙66的供应在2020年中期获得改进。对于2019年,他预计供需平衡将持续紧张,并且可能会因供应增加或需求减少而降低价格。

2017年10月,Ascend公司发布一份声明,称其受到“PA 66长期存在供需矛盾的报告”的激励,重申其满足汽车、E/E、电缆扎带、消费者和工业市场对尼龙66需求的承诺。该声明还指出,“事实上,PA 66在当今可用的各种热塑性塑料中提供了价值、性能和可加工性的最佳组合。将PA 66替换为另一种材料在可得性和价格上都不会令人满意。”该公司承认尼龙66的可得性“在短期内受到限制”,并表示正在与客户合作,尽可能地帮助缓解这种限制。该公司补充道,其收购的专门生产专有尼龙复合材料的荷兰塑料配混商Britannia Techno聚合物公司,正在满负荷运转,为欧洲客户提供服务。同样,它的阿拉巴马州弗利工厂和南卡罗来纳州格林伍德工厂正以最佳水平生产,为客户提供复合物和纤维。佛罗里达州彭萨科拉工厂的生产量也达到其产能的90%。

与此同时,巴斯夫致力于开发尼龙66市场,因为其继续看到全球增长潜力巨大。巴斯夫北美高性能材料运输营销总监Mark Szendro表示:“我们想尽一切办法整合尼龙66价值链。然而,现实是需求超过供应,这个情况将在未来几年内持续。这就是为什么巴斯夫计划收购Solvay的聚酰胺业务,以此来投资未来。这次收购将通过提高聚合产能和对主要原材料ADN的后向整合来加强巴斯夫的聚酰胺66价值链。”他补充道,巴斯夫认识到需要在此期间寻求替代材料,正在与客户密切合作,以确定可使用尼龙6、PBT和PPA这些替代材料的特定应用。

巴斯夫尼龙66巴斯夫正采取一切办法整合尼龙66价值链,包括计划收购Solvay公司的尼龙66业务

陶氏杜邦(DowDupont)的消息人士虽然承认尼龙66供应链暂时紧张,但他们表示一直保持不间断的尼龙产品供应,并对于其继续把Zytel尼龙66树脂供应长期客户的能力充满信心。他们指出,该公司是唯一一家在北美、欧洲和亚洲拥有世界级聚合和配混能力的主要尼龙66供应商。

他们还称赞了公司长期以来制定的Zytel“全球牌号”策略——在全球各地工厂制造统一配方和规格的产品,从而可实现本地供应。他们指出,公司已经为关键的原材料开发了一个灵活的供应商网络,以确保在其任何产品线中都不依赖于单一的上游资源。一位公司消息人士补充道:“未来一两年内,供应可能会紧张。我们从未看到过这种情况是如此严重和持久。”

这种情况要求工程热塑性塑料供应商、配混商和经销商权衡对于受限树脂的看法以及他们是否愿意在可行的情况下帮助客户使用替代材料。几乎所有的厂家都承认汽车行业引起了最大的关注,这是因为汽车的许多应用都指定了尼龙66,并且任何替代材料的规格都不可能在一夜之间产生。

替代问题

虽然业内人士承认一些尼龙66零部件制造商和终端使用制造商正在评估替代材料,但是到目前为止,实际更换似乎相当有限。据Solvay特种聚合物公司副总裁和结晶业务负责人Chris Wilson称,原因是进行转向并不是一件小事。“从尼龙66转换成替代材料通常不像在机器上使用新树脂那么容易。这需要考虑对尺寸、部件特征或部件性能的潜在影响,同时选择能够提供技术和应用开发支持的供应商也应该成为决策的一部分。”

尽管如此,几乎所有被接触的业内人士都承认,他们的客户对价格上涨和树脂供应紧张表示担忧。据俄亥俄州Avon Lake的普立万公司报道,他们在2017年初就看到了这个问题,当时尼龙开始变得紧张,客户要求提供市场数据、价格预测以及供应限制的细节。出于同样的原因,普立万的消息人士认为很少有客户转而使用其他树脂。他说:“我们有一些客户正在尝试尼龙6,但更主要的是从优质的转向到再生或宽规格的尼龙66。”

普立万尼龙66虽然普立万很少有客户从采用尼龙66转向别的材料,但是其越来越多地被客户要求提供市场数据、价格预测以及供应限制的细节

普立万的PlastiComp业务总裁Steve Bowen补充说:“尼龙66的供应已经紧张了一年多,这需要密切管控,以确保我们不会出现供应中断。我们与主要供应商的长期合作关系正帮助我们在这个关键时期前进。我们已经能够确保我们有充足的尼龙66材料,以维持我们的核心业务,同时还增加一些额外的细分市场。”

