自熄性材料尼龙12的合成及应用

关键词：材料；自熄性材料；尼龙

2505字|预计阅读时间：5分钟

PA12即尼龙12，又叫聚十二内酰胺、聚月桂内酰胺，是一种长碳链尼龙。其聚合的基本原料是丁二烯，可以来石油化工，是半结晶-结晶热塑性材料。

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。

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。

一、PA12简介

尼龙12中存在着大量非极性的亚甲基基团，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。而PA12具有尼龙产品中最低的吸水率，这是由于尼龙12中的亚甲基分子大大降低了亲水基团，这使尼龙 12 具有很大的优势。

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。而在汽车燃油的作用下，几乎其他品种尼龙都会溶涨，从而导致尺寸改变。

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，形成具有腐蚀作用的氯化锌。此外臭氧老化、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。

尼龙12耐氯化锌溶液的能力很强。由于尼龙 12 中不存在容易受到臭氧进攻的不饱和双键，因此不会发生臭氧老化问题。另外，尼龙 12的抗紫外线性能也十分优异。

二、PA12的应用

PA12 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，在汽车燃油管、气制动软管、海底电缆、3D 打印等诸多领域都有广泛的应用。

1. 汽车领域

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。

尼龙 12 汽车油管

油门踏板

宇部兴产 UBE 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。

PA12挂车管

赢创PA12塑料光纤（POF）

PA12在石油与天然气管道上的应用

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。

PA12 3D打印赛车歧管，惠普

PA12 材质的3D打印呼吸阀

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。

赢创医用PA12系列

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。

PA12洗碗机碗架涂料