PA12（聚十二内酰胺，又称尼龙12）是一种高性能工程塑料，具有低吸水性、优异的耐化学性、良好的低温韧性和尺寸稳定性等特点，其成型工艺需结合材料特性选择，以最大化发挥产品性能。以下是PA12主流成型工艺的详细介绍，包括工艺原理、关键参数、适用场景及注意事项。
一、PA12核心成型工艺分类
PA12的成型工艺以“熔融加工”为主，主流工艺包括注塑成型、挤出成型、3D打印（SLS），此外还有吹塑成型、粉末涂层等特殊工艺，不同工艺的适用场景和技术要点差异显著。
1. 注塑成型（Injection Molding）—— 最主流的精密件成型工艺
注塑成型是PA12制造复杂结构、高精度零部件的核心工艺，如汽车接插件、电子外壳、医疗配件等，占PA12成型应用的60%以上。
工艺原理
将干燥后的PA12颗粒加入注塑机料筒，经加热熔融塑化后，由螺杆高压高速注入闭合模具型腔，冷却定型后开模取出制品。
关键工艺参数（需严格控制，避免性能缺陷）
参数类别 | 典型范围 | 控制要点 |
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料筒温度 | 230~280℃（分段控制） | - 前段（进料区）：230~250℃（防止颗粒过早熔融结块）<br>- 中段（塑化区）：250~270℃（主塑化段，确保熔融均匀）<br>- 后段（喷嘴）：260~280℃（防止喷嘴堵塞，避免温度过高导致材料降解） |
模具温度 | 40~80℃ | - 低模温（40~60℃）：冷却快，效率高，但易产生内应力、缩痕；<br>- 高模温（60~80℃）：改善熔体流动性，减少缺陷，提升制品韧性（推荐精密件使用） |
注射压力 | 60~120 MPa | 根据制品壁厚调整：薄壁件（>100 MPa）需高压填充，厚壁件（60~80 MPa）避免过度保压导致飞边 |
保压压力/时间 | 注射压力的50%~80% / 2~10s | 保压核心是补偿PA12冷却收缩，防止缩孔；时间过长易导致制品内应力增大 |
干燥条件 | 80~100℃，2~4h（真空干燥） | PA12虽低吸水性，但成型前必须干燥：含水量>0.1%会导致制品气泡、银纹，甚至材料降解 |
适用场景
- 精密结构件：汽车传感器外壳、电子连接器、齿轮；
- 医疗领域：注射器💉部件、导管接头（需符合FDA认证）；
- 消费电子：耳机配件、防水外壳。
2. 挤出成型（Extrusion Molding）—— 长条形/管状制品主流工艺
挤出成型适用于PA12制造连续长度的线性制品，如管材、型材、板材、电线电缆护套等，工艺连续性强、效率高。
工艺原理
干燥后的PA12颗粒通过挤出机料斗进入料筒，经螺杆旋转推送和料筒加热熔融，形成均匀熔体后被压入模具口模（如管材口模、线缆包覆口模），挤出后经冷却水槽定型，再由牵引机牵引、切断（或收卷）得到制品。
关键工艺参数
参数类别 | 典型范围 | 控制要点 |
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料筒温度 | 220~270℃（分段控制） | 与注塑类似，需避免喷嘴（机头）温度过高（<280℃），防止熔体降解导致制品表面粗糙 |
螺杆转速 | 30~80 r/min | 转速过快易导致剪切过热，使PA12降解；转速过慢则熔体塑化不均，影响制品强度 |
机头压力 | 10~30 MPa | 稳定的机头压力是保证制品壁厚均匀的关键，需通过螺杆转速和牵引速度匹配调节 |
冷却速率 | 水温20~40℃（均匀冷却） | 冷却过快会导致制品内应力增大，易开裂；冷却过慢则定型差，尺寸精度低 |
牵引速度 | 1~5 m/min（与挤出速度匹配） | 牵引速度需与挤出速度同步，否则会导致制品拉伸过度（变细）或收缩过大（变粗） |
适用场景
- 管材：高压液压管、气动管（利用PA12耐油、耐高压特性）；
- 线缆：汽车低压电线护套、海洋电缆绝缘层（耐海水腐蚀）；
- 型材：门窗密封条、运动器材框架。
3. 选择性激光烧结（SLS，3D打印）—— 复杂定制化制品工艺
