尼龙行业报告：尼龙复材迎千亿市场，生物基尼龙乘势而上
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报告出品方：华安证券
以下为报告原文节选
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1 尼龙复合材料有望成为最主流的工程材料之一
聚酰胺（Polyamide，简称 PA）又被称为尼龙（Nylon），是分子链重复单元中具有酰胺基团（-NHCO-）的聚合物统称。尼龙是五大工程塑料之首，其按照主链结构中是否含有苯环可以分为脂肪族尼龙、半芳香族尼龙以及全芳香族尼龙，其中脂肪族尼龙较为代表的有 PA6、PA66，PA6 和 PA66 是最早开发并实现产业化的尼龙品种，也是目前产量和消耗量最大分尼龙品种，约占尼龙总产量的 90%，除此之外还有 PA11、PA12、PA610 等。
目前玻璃纤维是最常见的尼龙增强材料。脂肪族尼龙具有优异的力学性能、耐腐蚀、较强的润滑性以及耐磨性，但也由于酰胺键的存在吸水性较高，尺寸稳定性较差，因此在用作工程材料时需要对其进行改性，目前工业生产中普遍采用填充改性的工艺，填充改性是指采用各种高性能纤维，同时添加增韧剂、润滑剂、热稳定剂对尼龙进行改性以获得强度高、尺寸稳定性和加工性能好的复合材料，即尼龙复合材料。现尼龙增强纤维有玻璃纤维、碳纤维、芳纶纤维和玄武岩纤维等，碳纤维具有质量轻、高强度、高模量、导电、导热等多种优良性能，但其成本较高、透明性较差，一般应用于航空航天等高端领域；芳纶纤维属于有机高性能纤维，由于芳纶本身也属于聚酰胺品种，它和尼龙的相容性很好，在制作尼龙复合材料时不需要添加偶联剂，但芳纶价格很高，用于一般民用工业品不具备价格优势，目前主要用做航空、军工装备的结构材料；玄武岩纤维具有较好的稳定性、电绝缘性、抗腐蚀性等优异的性能，但是目前国内工艺尚不成熟，生产设备经常会出现断头飞丝或料液漫流的情况，且纤维原料使用粗放，产品质量不高，生产效率也较低；玻璃纤维也具有绝缘性好、耐热性强、抗腐蚀性好、机械强度大等优点，同时玻璃纤维价格低，易于调色，工业工艺成熟，是目前运用最广泛的尼龙增强材料。
半芳香族尼龙兼具脂肪族和全芳香族尼龙优点，目前商业化的高温尼龙多属于
半芳香族尼龙。脂肪族尼龙分子链属于亚甲基组成的柔性分子链，所以 PA6 和 PA66
的耐热性能较差，玻璃化转变温度和熔点较低。PA46 由丁二胺和己二酸缩聚而成，
也属于脂肪族尼龙，但其酰胺键密度更高，可形成更多的氢键，能够快速使聚合物
结晶，其结晶速度为 PA66 的 5 倍，PA6 的 10 倍，熔点能够到达 295℃，因此也被
称为高温尼龙，目前脂肪族只有 PA46 属于高温尼龙；全芳香族尼龙由于高密度的
苯环结构和链间强的氢键相互作用使其具有优异的机械性能和耐热性能，但也因为苯环含量过高使其刚性过强，其熔点过高导致不能进行熔融加工，限制了其在工程塑料方面的应用和推广；半芳香族尼龙兼具脂肪族和全芳香族尼龙的优点，相比全芳香族尼龙分子链更柔顺，结晶度更高，相比脂肪族尼龙又具有更高的熔点，综合性能优异，目前商业化的高温尼龙大多为半芳香族尼龙，如 PA4T、PA6T、PA9T、PA10T、PAMXD6 等。
在普通的尼龙复合材料中，主要的汽车和工业领域，玻纤增强 PA6 和 PA66 是最常见的尼龙复合材料，拥有优异的力学性能。纯 PA6 和 PA66 材料吸水性大，尺寸稳定性相对较差，经玻纤改性后力学性能得到大幅提升，玻纤增强 PA6 和 PA66拥有优异的机械强度、耐磨性、抗蠕变性、高冲击强度和机械减震性，因而目前广泛应用于汽车发动机周边部件如进气歧管、发动机盖罩等，电子电气的线圈骨架以及工业领域的齿轮轴承等部件。
在电线电缆及油管等领域，PA11 和 PA12 复合材料吸湿率低，拥有良好的自润滑性和电气绝缘性，被广泛应用。PA11 和 P12 中都存在着数量较多的非极性亚甲基基团，这使得 PA11 和 PA12 分子链的柔顺性较大，拥有优异自润滑性，同时 PA11和 PA12 均属于自熄性材料，拥有较好的电气绝缘性，但 PA11 和 PA12 的生产成本较高，目前玻纤增强 PA11 和 PA12 主要应用于汽车油管和电线电缆保护套。
在齿轮轴承及电子电气罩壳中，PA610 复合材料耐冲击性等综合性能突出被广泛应用。PA610 具有良好的耐冲击性、抗疲劳性和耐磨性，其力学强度虽低于 PA6、PA66，但高于 PA11、PA12，PA610 吸水率低于 PA6 和 PA66，耐热性高于 PA11和 PA12，且也属于自熄性材料，目前玻纤增强 PA610 主要应用于汽车工业领域的齿轮、轴承以及电子电气领域的各种罩壳。
