PA12 即尼龍12，又叫聚十二內(nèi)酰胺、聚月桂內(nèi)酰胺，是一種長(zhǎng)碳鏈尼龍。
1. 歷史
了解一種材料，不得不提其歷史，其發(fā)展歷史如下：
1966 年， Emser 公司和 Huls 公司首次成功開發(fā)PA12 。
20 世紀(jì) 70 年代 ，尼龍 12 首先由贏創(chuàng)工業(yè)集團(tuán)（Evonik）的前身德國(guó)德固賽公司在 Marl 率先實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)，隨后瑞士 EMS、法國(guó)阿科瑪（Arkema）和日本宇部興產(chǎn)（UBE）也陸續(xù)宣布工業(yè)化生產(chǎn)的消息，四大生產(chǎn)商已經(jīng)牢牢掌握尼龍 12 的生產(chǎn)技術(shù)近半個(gè)世紀(jì)。
2018 年， 法國(guó)阿科瑪宣布在中國(guó)常熟園區(qū)提升其全球 PA12 材料 25%的產(chǎn)能，并有望在 2020 年中投產(chǎn)。德國(guó)贏創(chuàng)也宣布投資 4 億歐元在 Marl 工業(yè)園區(qū)擴(kuò)充其 PA12 材料 50%的產(chǎn)能，并計(jì)劃于 2021 年初開始運(yùn)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(jìn)行尼龍 12 的合成研究工作。隨后巴陵石化有限責(zé)任公司（原岳陽石油化工總廠）以環(huán)已酮為原料進(jìn)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(guān)專利的申請(qǐng)，2013 年萬華尼龍 12 小試項(xiàng)目正式啟動(dòng)。經(jīng)過多年的研發(fā)積累和小試中試，萬華的尼龍 12 技術(shù)經(jīng)中國(guó)石化聯(lián)合會(huì)組織成果鑒定，已經(jīng)達(dá)到國(guó)際領(lǐng)先水平。隨著 2019 年底萬華年產(chǎn) 4 萬噸尼龍 12 項(xiàng)目得到環(huán)評(píng)批復(fù)，進(jìn)入工業(yè)化實(shí)施階段，率先實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)化，打破海外廠商壟斷。
2. 結(jié)構(gòu)性能
尼龍12 中存在著非極性的亞甲基基團(tuán)，而且數(shù)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(tuán)是極性的，且內(nèi)聚能很大，它的分子之間可形成氫鍵，使分子的排列較規(guī)整。因此尼龍12的結(jié)晶度高，強(qiáng)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(yōu)良，耐醇類和無機(jī)稀酸以及芳烴的性能中等，力學(xué)性能和電性能亦好，且屬自熄性材料。
尼龍的性能比較
1）密度
尼龍 12 的相對(duì)密度僅為1.01-1.03，是所有工程塑料中最小的，這對(duì)減輕汽車質(zhì)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(jià)格和性能上具有優(yōu)勢(shì)。
2）熔點(diǎn)
尼龍 12 的熔點(diǎn)為172-178℃，稍低于尼龍11，完全能夠滿足汽車燃油管和氣制動(dòng)管的工作環(huán)境溫度要求。
3）吸水性
眾所周知，尼龍制品最大的缺點(diǎn)就是吸水性大，尺寸穩(wěn)定性難以保證。但是，由于尼龍 12 中亞甲基分子的增多，大大降低了親水基團(tuán)的影響，因此，尼龍 12 具有尼龍產(chǎn)品中最低的吸水率，這樣就減小了制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(yōu)勢(shì)。吸水后，尼龍 12 的抗拉強(qiáng)度降低很小，而尼龍66和尼龍 6卻有很大的變化。
4）抗沖擊強(qiáng)度
抗沖擊強(qiáng)度是一項(xiàng)重要的技術(shù)指標(biāo)，對(duì)于經(jīng)常暴露在空氣中的尼龍 12 管，這項(xiàng)指標(biāo)尤其重要。尼龍 12 在-20℃和-40℃下按標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行試驗(yàn)，均無斷裂現(xiàn)象，完全符合使用要求。尼龍 12 抗沖擊性能十分優(yōu)異。
5）低溫性能
尼龍 12 的脆性溫度最低，達(dá)-70攝氏度，因此，可廣泛用于耐低溫的部件。
6）柔韌性
增塑劑對(duì)尼龍 12 物理性能的影響集中表現(xiàn)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(qū)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(yōu)異的低磨耗和低摩擦性能及自潤(rùn)滑性能，因此尼龍 12 產(chǎn)品摩擦噪聲很低。
