液冷管路优选材料？详解PA12应用及最新市场情况- 大数跨境

首页

液冷管路优选材料？详解PA12应用及最新市场情况

材荟智造

2024-06-20

导读：充电桩液冷接头应用及耐久性

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
材料	干磨	23℃，50%RH	摩擦系数	临界压力速度值/Pa·m·s-1
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。

三、PA12聚合厂商

随着“双碳”目标的提出，低碳经济已然成为未来发展的主要方向，新能源汽车也因其节能减排、保护环境等多方面优点而受到市场追捧。新能源汽车的动力源是电，因此新能源车往往搭载大量电池包，电池包在放电过程中会产生大量热量，为保障电池正常工作，及时散热、避免电池温度过高十分重要

燃油车与新能源汽车动力系统新能源动力电池散热方式主要有风冷、直冷和液冷三种。

目前国际上主要使用长碳链尼龙PA12来挤出直管或波纹管用于新能源汽车的冷却管路应用。

赢创

赢创是世界领先的特种化学品公司之一。公司在全球100多个国家开展业务，2022年的销售额为185亿欧元，营业净利润为24.9亿欧元。

赢创PA12以VESTAMID@颗粒的品牌进行销售，主要应用于汽车工业、石油和天然气开采、医药和体育等领域

VESTONSINT@是PA12的粉末状产品，可用于消费品、洗碗机篮汽车部件和医疗设备的金属涂层等应用。

2019年，赢创工业集团宣布，该公司新聚酰胺12(PA12)一体化生产装置在德国马尔工业园区正式破土动工。赢创在德国投资约4亿欧元，将其PA 12的总产能提高50％以上。该项目将扩大位于德国北威州马尔化工园区现有的PA 12产能，并生产其前体。该一体化生产装置计划于2021年上半年投入使用。赢创公司是全球多层塑料管系统聚酰胺12的领先供应商，它正在扩大产品范围，包括MLT 4840多层油管系统，这是另一种用于燃料管道的低萃取导电系统。

官网：https://corporate.evonik.cn/han-s

阿科玛

阿科玛集团于2004年10月在道达尔化工分公司重组后成立。已成为特种化学品领域公认的世界级企业。阿科玛在全球拥有3个研发中心和148个工业基地，2022年集团销售额为115亿欧元。营业净利润为11.67亿欧元。

阿科玛是PA12尼龙树脂的主要生产商,商标名为Rilsamid@作为对其世界闻名的Rilsan@PA11的有效补充

阿科玛的PA12粉末以品牌名称Orgasol@销售。以极窄的粒度分布和出色的韧性而闻名，通常用于涂料和个人护理市场的高性能配方以及航空航天市场的高级复合材料。由于其稳定性和可回收性，还广泛用于快速增长的3D打印市场。

此外，阿科玛携手惠普推出新产品，可用于3D打印的PA12。在年度 AMUG（增材制造用户组）会议上，HP Inc. 展示了使用符合其工业 3D 聚合物解决方案资格的新材料的零件。与阿科玛共同开发的新型 PA 12 S 材料为表面美观设定了标准。

官网：https://www.arkema.com.cn/cn/

宇部兴产

日本宇部兴产的热塑性弹性体制品「UBESTA XPA」是以具有优异耐冲击性与耐摩耗性之尼龙12以及特殊聚醚类(Polyether)树脂做为原料，并利用独家高分子设计技术所开发而成的树脂材料。

宇部兴产活用「UBESTA XPA」所具有之耐加水分解性，以及低温状态下亦能保持橡胶状的弹性及挠曲性等特性，开拓在3D打印造型材料、衣物用纤维等领域之新用途。

官网：https://www.ube.com/

EMS

EMS-GRIVORY 是顶级的高性能聚酰胺专业制造商和供应商，提供应用范围极广的聚酰胺材料，Grilamid系列为尼龙PA12塑胶原料。

EMS-GRIVORY 的 Grilamid 产品系列由四个长链脂肪族聚酷胺亚组组成，其基本结构平均有 12 个或更多碳原子。PA12 的重要应用是汽车、工业产品、运动和休闲、卫浴部件 (替代黄铜) 、气动管道、电缆和电缆保护、高压外壳等领域的介质和压缩空气系统的进料管线和连接器。优质电子设备，家用电器组件。

官网：https://www.emsgrivory.com/cn/

万华化学

万华尼龙12产品商标为WANAMID@，产品系列包括: 柔性PA12、玻纤增强PA12、碳纤维增强PA12、阻燃PA12、功能化PA12、粉末PA12。

2022年10月18日，万华化学集团股份有限公司4万吨/年尼龙12产业链装置成功产出优质产品。标志着我国尼龙12全产业链产业化技术取得重大突破，也意味着万华化学成为全球第二家拥有尼龙12全产业链制造核心技术和规模化生产制造能力的企业。

官网：https://www.whchem.com/

其他布局尼龙12的企业

奥升德高性能材料公司推出了多个HiDura™长链聚酰胺（尼龙）的新等级，用于工程塑料、单丝和电缆扎带。HiDura聚酰胺610和612的设计提供了卓越的尺寸稳定性和长生命周期，同时增强了耐化学性、耐冲击性和耐磨性。

会通新材料股份有限公司于2018年正式启动新能源汽车冷却管聚酰胺材料项目研发工作。通过PA612树脂聚合、增粘、化学改性制得成品颗粒，并对颗粒进行力学性能、流变性能、以及耐乙二醇冷却液水解性能测试，在材料性能满足新能源车电池包内、包外使用要求后，内部试验线进行管材成型工艺研究，不断优化配方与加工工艺，通过国内头部新能源汽车冷却管生产商生产成品冷却管，再由新能源车厂认证，最终完成材料开发。

2014年，英威达提交了多项尼龙12原料的专利申请，希望进入尼龙12树脂市场，但截至目前未有投产消息。

2022年10月，由中国化学工程集团有限公司子公司中国天辰工程有限公司投资150亿元的天辰泉港新材料产业园计划建设60万吨/年环氧丙烷、20万吨/年尼龙66、10万吨/年尼龙12等项目。2023年10月天辰创新平台尼龙12中试装置已全面中交。