聚酰胺材料：揭开“合成纤维皇后”的神秘面纱

  谈到“聚酰胺”，可能会感到陌生，但它的别名“尼龙”早已广为人知。作为重要的合成高分子材料，聚酰胺凭借卓越的性能成为现代生活中不可或缺的一部分。

  上世纪三四十年代，聚酰胺6刚面世时，由于其性能优异、应用领域广泛，被誉为“合成纤维皇后”。早晨起床后，人们掀开由聚酰胺面料纺织的纱帘，穿上由聚酰胺面料制作的衣服，拉开洗手间的聚酰胺把手，使用聚酰胺材料的牙刷漱口，而后走进办公室打开由聚酰胺材料制造成外壳的笔记本电脑开始一天的工作……聚酰胺，这种人们离不开的精细化工产品是如何合成出来的？中国石化又是如何积极布局聚酰胺研发生产、打破国外垄断的？本版带您走近应用广泛的尼龙——聚酰胺。

  本版文图由 本报记者 彭 展 陈子佩 通讯员 杨 萌 乔 志 巩笑笑 李泽阳 任军平 邓鑫璐 张 依 提供

  聚酰胺俗称尼龙，是一种大分子链结构单元包含酰胺基团的线型热塑性聚合物。具有强韧、耐磨、自润滑、使用温度范围宽等综合性能。聚酰胺品种繁多，其中聚酰胺6（PA6、尼龙6）、聚酰胺66（PA66、尼龙66）产量最大，约占聚酰胺产量的90%以上。用聚酰胺6生产的合成纤维，俗称锦纶，具有高强度、耐磨性和抵抗腐蚀能力优异、染色性好等特点，是合成纤维的重要品种。

  聚酰胺的合成之旅始于一系列特定的单体，它们是构成聚酰胺长链分子的基础。如果把高分子比作一串精美的珍珠项链，那么聚酰胺就是由无数“珍珠”——单体，通过酰胺键这一“丝线”巧妙串联而成的。

  合成聚酰胺的单体包括内酰胺、二元酸、二元胺及氨基酸，其种类和组合方式的多样性，赋予了聚酰胺丰富的品类和特性。例如，通过内酰胺的开环聚合，能够获得PA6，而二元酸和二元胺的缩聚反应则孕育出PA66。这些不同的合成路径，就像不同的食谱，决定了菜品的风味和口感。

  “多面手”：在纺织和包装领域，聚酰胺可以转化为多样化的衣物、伞具、户外装备，为日常生活带来便利与舒适；在工程塑料领域，聚酰胺的轻质特性使其在汽车制造中扮演重要角色，助力车辆减重、提高能源利用效率；在电子设备制造领域，它的绝缘性能为电路安全提供了坚实保障；在机械领域，聚酰胺的机械强度、耐磨性和耐化学性，使其成为制造精密零件的理想材料，大范围的应用于汽车零件、电子设备外壳和机械齿轮。

  “变形金刚”：聚酰胺拥有优良的可塑性，能被加工成各种形状和尺寸，从细微的纤维到粗壮的管材，聚酰胺材料都展现出卓越的成型能力。此外，聚酰胺还能与其他材料结合，形成具有特殊性能的复合材料，进一步扩展了应用范围。

  “潜力股”：生物基聚酰胺的开发减少了对石油资源的依赖，同时减少了对环境的影响；改性聚酰胺的研究，通过添加填料和增强材料，不断的提高聚酰胺的性能，以适应更加严苛的应用场景；抗菌、阻燃等功能聚酰胺的研究，大大拓展了其应用边界。废旧聚酰胺的回收和再利用，也成为研究热点，有助于减少环境污染，同时节约世界资源。聚酰胺的多功能性和可持续性，使其在工业和日常生活中扮演着重要角色。

  目前，我国聚酰胺市场正处于稳步增长阶段，总产能约711万吨/年，2025年预计达800万吨/年。其中，中国石化聚酰胺产能21.5万吨/年。未来，聚酰胺在纺织、工程塑料、食品包装领域的市场需求将持续增加。

  国内聚酰胺6产能迅速增加，更多厂商将涉足工程塑料等高的附加价值领域。同时，随技术创新和环保趋严，国内厂商在高温聚酰胺、生物基聚酰胺等领域也取得了一定进展，未来将有更多新技术和产品投入市场。在汽车领域，聚酰胺复合材料的应用占比很大。随着汽车轻量化和新能源化，聚酰胺在汽车领域的应用将继续增长，预计到2030年，车用聚酰胺材料用量将达144万吨。此外，聚酰胺复合材料有望在风电叶片材料中替代环氧树脂复合材料，成为主流的轻量化材料。