Solvay公司的Wilson表示,尼龙66供应紧张已经让他们看到了以前从未见过的风险。“我想这个行业过去理所当然地认为尼龙66会无限量供应,而这种想法现在已经明显改变了。一位汽车客户对我说,在情况得到解决之前,他们正在积极地开发项目以从尼龙66转向其他树脂,即使需要重新设计一些部件。”

据Wilson称,Solvay已经开展了多项积极的开发项目,以帮助客户转向到公司产品组合中的其他树脂。“通常,尼龙66的用户试图用基于PP、尼龙6或PBT的产品来替代。如果这些聚合物不能满足技术要求,或者需要进行昂贵的改装,那么他们就会转向高性能尼龙,例如我们的Omnix HPPA、Ixef PARA或Amodel PPA。”他补充说,用这类材料替代尼龙66提升性能金字塔有几个好处:部件通常可以用更薄的壁制成,因此使用更少的树脂制造部件,使部件更轻,总体成本更低,并且不需要新工装或改进工装。Wilson指出,尼龙66价格的激增大大缩小了与高性能工程树脂相比的价格差距。

朗盛高性能材料业务部美洲地区技术总监Jose Chirino报告称,几个月来,该公司的销售和技术团队一直在与客户就材料选择过程进行坦诚的讨论。“我们发现很多时候被选择的材料从没真正应用到实际设计中。我们通过研究攻关成功帮助客户转换了原材料,解决了他们面临的部件成本激增以及尼龙66材料短期和中期可得性的问题。我们提供的替代材料包括许多尼龙6和PBT牌号,现在在性能上如机械或热性能、表面质量和阻燃性,可以满足关键的要求。”

树脂经销商PolySource公司的应用开发总监Cliff Watkins就此问题建议客户可以考虑的尼龙66替代产品包括尼龙6、PBT、PPA和脂肪族聚酮。

树脂经销商Conventus聚合物公司总裁Alex Fung表示:“客户担心供应短缺情况可能持续到2020年,期间,尼龙66甚至尼龙6的价格会反复上涨。当然,还有替代树脂可供使用,如PBT或尼龙6,但尼龙66提供了性能和价值的独特组合,可能在某些应用中难以替换,这是你需要确保考虑到的。”Fung坚持认为公司在处理这类供应问题方面的丰富经验使其能够提前购买原材料。“我们有充足的尼龙6和尼龙66产品库存,因此我们欢迎潜在的客户。” Fung说道。

替代方案和目标应用

目前已有很多材料公司提供尼龙66的替代品,简述如下:

塞拉尼斯特种聚合物:2017年,该公司收购了意大利的Nylit塑料公司,这是一家高性能尼龙树脂和复合物生产商,专业生产尼龙66。塞拉尼斯工程材料全球汽车销售总监Jeff Helms表示,该公司已经有客户强烈建议当部件的工作温度稍低并且吸湿量稍高时,可以考虑转向采用尼龙6。塞拉尼斯还推出了再生尼龙66、尼龙6和后工业树脂(PIR)产品。

陶氏杜邦:虽然公司的消息人士并未提及转向替代品的客户,但是对于那些希望为汽车、E/E、工业或消费者市场的现有商业应用提供替代解决方案的客户,陶氏杜邦提供Zytel尼龙6、Zytel HTN PPA、Crastin PBT、Rynite PET和Delrin POM缩醛。

普立万公司:公司消息人士称,他们正在为工业和汽车应用提供尼龙6,包括发动机罩部件、齿轮和外壳,并补充说这两个行业最容易尝试替代方案。该公司的PlastiComp业务还提供长纤维配方中尼龙6和尼龙66的共混物。

普立万公司尼龙6和尼龙66的共混物除了用于工业和汽车应用(比如发动机舱部件)的尼龙6,普立万公司的PlastiComp业务还提供长纤维配方中尼龙6和尼龙66的共混物

巴斯夫:Szendro讨论了三种替代方案。对于需要良好电气性能、热老化性、可焊性、冲击性能和阻尼性能的应用,他表示Ultramid尼龙6可能是一种解决方案,用途包括结构部件、动力总成应用和外观部件,如门把手和踏板。

对于电气和照明应用,比如连接器、电气控制单元的外壳和传感器,它们要求更好的尺寸稳定性,巴斯夫可以提供相应的Ultradur PBT牌号。

对于部件在热空气中需要承受载荷的情况,例如增压空气管道或存在大量磨损和摩擦的部件,巴斯夫可以提供相应的Ultramid Advance PPA牌号,它们具有抗水解和耐化学性以及出色的尺寸稳定性。PPA的替代应用还包括要求严苛的发动机冷却应用和恒温器外壳。

