PA12是什麼材料？尼龍12介紹

PA12 即尼龍12，又叫聚十二內酰胺、聚月桂內酰胺，是一種高性能長碳鏈尼龍。

尼龍12的相對密度僅為1.01-1.03，受益於輕量化要求提高，汽車是尼龍12最大的需求市場，且目前仍保持增長態勢。此外，3D打印行業的迅速發展擴大了對高性能打印材料的需求，尼龍12材料在3D打印中表現出色。在此背景下，全球尼龍12市場規模不斷擴大。隨著我國電子、汽車、機械、電動車、儲能等產業的迅速發展，中國已成為尼龍12全球最大消費市場之一。

尤其值得一提的是，除了新能源汽車，隨著儲能熱管理技術的進步，液冷儲能成為工商業儲能和集裝箱儲能的行業趨勢，其中，PA12以其優異的性能成為液冷管路的優選材料。

1. 曆史

了解一種材料，不得不提其曆史，PA12發展曆史如下：

1966 年， Emser 公司和 Huls 公司首次成功開發PA12 。

20 世紀 70 年代，尼龍 12 首先由贏創工業集團（Evonik）的前身德國德固賽公司在 Marl 率先實現工業化生產，隨後瑞士 EMS、法國阿科瑪（Arkema）和日本宇部興產（UBE）也陸續宣布工業化生產的消息，四大生產商已經牢牢掌握尼龍 12 的生產技術近半個世紀。

2018 年，法國阿科瑪宣布在中國常熟園區提升其全球 PA12 材料 25%的產能，並有望在 2020 年中投產。德國贏創也宣布投資 4 億歐元在 Marl 工業園區擴充其 PA12 材料 50%的產能，並計劃於 2021 年初開始運行。

1977 年，江蘇淮陰化工研究院與上海合成材料研究所合作以丁二烯為原料進行尼龍 12 的合成研究工作。隨後巴陵石化有限責任公司（原嶽陽石油化工總廠）以環已酮為原料進行了尼龍 12 小試合成研究。

2012 年起，萬華開始尼龍 12 材料相關專利的申請，2013 年萬華尼龍 12 小試項目正式啟動。經過多年的研發積累和小試中試，萬華的尼龍 12 技術經中國石化聯合會組織成果鑒定，已經達到國際水平。隨著 2019 年底萬華年產 4 萬噸尼龍 12 項目得到環評批複，進入工業化實施階段，率先實現國產化，打破海外廠商壟斷。

2022年10月18日，萬華化學集團股份有限公司4萬噸/年尼龍12產業鏈裝置成功產出優質產品。標誌著我國尼龍12全產業鏈產業化技術取得重大突破，也意味著萬華化學成為全球第二家擁有尼龍12全產業鏈製造核心技術和規模化生產製造能力的企業。

2. 結構性能

尼龍12 中存在著非極性的亞甲基基團，而且數量很大，這使尼龍12 分子鏈的柔順性較大；尼龍12 中的酰胺基團是極性的，且內聚能很大，它的分子之間可形成氫鍵，使分子的排列較規整。因此尼龍12的結晶度高，強度也較高。尼龍12(PA12)吸水率低，耐低溫性好，氣密性好，耐堿、油脂性能優良，耐醇類和無機稀酸以及芳烴的性能中等，力學性能和電性能亦好，且屬自熄性材料。

1）密度

尼龍 12 的相對密度僅為1.01-1.03，是所有工程塑料中最小的，這對減輕汽車質量，降低油耗有一定的作用。如果按單位體積比較，尼龍 12 在價格和性能上具有優勢。

2）熔點

尼龍 12 的熔點為172-178℃，稍低於尼龍11，完全能夠滿足汽車燃油管和氣製動管的工作環境溫度要求。

3）吸水性

眾所周知，尼龍製品最大的缺點就是吸水性大，尺寸穩定性難以保證。但是，由於尼龍 12 中亞甲基分子的增多，大大降低了親水基團的影響，因此，尼龍 12 具有尼龍產品中最低的吸水率，這樣就減小了製品因吸水而造成的性能和尺寸的改變，這使尼龍 12 具有很大的優勢。吸水後，尼龍 12 的抗拉強度降低很小，而尼龍66和尼龍 6卻有很大的變化。