SLS是PA12在个性化、复杂结构件（如异形配件、快速原型）领域的核心应用工艺，无需模具，直接通过激光烧结PA12粉末成型。
工艺原理
将PA12粉末（粒径通常为50~100μm）均匀铺覆在SLS设备的成型平台上，激光根据3D模型切片路径，选择性烧结粉末（使粉末熔融结合）；一层烧结完成后，平台下降一个层厚（通常0.1~0.2mm），再铺覆新粉末，重复过程直至制品成型，最后清理未烧结粉末得到成品。
关键工艺参数
参数类别 | 典型范围 | 控制要点 |
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激光功率 | 50~150 W（CO₂激光） | 功率过低：粉末烧结不充分，制品强度低；功率过高：局部过热，导致粉末碳化 |
烧结温度 | 170~190℃（接近PA12熔点，<180℃） | 温度需控制在PA12的“软化点~熔点”之间，既要保证粉末黏结，又避免整体熔融坍塌 |
层厚 | 0.1~0.2 mm | 层厚越小，制品精度越高（表面越光滑），但成型时间越长；层厚越大则效率高但精度低 |
扫描速度 | 1000~3000 mm/s | 扫描速度与激光功率匹配：速度过快易导致烧结不彻底，速度过慢则效率低 |
适用场景
- 快速原型：新产品开发样件（如汽车零部件原型、医疗植入物模型）；
- 定制化制品：医疗领域的个性化假体（如人工关节配件）、消费领域的定制化耳机壳；
- 复杂结构件：镂空支架、异形流道部件（传统工艺难以成型）。
4. 其他特殊成型工艺
除上述三种主流工艺外，PA12还可通过以下工艺实现特定需求：
- 吹塑成型（Blow Molding）：适用于制造中空制品（如小型储液罐、『化妆品』瓶），需使用PA12挤出型坯，再通过压缩空气吹胀定型；
- 粉末涂层（Powder Coating）：将PA12粉末静电喷涂于金属表面（如阀门、管道），经加热熔融固化形成耐磨、耐腐涂层；
- 熔融纺丝（Melt Spinning）：用于制造PA12纤维，可制成高强度绳索、过滤材料（利用PA12的耐疲劳性）。
二、PA12成型工艺的共性注意事项
无论选择哪种成型工艺，以下要点对保证制品质量至关重要：
1. 原料干燥是前提：PA12虽吸水性低于PA6/PA66，但成型前必须干燥至含水量<0.1%（推荐真空干燥），否则会导致制品气泡、银纹，甚至材料降解（影响力学性能）；
2. 温度控制防降解：PA12的热稳定温度有限（长期使用温度<120℃），成型时料筒/机头温度需控制在220~280℃，避免超过290℃（高温会导致分子链断裂，制品变脆）；
3. 内应力消除是关键：PA12制品冷却后易产生内应力，需通过“退火处理”（70~90℃，1~2h）消除，否则制品在后续使用中易开裂（尤其低温环境下）；
4. 助剂选择需匹配：成型时可添加增韧剂（如POE-g-MAH）提升低温韧性，或添加抗氧剂（如受阻酚类）防止热氧降解，但助剂需与PA12相容性良好，避免影响制品性能。
三、不同成型工艺的性能对比
选择PA12成型工艺时，需结合制品需求（精度、成本、结构）综合判断，以下为核心工艺的性能对比：
工艺 | 制品精度 | 生产效率 | 适用结构 | 成本（相对） | 力学性能（制品） |
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注塑成型 | 高（±0.1mm） | 高（批量生产） | 复杂精密件 | 中（需模具） | 均衡（强度/韧性） |
挤出成型 | 中（±0.2mm） | 高（连续生产） | 线性/管状件 | 低（模具简单） | 单向强度高 |
SLS 3D打印 | 中高（±0.15mm） | 低（单件/小批量） | 异形/定制件 | 高（设备昂贵） | 各向同性较好 |
综上，PA12的成型工艺需根据制品的结构、精度、产量需求选择：批量精密件优先注塑，连续线性件选挤出，复杂定制件用SLS，同时严格控制干燥、温度等关键参数，才能最大化发挥PA12的材料优势。