  己内酰胺是聚酰胺6及其共聚物的主要的组成原材料。2000年，在闵恩泽院士的带领下，石科院组建了以集团公司首席专家宗保宁为首的开发团队，专注于己内酰胺生产技术的研究。

  2008年，石科院成功开发出具有自主知识产权的己内酰胺绿色生产成套新技术，标志着我国在聚酰胺生产领域迈出了重要一步。基于该技术，2023年底，湖南石化60万吨/年的己内酰胺产业链搬迁与升级转型发展项目实现全线贯通，一次开车成功，不仅提升了产能，而且推动了产业绿色发展和技术水平提升。

  为有效应对己内酰胺产能的结构性过剩及聚酰胺6产品附加值有限的挑战，2019年，宗保宁领衔的开发团队与中国科学院长春应用化学研究所陶友华课题组携手合作，开展新型抗菌共聚酰胺材料的研发。2023年，石科院作为关键参研单位，承担中国石化“高端聚酰胺材料制备关键研发技术与产业示范”重大科学技术项目，推动己内酰胺原料向聚酰胺新材料转型，增强了我国在全球聚酰胺材料领域的竞争力。

  目前，石科院研发团队正积极探索研发具有创新结构的单体及聚酰胺材料。这些材料的功能不限于传统应用，还涵盖了阻燃等高的附加价值领域。中国石化持续深耕聚酰胺产业，不仅明显提升了我国石化产业技术水平，而且为高端聚酰胺材料的未来发展奠定了坚实基础。

  寒冬时节，湖南石化15万吨/年聚酰胺装置保持满负荷平稳运行，日产聚酰胺（尼龙6）切片400多吨。与此同时，在该装置一侧，聚酰胺研发中心搬迁项目建设有序推进。

  聚酰胺俗称尼龙，大范围的使用在机械、汽车、电器、纺织、化工、航空、冶金等领域。

  湖南石化聚酰胺切片产品的性能与质量在国内处于领头羊，具有高可纺、高强度、高透明的显著优势。通过持续的技术创新和产品升级，该公司在国内率先成功开发双向拉伸尼龙膜（BOPA）用切片，打破了国外品牌的长期垄断。截至目前，该公司已成功开发多种型号的聚酰胺切片，包括BOPA专用料、多层共挤薄膜专用料等20多个牌号产品，覆盖了民用纺丝级、工业膜级、工程塑料级、复合材料全系列，能够很好的满足市场对高端聚酰胺材料的需求。

  该公司在超高黏聚酰胺领域，以生产挤出级产品为主，重点涉及膜、管等领域的应用；在中、高黏聚酰胺领域，成功开发出适用于BOPA薄膜的中黏产品；在低黏领域，以高流动性尼龙为主，成功完成了第二代高流动性尼龙新品的开发及在导热领域的应用；在共聚聚酰胺领域，成功开发聚酰胺6、聚酰胺66共聚尼龙成套工艺技术，并在单丝、薄膜领域得到普遍应用。

  2011年，经集团公司批准，湖南石化真正开始启动高流动性聚酰胺的小试研究项目。历经13年努力，该公司成功完成高流动性支化尼龙从小试、中试到工业生产的全流程工艺技术探讨研究。此外，湖南石化在聚酰胺弹性体领域的研发也取得良好成效。2022年1月，该公司成功产出约200千克聚酰胺6弹性体，在高端运动鞋材、医疗器材及永久抗静电剂等领域都有广泛的应用前景。

  去年9月，集团公司科技部组织召开“高端聚酰胺材料制备关键研发技术与产业示范”重大科学技术项目启动会，明确总体攻关目标。该项目由湖南石化牵头，上海院、石科院、北化院等9家单位参与，6家院校协作。为承接研发技术，湖南石化组建了聚酰胺部（中国石化合成纤维技术中心湖南聚酰胺分部），设置研发中心、营销中心和产能为15万吨/年的聚酰胺装置生产中心，推进产销研有机结合。

  该聚酰胺装置以己内酰胺为原料生产双向拉伸尼龙膜专用料、多层共挤薄膜专用料等20多个牌号尼龙6切片产品。装置共有4条生产线，采用新工艺，推动节能降耗，减少“三废”排放，提升产品质量。今年1月，该聚酰胺装置的4条生产线月实现满负荷运行，主要指标达到设计值。聚酰胺装置开车以来，湖南石化持续优化生产运行，着力提升经济技术指标，产品月均综合优级品率达到年度控制指标。

