透明尼龙的种类、知名产品及市场应用

透明尼龙因其出色的透明性、极佳的韧性、高的热稳定性、良好的耐溶剂性而被广泛应用于家居用品、电子设备、精密光学仪器、体育器材、医疗保健和汽车工业等领域。而最近的研究发现部分尼龙材料兼具透明性与铁电性，使其成为了柔性电子产品的重要组成部分，有望应用于可穿戴设备。

一、透明尼龙的种类

1. 脂肪族透明尼龙

脂肪族透明尼龙是由脂肪族二元酸与脂肪族二元胺缩聚、内酰胺开环聚合或氨基脂肪酸缩聚得到的透明材料。聚合单体可以是直链单体也可以是含有脂环的单体，脂环的引入可以大大降低聚酰胺链段的规整性，削弱结晶能力而增强透明性。

具有代表性的聚合物包含PACM12、PACP-9/6、PA6/66、BMACM14、PA6/12、PA11/12等。

2. 半芳香族透明尼龙

半芳香族透明尼龙一般由脂肪族二元酸与芳香族二元胺或由脂肪族二元胺与芳香族二元酸等单体共聚制成。由于分子链中引入了芳香环，大大提高了耐热性和力学性能，同时降低了吸水率。事实上，半芳香族透明尼龙正是目前市面上流通量最大的一类透明尼龙品种。

具有代表性的聚合物包含PA6T/6I、PA10I/10T、PA6-3-T、MXD6等。

3. 芳香族透明尼龙

全芳香族透明尼龙由芳香族二元酸和芳香族二元胺制备得到，其主链中刚性芳环比例较高，聚合物结晶性好，耐热性和耐溶剂性也是所有聚酰胺中最好的。

具有代表性的聚合物是以2-氨基-6-(4-氨基苯）-6-甲基庚烷、间苯二甲酸二苯酯为单体合成的。但其熔融温度高，对成型设备要求极为苛刻，所以此类全芳香族透明聚酰胺并未实现工业化生产。

4. 复杂结构透明尼龙

该种尼龙材料单体结构复杂，来源受到限制，故主要为实验室研究产品。其研究着眼点在于在主链上通过引入三氟甲基苯氧基、叔丁基环己基、氧杂蒽、砜类基团等特殊杂原子或杂环来提升这类材料在特殊环境下的适应性。

二、主要透明尼龙产品

世界上最早的透明尼龙是由诺贝尔炸药(Dynamit Nobel)在20世纪50年代末开发成功，并推向市场的，商品名为TrogamidT。它的开发成功激起了世界范围内各厂商对透明尼龙材料的开发热情。

目前，世界知名的透明尼龙厂商主要有艾曼斯(EMS)公司、朗盛(LANXESS)公司、宇部(UBE)株式会社、杜邦(DuPont)公司、赢创(Evonik)公司、阿科玛(Arkema)公司、巴斯夫(BASF)公司、东洋纺(Toboyo)株式会社、菲利普(Philips)公司等。目前主要市售透明尼龙材料如表1所示。

艾曼斯公司是顶级的高性能聚酰胺专业制造商和供应商，旗下Grilamid TR系列以及Grilon C系列包含了多种透明尼龙。

其中Grilamid TR系列主要包含半结晶尼龙12以及刚性基团，具有较高的耐化学性、耐应力开裂性以及卓越的透明度。这一系列比较有代表性的产品包括GrilamidTR30(PA6I/X)、GrilamidTR55(PA12/MACMI)、GrilamidTR90(PAMACM12)和GrilamidTRXE4010(PAMACM10/1010)等。

图源：艾曼斯

Grilon C系列则主要是PA6/12共聚物，结晶性弱，热性能和力学性能较差。代表产品包括GrilonCF6S、GrilonCF7、GrilonCR8等。

1988年，赢创公司收购诺贝尔公司后接手了TROGAMID®T的生产，该聚酰胺具有持久且较高的透明性，并且由于分子中含有芳香环而具有良好的耐热性。其缺点是着色树脂透过率较低，该产品于2020年停产。

1995年，通过采用4,4′-二氨基-二环己基甲烷(PACM)和十二烷二酸为单体进行缩聚反应，赢创公司开发了新的产品线TROGA-MID®CX。这种透明聚酰胺具有极好的透光性(92%)、优异的抗腐蚀和抗应力开裂性、非常高的韧性和低温耐磨性。经过20多年的发展，该产品已经成为市场主流产品。

2021年，赢创公司开发了新一代基于生物基单体的产品线TROGAMID®myCX eCO,与使用常规化石原料生产质量相当的产品相比，该生产线减少了50%碳足迹，具有环境友好性。

图源：赢创

杜邦公司成功开发了基于尼龙66的透明工程树脂，经过了50多年的完善和改进，已经发展出了Selar®和Zytel®等产品线。其中Selar®PA3426是非结晶尼龙聚酰胺树脂，具有高度的透明性和阻隔性，使其在刚性复合包装中充当“类玻璃”的作用。

而通过向分子链中增加PACM,Zytel®330NC010应运而生。相比于PA3426,其结晶能力下降，玻璃化转变温度提升了5℃,对气体、水溶剂和油类产品的阻隔能力进一步提升。

阿科玛公司是第一个提供高性能、生物基透明聚酰胺的制造商。旗下透明尼龙产品线为Rilsan®Clear系列，包含G170、G830、G850等，其主要特点是轻质透明，其中G850密度仅为1.01g/cm3,通常采用注塑成型法加工。

