PA12是什么材料？尼龙12介绍

PA12 即尼龙12，又叫聚十二内酰胺、聚月桂内酰胺，是一种高性能长碳链尼龙。

尼龙12的相对密度仅为1.01-1.03，受益于轻量化要求提高，汽车是尼龙12最大的需求市场，且目前仍保持增长态势。此外，3D打印行业的迅速发展扩大了对高性能打印材料的需求，尼龙12材料在3D打印中表现出色。在此背景下，全球尼龙12市场规模不断扩大。随着我国电子、汽车、机械、电动车、储能等产业的迅速发展，中国已成为尼龙12全球最大消费市场之一。       

 尤其值得一提的是，除了新能源汽车，随着储能热管理技术的进步，液冷储能成为工商业储能和集装箱储能的行业趋势，其中，PA12以其优异的性能成为液冷管路的优选材料。

1. 历史

了解一种材料，不得不提其历史，PA12发展历史如下：

1966 年， Emser 公司和 Huls 公司首次成功开发PA12 。

20 世纪 70 年代，尼龙 12 首先由赢创工业集团（Evonik）的前身德国德固赛公司在 Marl 率先实现工业化生产，随后瑞士 EMS、法国阿科玛（Arkema）和日本宇部兴产（UBE）也陆续宣布工业化生产的消息，四大生产商已经牢牢掌握尼龙 12 的生产技术近半个世纪。

2018 年，法国阿科玛宣布在中国常熟园区提升其全球 PA12 材料 25%的产能，并有望在 2020 年中投产。德国赢创也宣布投资 4 亿欧元在 Marl 工业园区扩充其 PA12 材料 50%的产能，并计划于 2021 年初开始运行。

1977 年，江苏淮阴化工研究院与上海合成材料研究所合作以丁二烯为原料进行尼龙 12 的合成研究工作。随后巴陵石化有限责任公司（原岳阳石油化工总厂）以环已酮为原料进行了尼龙 12 小试合成研究。

2012 年起，万华开始尼龙 12 材料相关专利的申请，2013 年万华尼龙 12 小试项目正式启动。经过多年的研发积累和小试中试，万华的尼龙 12 技术经中国石化联合会组织成果鉴定，已经达到国际水平。随着 2019 年底万华年产 4 万吨尼龙 12 项目得到环评批复，进入工业化实施阶段，率先实现国产化，打破海外厂商垄断。

2022年10月18日，万华化学集团股份有限公司4万吨/年尼龙12产业链装置成功产出优质产品。标志着我国尼龙12全产业链产业化技术取得重大突破，也意味着万华化学成为全球第二家拥有尼龙12全产业链制造核心技术和规模化生产制造能力的企业。

2. 结构性能

尼龙12 中存在着非极性的亚甲基基团，而且数量很大，这使尼龙12 分子链的柔顺性较大；尼龙12 中的酰胺基团是极性的，且内聚能很大，它的分子之间可形成氢键，使分子的排列较规整。因此尼龙12的结晶度高，强度也较高。尼龙12(PA12)吸水率低，耐低温性好，气密性好，耐碱、油脂性能优良，耐醇类和无机稀酸以及芳烃的性能中等，力学性能和电性能亦好，且属自熄性材料。

1）密度

尼龙 12 的相对密度仅为1.01-1.03，是所有工程塑料中最小的，这对减轻汽车质量，降低油耗有一定的作用。如果按单位体积比较，尼龙 12 在价格和性能上具有优势。

2）熔点

尼龙 12 的熔点为172-178℃，稍低于尼龙11，完全能够满足汽车燃油管和气制动管的工作环境温度要求。

3）吸水性

众所周知，尼龙制品最大的缺点就是吸水性大，尺寸稳定性难以保证。但是，由于尼龙 12 中亚甲基分子的增多，大大降低了亲水基团的影响，因此，尼龙 12 具有尼龙产品中最低的吸水率，这样就减小了制品因吸水而造成的性能和尺寸的改变，这使尼龙 12 具有很大的优势。吸水后，尼龙 12 的抗拉强度降低很小，而尼龙66和尼龙 6却有很大的变化。

4）抗冲击强度

抗冲击强度是一项重要的技术指标，对于经常暴露在空气中的尼龙 12 管，这项指标尤其重要。尼龙 12 在-20℃和-40℃下按标准进行试验，均无断裂现象，完全符合使用要求。尼龙 12 抗冲击性能十分优异。

5）低温性能

尼龙 12 的脆性温度最低，达-70摄氏度，因此，可广泛用于耐低温的部件。下表列出尼龙树脂的脆性温度：

6）柔韧性

增塑剂对尼龙 12 物理性能的影响集中表现在树脂的弹性模量上。尼龙 12 有三种基本类型的树脂，它们的主要区别是因增塑剂含量不同而形成了不同的柔韧性。随着增塑剂可萃取组分含量的增高，树脂的弹性模量降低。

7）低磨耗和低摩擦性能

尼龙 12 有优异的低磨耗和低摩擦性能及自润滑性能，因此尼龙 12 产品摩擦噪声很低。下表给出了尼龙 12 与其它塑料经泰伯圆盘试验得到的数值。

8）耐燃油性能

在汽车上，目前使用的含氧燃油、高芳烃燃油和酒精混合燃油会导致许多软管材料的分解。经试验，仅尼龙11、尼龙 12 和碳氟树脂弹性体可在此环境下使用。在汽车燃油的作用下，所有的尼龙都会溶涨，从而导致尺寸改变，尤其在含甲醇的汽油中，含有大量酰胺基团的尼龙如尼龙6比含有少量酰胺基团的尼龙如尼龙 12 % 溶涨量大很多。经研究发现，含15%甲醇的燃油对尼龙有很大的影响。

9）耐氯化锌溶液

氯化锌会出现在车底环境中。在一定的温度和湿度下，路上的盐分与镀锌钢板或含锌底漆发生反应，形成少量的氯化锌。氯化锌有很强的腐蚀作用，但尼龙 12 耐氯化锌溶液的能力很强。臭氧老化、紫外线照射、温度条件等等，都会带给零件不同程度的损伤，降低使用寿命。由于尼龙 12 中不存在容易受到臭氧进攻的 + 2 3 2 + 不饱和双键，因此不会发生臭氧老化问题。

另外，尼龙 12 的结晶度高，熔融温度高，其耐热稳定性也较好，添加热稳定剂后，耐热性能更是成倍提高。阳光照射时，其能量能够引起有机物的化学键断裂。而尼龙 12 中的C-H、C-O、C-N键的键能均很大，紫外线不足以破坏它们，只能破坏键能较小的C-C键；因此，在原料中添加适当的抗老化剂后，尼龙 12的抗紫外线性能十分优异。

目前以赢创公司为代表的大部分生厂商都使用以丁二烯为原料的主流工艺路线，而日本宇部兴产公司取得英国石油化学公司的技术许可后，采用以环己酮为原料的工艺路线实现了PA12的工业化生产。

近年来，越来越多的尼龙生产企业与科研工作者将目光转向了生物基尼龙的发展，其中包括赢创、杜邦、帝斯曼和巴斯夫等著名化工企业。目前，已有多种尼龙单体实现了生物法从头合成，包括尼龙4单体4-氨基丁酸、尼龙5单体5-氨基戊酸和尼龙6单体6-氨基己酸。虽然国外已经有了一些尼龙12单体生物合成的相关研究，但是效率均较低，且目前还没有实现从头生物合成。

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