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(huì)導(dǎo)致許多軟管材料的分解。經(jīng)試驗(yàn)，僅尼龍11、尼龍 12 和碳氟樹脂彈性體可在此環(huán)境下使用。在汽車燃油的作用下，所有的尼龍都會(huì)溶漲，從而導(dǎo)致尺寸改變，尤其在含甲醇的汽油中，含有大量酰胺基團(tuán)的尼龍如尼龍6比含有少量酰胺基團(tuán)的尼龍如尼龍 12 % 溶漲量大很多。經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，含15%甲醇的燃油對(duì)尼龍有很大的影響。
9）耐氯化鋅溶液
氯化鋅會(huì)出現(xiàn)在車底環(huán)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(fā)生反應(yīng)，形成少量的氯化鋅。氯化鋅有很強(qiáng)的腐蝕作用，但尼龍 12 耐氯化鋅溶液的能力很強(qiáng)。臭氧老化、紫外線照射、溫度條件等等，都會(huì)帶給零件不同程度的損傷，降低使用壽命。由于尼龍 12 中不存在容易受到臭氧進(jìn)攻的 + 2 3 2 + 不飽和雙鍵，因此不會(huì)發(fā)生臭氧老化問題。
另外，尼龍 12 的結(jié)晶度高，熔融溫度高，其耐熱穩(wěn)定性也較好，添加熱穩(wěn)定劑后，耐熱性能更是成倍提高。陽光照射時(shí)，其能量能夠引起有機(jī)物的化學(xué)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，只能破壞鍵能較小的C-C鍵；因此，在原料中添加適當(dāng)?shù)目估匣瘎┖螅猃?12的抗紫外線性能十分優(yōu)異。
3. 合成
尼龍12 的初始原料是丁二烯，經(jīng)過一系列中間步驟制造出尼龍12 的單體十二內(nèi)酰胺，然后經(jīng)過縮聚反應(yīng)生成尼龍12，其合成方法是丁二烯三聚成環(huán)十二碳三烯，環(huán)十二碳三烯經(jīng)加氫、氧化、肟化、貝克曼重排、制得十二內(nèi)酰胺，十二內(nèi)酰胺開環(huán)聚合得到 PA12。
二、PA12的應(yīng)用
尼龍 12 是應(yīng)用最為廣泛的長(zhǎng)碳鏈尼龍，它除了具備一般尼龍的大多通用性能之外，吸水率較低，并且具有較高的尺寸穩(wěn)定性、耐高溫、耐腐蝕、韌性好、易于加工等優(yōu)點(diǎn)。與另一長(zhǎng)碳鏈尼龍材料 PA11 相比，PA12 的原材料丁二烯的價(jià)格僅為 PA11 原料蓖麻油的三分之一，可代替 PA11 應(yīng)用于大部分場(chǎng)景，在汽車燃油管、氣制動(dòng)軟管、海底電纜、3D 打印等諸多領(lǐng)域都有廣泛的應(yīng)用。
1. 汽車零部件
尼龍 12 可廣泛應(yīng)用于汽車流體輸送管線，包括燃油管線、離合器管線、真空剎車增壓器管路、空氣剎車管路、電池冷卻液管線以及上述管線的接頭，因其安全可靠，是優(yōu)良的汽車輕量化材料。
2. 管道線纜
PA12 材料多年來已應(yīng)用于陸上和海上的柔性立管、燃?xì)夤?、?nèi)襯、鋼管涂層，可以防止海水沖刷侵蝕和油料流體的腐蝕，用于制造輸送海底油氣產(chǎn)品和入并流體的柔性立管、高達(dá) 20bar 壓力下的天然氣分送系統(tǒng)等。尼龍 12 的脆化溫度低，耐候性優(yōu)，尤適用于全氣候（-50～70℃）使用要求的野外特種用途通信電纜的制造。
3. 3D打印
相比其他材料，PA12 粉末具有高流動(dòng)性、低靜電、低吸水性、熔點(diǎn)適中及制品的高尺寸精度等優(yōu)異的特性，耐疲勞性和韌性也可滿足需要較高機(jī)械性能的工件，因此尼龍 12 逐步成為工程塑料 3D 打印的理想材料。
4. 醫(yī)療
PA12 還被用作護(hù)理醫(yī)療材料，導(dǎo)管材料的機(jī)械性能尤為重要，制成的導(dǎo)管必須易于穿線，但不能彎曲且永不破裂。PA12 因高爆破壓力，柔韌性好，耐化學(xué)藥品，與體液相容且無毒，符合美國(guó)食品藥品管理局和歐盟的醫(yī)療產(chǎn)品要求，是導(dǎo)管生產(chǎn)優(yōu)良的材料。
5. 生活用品
PA12優(yōu)異的耐疲勞性，免噴涂，可用于眼鏡的鏡框。
6. 高級(jí)涂料、粘合劑
用尼龍12涂覆金屬，涂膜耐摩耗性最好，因此常用于生產(chǎn)成高級(jí)涂料和粘合劑。PA12可應(yīng)用在新型洗碗機(jī)的碗架中，保證金屬碗架在高溫清潔劑環(huán)境下不受磨損，使用壽命更長(zhǎng)；還可應(yīng)用在戶外家具上，如公園的長(zhǎng)椅，在涂覆PA12后可以有效地預(yù)防金屬腐蝕。
7. 薄膜片材
PA12膜透明、無毒，水蒸氣和氣體（O2、N2、CO2）透過率低，在沸水中存放一年性能不變，與聚乙烯吹塑擠出復(fù)合膜可用于生產(chǎn)薄膜片材，用它保護(hù)和包裝食品，具有保香、耐蒸汽消毒和低溫性好的優(yōu)點(diǎn)。尼龍12與金屬粘附性好，粘接食品時(shí)，密封值達(dá)100%，剝離強(qiáng)度高。