  为实现拓市扩销，湖南石化坚持产销研用一体化协同，聚焦市场和客户的真实需求，一方面发挥生产线及产品牌号多等优势，稳定生产，做大总量；另一方面加强调研走访，参加业界产业论坛交流，与下游用户合作，“点对点”研发和批量试生产，提供专用新牌号产品，强化市场应用推广。稳定外销的9个牌号聚酰胺切片产品深受用户欢迎，新产品分批次在下游用户应用，反响良好。今年前11个月，湖南石化累计生产聚酰胺切片逾13万吨，产销率100%。

  我国聚酰胺的产量和需求量占全球的一半，基本的产品为聚酰胺6和聚酰胺66，但在高端聚酰胺单体、聚酰胺特种功能化产品方面进口依存度高。MXD6（聚己二酰间苯二甲胺）是湖南石化目前主攻的产品之一。

  MXD6作为一种高端聚酰胺单体，具有吸水率低、热变形温度高、拉伸强度和弯曲强度高、成型收缩率小、对氧气及二氧化碳等气体的阻隔性好等优势，常用于包装材料和代替金属用作工程结构材料。该产品在包装材料领域，大多数都用在高端饮品、易变质药物、酒类等对气体阻隔性要求比较高的产品包装；在工程材料领域，大多数都用在汽车结构材料，例如汽车外壳、车体、大梁和底盘等零部件。此外，MXD6还可应用于磁性塑料、透明胶黏剂等领域，具有广阔的应用前景。

  目前，MXD6原材料及其聚合技术长期被国外公司垄断，全球MXD6总产能约6.2万吨/年，预计在2028年达12万吨/年。我国尚没有实现规模化量产的企业，且国内进口MXD6普遍价格昂贵，限制了我国新型结构材料产业的发展。

  中国石化积极地推进高水平质量的发展，将高阻隔MXD6技术开发纳入“高端聚酰胺材料制备关键研发技术与产业示范”项目，由湖南石化牵头研究MXD6及其原料合成技术，进行高阻隔MXD6产品研究开发与推广，建设MXD6千吨级中试装置和万吨级工业化装置，助推我国特种聚酰胺自给率提升到85%以上，引领我国聚酰胺产业链向“高、精、尖”发展。

  随着生物基和高性能聚酰胺等新材料的开发，聚酰胺行业在多个应用领域的竞争力明显提升，未来发展前途广阔。我国目前已成为全世界最大的聚酰胺6生产和消费国，聚酰胺6经过“十四五”以来的加快速度进行发展，已开始净出口，未来计划新增产能大部分源于现有大中型生产企业的扩建，且呈现上下游一体化模式。

  我国聚酰胺6的消费驱动力近期是纤维生产，远期在工程领域。全球纺织业生产中心在我国，而人口大国对于纤维的消费量更是远高于其他几个国家和地区。另外，由于价格和某些性能优势，聚酰胺6在纤维领域还将继续替代部分聚酰胺66的市场，预计未来几年，国内聚酰胺6纤维的年需求量将增长15万~20万吨。从长远来看，我国汽车、电子电器等领域的升级发展，将拉动工程塑料的需求量开始上涨，聚酰胺6作为工程塑料的消费增速将高于纤维领域，其所占比例会逐步增加。因此，对新建的聚酰胺6项目，企业一方面要采取己内酰胺-聚酰胺6-锦纶的一体化建设模式，另一方面要注重聚酰胺6工程塑料（改性塑料合金）产品和市场的开发。

  聚酰胺6盈利能力继续下降。2024~2028年，我国聚酰胺6拟在建项目有12个，涉及产能合计超过250万吨/年。但由于聚酰胺6行业低迷，价格下降、毛利率降低，预计未来几年多个拟建项目不会如期建成投产。聚酰胺6供需矛盾依旧突出。“己内酰胺-聚酰胺6-锦纶”产业链配套一体化程度将进一步加深，有极大几率会出现部分老旧产能的淘汰，以缓解产能过剩带来的压力。但聚酰胺6下游需求跟进不足，预计2025年聚酰胺6厂商的盈利空间将持续压缩。

  聚酰胺6出口量持续增长。预计未来5年，我国聚酰胺6出口量将持续增长。随着未来几年新增产能的投放，行业产能规模持续壮大，市场之间的竞争加剧，叠加同质化产品竞争的影响，聚酰胺6生产企业将进一步拓展海外市场，对冲国内竞争风险、缓解销售压力。聚酰胺6的出口主要贸易对象仍将集中在东南亚和南亚地区纺织业较为发达的国家，以出口锦纶民用丝商品为主。