详解PA12应用及最新市场情况

一、PA12概述

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。

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。   

尼龙的性能比较

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：

PA12

PA11

PA6

PA66

-70

-60

-25~-10

-15~0

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。

材料

泰伯磨耗/mg（1000次）

摩擦系数

临界压力速度值/Pa·m·s-1

干磨

23℃，50%RH

PA12

4

3

0.2

107 873

PA11

4

6

—

—

PA6

6

5

0.26

117 680

PA66

8

12

0.26

137 293

PC

13

—

0.38

58 840 

聚甲醛

14

—

0.25

117 680

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。

二、PA12的应用

尼龙 12 是应用最为广泛的长碳链尼龙，它除了具备一般尼龙的大多通用性能之外，吸水率较低，并且具有较高的尺寸稳定性、耐高温、耐腐蚀、韧性好、易于加工等优点。与另一长碳链尼龙材料PA11相比，PA12 的原材料丁二烯的价格仅为 PA11 原料蓖麻油的三分之一，可代替 PA11 应用于大部分场景，在汽车制造、油气输送、电子电气、3D 打印等诸多领域都有广泛的应用。伴随着我国电子、汽车、机械等产业的迅速发展，中国已成为尼龙12全球第三大消费市场。

1. 汽车零部件

尼龙 12 可广泛应用于汽车流体输送管线，包括燃油管线、离合器管线、真空刹车增压器管路、空气刹车管路、电池冷却液管线以及上述管线的接头，因其安全可靠，是优良的汽车轻量化材料。

 PA12软管

2. 管道线缆

PA12 材料多年来已应用于陆上和海上的柔性立管、燃气管、内衬、钢管涂层，可以防止海水冲刷侵蚀和油料流体的腐蚀，用于制造输送海底油气产品和入并流体的柔性立管、高达 20bar 压力下的天然气分送系统等。尼龙 12 的脆化温度低，耐候性优，尤适用于全气候（-50～70℃）使用要求的野外特种用途通信电缆的制造。

3. 3D打印

相比其他材料，PA12 粉末具有高流动性、低静电、低吸水性、熔点适中及制品的高尺寸精度等优异的特性，耐疲劳性和韧性也可满足需要较高机械性能的工件，因此尼龙 12 逐步成为工程塑料 3D 打印的理想材料。

3D打印车用集线器 

4. 医疗

PA12 还被用作护理医疗材料，导管材料的机械性能尤为重要，制成的导管必须易于穿线，但不能弯曲且永不破裂。PA12 因高爆破压力，柔韧性好，耐化学药品，与体液相容且无毒，符合美国食品药品管理局和欧盟的医疗产品要求，是导管生产优良的材料。

5. 生活用品

PA12优异的耐疲劳性，免喷涂，可用于眼镜的镜框。 

PA12眼镜框架 

6. 高级涂料、粘合剂

用尼龙12涂覆金属，涂膜耐摩耗性最好，因此常用于生产成高级涂料和粘合剂。PA12可应用在新型洗碗机的碗架中，保证金属碗架在高温清洁剂环境下不受磨损，使用寿命更长；还可应用在户外家具上，如公园的长椅，在涂覆PA12后可以有效地预防金属腐蚀。

7. 薄膜片材

PA12膜透明、无毒，水蒸气和气体（O2、N2、CO2）透过率低，在沸水中存放一年性能不变，与聚乙烯吹塑挤出复合膜可用于生产薄膜片材，用它保护和包装食品，具有保香、耐蒸汽消毒和低温性好的优点。尼龙12与金属粘附性好，粘接食品时，密封值达100%，剥离强度高。