有一种材料同时具备“高强度、耐磨、自润滑、耐热及易加工”等多重特性,这让它在替代金属的轻量化、电绝缘、耐腐蚀等应用中不可或缺,它就是聚酰胺(PA,俗称尼龙)。1939年,尼龙袜子问世便大受欢迎,变得家喻户晓,在世界范围内广泛传播。发展至今,尼龙已是产品类别和应用庞杂的大化工产业。

目前,尼龙全球最大的生产及消费都在中国市场,并且增长迅速(按中商产业研究院数据,2024年已超500万吨),但我国该行业的基础研究、成果转化和产品系列化与国际领先企业存在差距,多数生产企业的产业链短,一些行业仍严重依赖进口高端特种尼龙,3D打印粉体就非常典型。

聚酰胺PA粉体及3D打印件
聚酰胺PA 3D打印共性
作为一种长链聚合物,PA只是统称,行业按单体中碳原子数对其区分,比如PA6由6个碳原子的己内酰胺聚合而成;PA11由11个碳原子的氨基十一酸(通常源自蓖麻油)聚合而成;PA12由12个碳原子的十二内酰胺聚合而成。碳原子数的多与少本质是长、短链,影响PA的机械性能、吸水性、熔点,并且生产路径和成本也各不相同。对于3D打印粉体而言,PA12因其低吸水性、良好热稳定性和均衡性能成为行业首选和用量最大的材料;PA11凭借其高韧性和生物基(利用蓖麻油生产)特性,在特定高端领域(如汽车柔性部件、环保要求高的产品)应用;另外,PA6(如玻纤增强)也可用于特定FDM打印;其他常见的还有碳纤维、凯夫拉、玻璃微珠等等增强复合粉体……
在以上大类别下,国际领先企业通过填料、共聚物组分、优化粒径分级等进行了更细致的开发划分,这些高端粉体有了泾渭分明的差异,为客户提供便利的同时也提升了材料价值。
细分
赢创(Evonik)、巴斯夫(Basf)、阿科玛(Arkema)、索尔维(Solvay)等国际化工集团都是PA粉体大户,产品系列丰富。本文主要参考赢创3D打印粉体技术说明书,介绍为什么要开发不同牌号的粉体,其特性和应用的差异有哪些。
INFINAM®(工业)和RESOMER®(食药品、生物)系列聚酰胺(PA)3D打印粉末是赢创为粉末床熔融(Powder Bed Fusion)工艺设计的商业产品。它们普遍拥有优异的粉末流动性,并且多数支持回收利用,具备低环境影响认证(如ISO 14040/14044 LCA)。从功能上侧重阻燃、生物相容、导电、抗紫外以及机械增强(刚性、韧性、弹性)等。
牌号 | 特性 | 应用 |
PA 6001 P | 高韧、软 | 通用型 |
PA 6003 P | 能量吸收、波阻隔 | 光学/声学 |
PA 6004 P | 阻燃、高强 | 电子、航空、汽车 |
PA 6005 P | 耐温、低吸水 | 工业环境 |
PA 6006 P | 玻璃微珠增强 | 提升刚性 |
PA 6007(6008) P | 高韧、食药品接触 | 食药品合规(如GMP) |
PA 6013(6014) P | 黑色、抗紫外 | 展示或户外用品 |
TPA 4006 P | 高弹、超高伸长断裂 | 密封、减震等 |
以上赢创通过差异化材料设计,为不同行业和应用场景提供定制化的3D打印材料解决方案,是国际领先企业的典型特征,也是国内生产企业升级的方向。
环保
传统聚酰胺走大化工流程生产路线,但通常会引入PFAS(全氟/多氟烷基物)作为添加剂,其作用包括极大降低表面能,防止团聚以及进行可控聚合沉淀,这不仅有利于3D打印,也有利于改善PA制品性能,比如低摩擦、耐磨等。

而包括阿科玛、赢创、巴斯夫在内的领先企业已相继进行了无PFAS工艺的升级,最近在今年1月29日,旭化成(Asahi Kasei)也宣布推出无PFAS的PA66系列,这使其产品在环保政策严苛的地区(如北美、欧洲等)获得极大竞争力。
而实现无PFAS即弱化甚至消除化学手段,这意味着要更多依赖无机非粉体技术和装备,比如低温球磨、气流粉碎,分级、球化、流动助剂等机械物理手段,同时也非常依赖在线监测技术(如在线粒度仪)等加强过程控制。
小结
综上所述,聚酰胺与大多数材料的共性是朝着更绿色、更智能、更高性能的方向迈进,生物基聚酰胺PA11和可持续性(可回收)粉体正在兴起;面向新能源汽车、机器人等领域,耐更高温度、具有抗静电或更高阻隔性的特种尼龙是重点方向;PA从“量”的积累向“质”的突破,需要更多借助粉体装备和仪器的助力。
粉体圈 启东