增压空气管道对于部件在热空气中必须承受载荷的应用,例如增压空气管道,巴斯夫提供Ultramid Advance PPA

朗盛:Chirino举例说明了特定的替换应用并介绍了及其新开发的可与尼龙66竞争的材料。该公司为一家原采用30%玻璃纤维填充尼龙66生产变速箱的客户提供了35%玻璃纤维填充尼龙6的替代方案,部件的机械性能和尺寸均保持不变。

家用电器市场的材料供应和成本问题促使朗盛评估替代材料,客户原来使用30%玻璃纤维填充尼龙66生产烤箱手柄,在了解了部件载荷和冲击要求后,朗盛建议其使用含30%玻璃纤维和玻璃微珠的尼龙6。该部件达到了所有尺寸、载荷和冲击要求,并且外观也得到了改善。

尼龙66客户的反馈是,如果他们转向替代材料,则担心长期疲劳性能不足,这鼓励朗盛开发出新的Durethan-性能“P”尼龙6复合物。它们具有改善的疲劳性能,并且比标准尼龙66牌号的性能要好得多。例如,在120℃的疲劳筛选试验中,据报道新的30%玻璃纤维填充的Durethan BKV30PH2.0比标准的30%玻璃纤维尼龙66经受了近10倍的测试循环。

选择E/E市场中的一种材料其关键标准是周期时间,特别是对于诸如连接器的小部件。Chirino表示,朗盛已看到市场对其Pocan XF(极限流动)PBT和PBT共混物的兴趣正在增加。据报道,它们具有与尼龙66非常相似的收缩性能和机械性能;但由于低黏度,这些PBT可以在较低温度下成型,从而缩短了注塑成型时的冷却时间。在某些情况下甚至可使周期时间缩短15%。

对于阻燃应用,朗盛已经定位其新型Pocan BFN2502未填充无卤素PBT可取代无卤素未填充尼龙66,它在0.4 mm时能达到UL 94V-0等级。据Chirino称,该材料符合所有的可燃性要求,并可进行激光打印和接头卡扣连接,机械性能和加工性能也十分出色,这使其对模塑商非常有吸引力,特别是在不需要更换模具的情况下。

朗盛未填充无卤阻燃PBT对于阻燃应用,朗盛(Lanxess)已定位其新型Pocan BFN2502未填充无卤素PBT可替代无卤素未填充尼龙66

Solvay:Wilson提到Omnix HPPA,这是一种高性能PPA,作为替代玻璃纤维填充尼龙66的明智选择,它在干燥条件下提供了相同的性能,在吸湿后则具有更优异的性能。它可以很容易在热水模具中使用,并拥有与尼龙66类似的收缩值。它适用于汽车中的结构应用以及消费市场中食品接触和饮用水的应用。

对于高温应用和/或与水/乙二醇接触的应用,Wilson建议Amodel PPA可作为优于尼龙66的良好替代材料。对于需要高表面质量和非凡机械强度的应用,他提到Ixef PARA聚芳基酰胺(也称为MXD6尼龙)可作为尼龙66的良好替代品。

对于需要额外柔韧性或更好抗冲击性的应用,Amodel PPA和Ryton PPS产品系列中有增韧和弹性体增强牌号,它们是未填充尼龙66牌号的潜在替代品。

帝斯曼工程塑料:2018年早些时候,该公司首席商务官Rob Crowell讨论了公司产品组合中四种聚合物的优点,这些聚合物可以相对容易地替代尼龙66。从Akulon尼龙6开始,他指出其刚度和强度几乎相当于尼龙66,且具有更好的韧性、加工性能和高达200℃的热老化性能,它们都适用于暴露于热空气中的部件(如进气歧管和空气管道)、暴露于油中的部件(如油底壳和过滤器等),以及对表面外观要求较高的部件(如踏板、门把手和电动工具外壳)。

EcoPaXX尼龙410是一种高性能生物基尼龙,它被用在暴露于水或乙二醇的部件上,比如在汽车热管理中。它具有低吸湿性和优异的耐化学性,快速和易加工的高结晶速率,以及所有生物基尼龙的最高熔点(可达250℃)。

另一种替代方案是帝斯曼的Stanyl尼龙46,其在高达290℃温度下具有高的刚度保持率以及出色的耐磨性,同时在高温下具有低摩擦力。建议用于高磨损和摩擦部件(如齿轮和链条张紧器),或在热空气或油中处于高载荷下的部件(如增压空气管道、发动机和传动部件)。

Arnite PBT被认为适用于电气和照明应用,如连接器、照明框架边框和LED零部件,因为它具有优异的电气性能、良好的尺寸稳定性和高的比刚度。一些牌号经过优化,可满足在高达200℃温度下最严格的除气要求。

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