高温尼龙复合材料的综合性能更优，尤其在耐高温等方面表现优异，被广泛应用于各类耐高温的应用场景中。
在需耐热性的汽车部件领域，由于 PA46 耐磨性能优异，被用于制造各类汽车部件。PA46 结构对称，结晶速度较快且结晶度高，其耐磨性和耐热性在现有高温尼龙中较为优异，目前主要用于汽车中的电气节气门控制、废气再循环系统、涡轮、可变进气系统以及其他机械中的齿轮、轴承等，但 PA46 的酰胺基密度高，而酰胺基属于亲水基团，所以 PA46 吸水性在现有高温尼龙中相对较高，吸水后的 PA46 的结构稳定性和耐化学性都会受到影响。
在连接器、断路器、开关等电子电气领域，常使用 PA4T 和 PA6T，其熔点和变形温度较高，适合 SMT 工艺且机械强度较高。 PA4T 和 PA6T 的链段中重复单元较短，熔点和热变形温度都非常高，两者的熔点（PA6T 的熔点为 370℃）均超过自身分解温度（PA6T 的分解温度为 350℃），因此纯 PA4T 和 PA6T 不易加工，目前商业化的 PA4T 和 PA6T 的产品都是引入了共聚物（一般是 PA6 或者 PA66）以降低自身熔点，目前 PA6T 和 PA4T 的共聚物熔点一般在 320℃左右。由于 PA4T 和PA6T 的熔点和热变形温度较高，能够承受 SMT（Surface Mount Technology，表面组装技术）工艺中的回流焊接高温（一般回流焊的峰值温度在 260℃左右），同时机械强度也较好，因此广泛应用于电子电气和工业建筑领域，如各种连接器、开关、插座、继电器、断路器、手机笔记本电脑外壳、SMD 元件、电缆保护套等。
在 LED 领域，由于 PA9T 和 PA10T 吸水率较低且抗黄化较好而被广泛应用。
PA9T 和 PA10T 具有较长的碳链，酰胺基浓度较低，所以吸水率也较低，PA9T 的吸水率约为 0.17%，是 PA46 的 1/10，PA6T 的 1/3，PA9T 和 PA10T 的熔点没有 PA4T和 PA6T 高，因此不需要共聚也可以进行工业化生产，目前 PA9T 和 PA10T 被广泛应用于 LED 领域，如 LED 反射器、LED 支架、LED 照明、LED 光源反射板、液晶电视等，由于酰胺键容易被热氧化断裂分解生成带色的过氧化物，普通尼龙在长期的高温环境下容易变黄，会影响反射架的反射率，而 PA9T 和 PA10T 的酰胺键浓度低，抗黄化较好，且经过多次回流焊后仍能保持较高的白度和反射率，此外，PA9T和 PA10T 也可以用于 SMT 贴片、水龙头的混水阀和增压管等。
在气体阻隔材料领域，PAMXD6 具有优异的二氧化碳等气体阻隔性而被大量使用。PAMXD6是由间苯二甲胺和己二酸聚合而成，其耐热性和力学性能稍差于PA6T，但其具有良好的加工性能和优异的气体阻隔性能，目前可用于塑料包装、保鲜膜、密封罐头等气体阻隔材料领域。
2 尼龙复合材料市场空间超 2300 亿，行业复合增速达到 19%
2.1 尼龙复合材料兼具高强度和轻量化的性能，广泛用于汽车、电子电气、消费等领域
尼龙复合材料下游应用领域广泛，2025 年尼龙复合材料市场将超过 2300 亿元。
尼龙复合材料拥有优异的尺寸稳定性、自润滑性、耐老化性等性能，其中高温尼龙具有优异的耐高温、高强度和耐化学品性，尼龙复合材料被广泛应用于汽车、电子电气、消费、工业建筑等领域。
尼龙材料在汽车、电子电气领域的应用占比较大，约占 80%。根据新思界产业研究中心数据，目前电子电气和汽车是最大的应用领域，两者合计应用占比约 80%，除此之外，应用领域还包括家庭厨卫、航空航天等领域。
2022 年全球连接器市场规模为 841 亿美元，同比增长 7.82%。连接器的主要作用是使电路内被阻断处或孤立不通的电路之间的电流流通，使电路实现预定的功能，目前尼龙复合材料广泛应用于连接器端子，尼龙材质接线端子使用寿命长，连接性好，2022 年全球连接器市场规模为 841 亿美元，同比增长 7.82%。
2022 年全球 LED 照明市场规模为 11078 亿元，预计 23 年达到近 11439 亿元。
在 LED 照明领域，由于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要求，是高温尼龙的主要应用场景，其主要应用于 LED 支架，主要方式是采用注塑工艺结合到铜支架上，成型后内部为一反射碗型，用于加强聚光及亮度并保护芯片及内部电路，截至 2022 年，全球 LED 照明市场规模为 11078 亿元，同比增长 4.32%。电气领域市场规模的不断增长将带动尼龙复合材料需求同步提升。
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