4）抗衝擊強度

抗衝擊強度是一項重要的技術指標，對於經常暴露在空氣中的尼龍 12 管，這項指標尤其重要。尼龍 12 在-20℃和-40℃下按標準進行試驗，均無斷裂現象，完全符合使用要求。尼龍 12 抗衝擊性能十分優異。

5）低溫性能

尼龍 12 的脆性溫度最低，達-70攝氏度，因此，可廣泛用於耐低溫的部件。下表列出尼龍樹脂的脆性溫度：

PA12	PA11	PA6	PA66
-70	-60	-25~-10	-15~0

6）柔韌性

增塑劑對尼龍 12 物理性能的影響集中表現在樹脂的彈性模量上。尼龍 12 有三種基本類型的樹脂，它們的主要區別是因增塑劑含量不同而形成了不同的柔韌性。隨著增塑劑可萃取組分含量的增高，樹脂的彈性模量降低。

7）低磨耗和低摩擦性能

尼龍 12 有優異的低磨耗和低摩擦性能及自潤滑性能，因此尼龍 12 產品摩擦噪聲很低。下表給出了尼龍 12 與其它塑料經泰伯圓盤試驗得到的數值。

材料	泰伯磨耗/mg（1000次）		摩擦係數	臨界壓力速度值/Pa·m·s-1
	幹磨	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

在汽車上，目前使用的含氧燃油、高芳烴燃油和酒精混合燃油會導致許多軟管材料的分解。經試驗，僅尼龍11、尼龍 12 和碳氟樹脂彈性體可在此環境下使用。在汽車燃油的作用下，所有的尼龍都會溶漲，從而導致尺寸改變，尤其在含甲醇的汽油中，含有大量酰胺基團的尼龍如尼龍6比含有少量酰胺基團的尼龍如尼龍 12 % 溶漲量大很多。經研究發現，含15%甲醇的燃油對尼龍有很大的影響。

9）耐氯化鋅溶液

氯化鋅會出現在車底環境中。在一定的溫度和濕度下，路上的鹽分與鍍鋅鋼板或含鋅底漆發生反應，形成少量的氯化鋅。氯化鋅有很強的腐蝕作用，但尼龍 12 耐氯化鋅溶液的能力很強。臭氧老化、紫外線照射、溫度條件等等，都會帶給零件不同程度的損傷，降低使用壽命。由於尼龍 12 中不存在容易受到臭氧進攻的 + 2 3 2 + 不飽和雙鍵，因此不會發生臭氧老化問題。

另外，尼龍 12 的結晶度高，熔融溫度高，其耐熱穩定性也較好，添加熱穩定劑後，耐熱性能更是成倍提高。陽光照射時，其能量能夠引起有機物的化學鍵斷裂。而尼龍 12 中的C-H、C-O、C-N鍵的鍵能均很大，紫外線不足以破壞它們，隻能破壞鍵能較小的C-C鍵；因此，在原料中添加適當的抗老化劑後，尼龍 12的抗紫外線性能十分優異。

目前以贏創公司為代表的大部分生廠商都使用以丁二烯為原料的主流工藝路線，而日本宇部興產公司取得英國石油化學公司的技術許可後，采用以環己酮為原料的工藝路線實現了PA12的工業化生產。

近年來，越來越多的尼龍生產企業與科研工作者將目光轉向了生物基尼龍的發展，其中包括贏創、杜邦、帝斯曼和巴斯夫等著名化工企業。目前，已有多種尼龍單體實現了生物法從頭合成，包括尼龍4單體4-氨基丁酸、尼龍5單體5-氨基戊酸和尼龍6單體6-氨基己酸。雖然國外已經有了一些尼龍12單體生物合成的相關研究，但是效率均較低，且目前還沒有實現從頭生物合成。

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