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深度解析：3D打印材料聚酰胺PA改性尼龙
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发表时间：2022-12-30 14:16:00
尼龙在传统工业是高性能的聚合物材料。在3D打印领域，尼龙也成为应用最为广泛的材料之一。PA6、PA11、PA12、PA66等经常出现在3D打印的可用材料中。在形式上，分为可用于粉末床3D打印技术的粉体材料，如选择性激光烧结（SLS）和多喷射融合（MJF）；或者可用于FDM 3D打印技术的线材。
聚酰胺品种繁多，尼龙PA12 脱颖而出尼龙性能优异，应用极为广泛。聚酰胺（PA）又称尼龙（Nylon），是一种分子主链上的重复单元中含有酰胺基团的高分子聚合物。尼龙既可以制成各种塑料，又可拉丝成纤维，还可以制成薄膜、涂料和胶黏剂等。由于尼龙具备良好的力学、耐热性、耐磨损性等性能，制品可广泛应用于服装、工业用丝、汽车、机械、电子电气、交通运输、包装工业等诸多领域中。 
尼龙历史悠久，家族不断壮大。1935 年 PA66 首次在实验室中合成，1938 年美国杜邦公司正式宣布世界上第一种合成纤维的诞生，并将其命名为尼龙。在接下来的几十年中，尼龙家族逐步发展壮大，PA6、PA610、PA11 等新品种不断出现。PA6 和 PA66 具备成熟的生产工艺和广泛的应用领域，依然是需求量最大的两类尼龙产品。
尼龙化学结构 
尼龙可按照主链的化学结构分为脂肪族、半芳香族、全芳香族等。脂肪族聚酰胺为线形高分子材料，由甲基链段和酰胺基有规律交替链接而成，具有良好的韧性。在主链中引入芳香环，可使分子链运动受限，提升玻璃化转变温度，从而提升尼龙产品的耐热性能和力学性能。当聚酰胺的原料胺或酸中有一种含有苯环时，可制得半芳香族聚酰胺，当两种原料中都含有苯环时可制得全芳香族聚酰胺。半芳香族聚酰胺的耐热性能、力学性能都得到增强，并具有良好的尺寸稳定性和耐溶剂性，全芳香族聚酰胺具备超高强度、高模量、耐高温、耐酸耐碱、耐辐射性等优异的性能，但由于其高度对称的主链结构中含有密集的苯环和酰胺基团，因此加工性能上略逊一筹，难以实现注射成型，其成本也相对更高。 
特种尼龙 
尼龙化学结构
相较常规品种，引入新的合成单体的特种尼龙具备更为优异的性能。常规尼龙（PA6、PA66 等）即使在经增强、阻燃等改性后，仍存在诸如强亲水性、不耐高温、透明性差等缺点，在一定程度上限制了其应用范围。因此，为了改善常规尼龙的缺点，增加新的特性，一般通过引入新的合成单体，可以得到一系列不同性能的特种尼龙，以适应更多的使用场景。这些特种尼龙包括高温尼龙、长碳链尼龙、透明尼龙、生物基尼龙以及尼龙弹性体等诸多品种。
长碳链尼龙中 PA12 优势凸显
长碳链尼龙性能优良，尼龙 12 兼具性能及成本优势。尼龙分子主链中 2 个酰胺基团之间的亚甲基长度在 10 以上的尼龙称为长碳链尼龙，主要品种包括尼龙 11、尼龙 12、尼龙 612、尼龙 1212、尼龙 1012、尼龙 1313 等。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。
根据前瞻产业研究院统计，2017 年 PA12 是全球 3D 打印行业第四大材料，占比达到5.6%，2018 年我国尼龙 3D 打印材料占比达到 14.1%。未来国产尼龙 12 材料的发展将为我国 3D 打印行业的发展奠定基础。
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