图 透明尼龙在电子烟结构件上的应用

值得一提的是，阿科玛公司的透明尼龙产品原料主要为生物基原料，G820中62%原料来源于生物基，具有环保特性。

朗盛公司开发了一系列基于聚酰胺6和聚酰胺66的透明工程热塑性塑料，其中Durethan®T系列主打高透明市场，包含T40和T40ZS两条产品线。其分子链中包含刚性苯环结构，具备优异的力学性能和透明性。而东洋纺株式会社也有结构类似的产品，名为T714-E。

宇部公司专注尼龙6/66和尼龙12的开发，UBENYLON50系列主要针对高透明尼龙6/66共聚物进行研发；UBESTAXPA系列则是以提高屈挠疲劳特性为目标，在保留透明性的前提下开发的新型聚酰胺弹性体。

飞利浦公司生产的PACP-9/6是以PACP、壬二酸、己二酸为单体进行共缩聚得到的透明聚酰胺，其具有卓越的透光率(92%)、很低的吸水率(1%)以及典型的工程塑料的刚性（弯曲模量2185Pa),可在一般设备上进行挤出和吹塑。

巴斯夫公司在透明尼龙产业中主要包含两条产品线：Ultramid®Vision和Ultramid®FBalance。其中Vision系列以尼龙6为原料，其特点在于价格低廉，容易加工，着色效果很好，这与其他聚酰胺材料有着显著的不同。而Ultramid®FBalance系列则掺杂了长链酰胺基元，主打机械性能和对PU薄膜的良好粘附性。

三、透明尼龙的应用

1.家居用品

2020年，艾曼斯公司基于其产品GrilamidTRHT170提出了“透明厨房”的理念。而在此之前，透明尼龙已经渗透到家居生活的方方面面，其透明性、耐热性以及形状保持性能使其在水龙头、滤水器、流量计和各种家用容器中得到了广泛的应用。并且由于透明尼龙优秀的着色性，进一步拓宽了其在家居领域的应用范围。

除此之外，在婴儿奶瓶、化妆品等软硬包装领域，透明尼龙也因其无菌耐用的特点而得到了广泛使用，各大公司都推出了相应产品，以满足不同市场需求。

2.光学领域

2021年5月，霞飞诺(Safilo)眼镜公司宣布将赢创最新的聚酰胺材料TROGAMID®myCXeCO用于高端太阳镜片的生产以提高产品性能与环境友好程度。

在这之前，聚酰胺材料已经广泛应用于眼镜及其零部件的制造中。TROGAMID®CX系列作为一种理想的透明材料，可满足当前市场对高级镜框和镜片材料的众多要求：质轻、不易碎、耐刮擦、耐化学腐蚀及抗应力开裂。并且其不容易引起过敏，抗紫外线，大大拓宽了应用范围。目前，TROG-AMID®CX7323已经广泛应用于高端眼镜市场。

除此之外，阿科玛公司生产的Rilsan®ClearG850因其极低的密度也被广泛用在镜架当中。

3.电子设备

目前，透明尼龙材料因其轻质、耐高温、耐腐蚀的特性已经用于各种开关、继电器外壳当中，在微电子产品封装中起到重要作用。利用尼龙材料所具有的铁电性能与其透明性相结合，研究者们研发了摩斯密码探测器、电磁干扰屏蔽材料、薄膜电容器等新型聚酰胺材料。

4.体育用品

透明尼龙优异的耐弯曲性和耐磨性可以满足运动员在激烈比赛中的性能要求。2006年，德国世界杯足球赛的英式足球鞋中采用了宇部公司的UBESTAXPA系列透明尼龙产品,其透明性对球鞋设计有很大影响，并且该材料可与聚氨酯粘合牢固，增加了产品的设计自由度。

而1980年问世的Pebax®材料(Arkema)则对现代体育产生了深远影响。其结构中包含刚性尼龙单元和柔性聚酯单元。Pebax®材料出众的性能使其被运用于各大运动厂商的产品中。

除此之外，透明尼龙也广泛应用于潜水电脑、相机包装壳、运动手表表壳等领域。

5.医疗保健

由于COVID-19的流行，全球范围内对于医疗防护器械的需求日益高涨。透明尼龙因其质量轻、耐水氧、机械性能好的特点而契合医疗保健用品市场的需求。

阿科玛公司的产品RilsanClearG-170MED透明度高(91%)、密度(1.05g/cm3)低，灵活耐用，便于搬运组装，同时满足了患者舒适度的需求，被广泛用于呼吸面罩、助听器和医疗管材中，除此之外，在PM2.5防护窗、人工肌肉组织等其他医疗设备中，尼龙材料都得到了广泛的应用。

6. 汽车工业

尼龙材料具有对光的高速传输能力，并且可以反复暴露在具有腐蚀性的介质中，如防晒霜、清洁剂和消毒剂等，而不会造成持续的损伤，因此它非常适合用于汽车工业。

巴斯夫公司推出的Ultramid®Vision系列可用于背光元件，如开关或操作显示器。而Ultramid®VisionB3KDLT则特别适用于耐光罩中。此外，在汽油过滤器、油／水分离器、遥控系统和后视镜中都广泛运用了透明尼龙材料。

从问世至今，透明尼龙经历了长足的发展。因其出色的透明性，高的热稳定性，良好的耐腐蚀性和优异的机械性能，透明尼龙被广泛应用于家居用品、精密光学、电子设备、体育用品、医疗保健和汽车工业中，产品种类非常丰富。

随着可穿戴设备和电子纺织品的兴起，人们对于轻质、透明、低成本可弯折材料的需求越来越强烈。部分尼龙材料被视为潜在的下一代柔性透明电子设备的基础材料。通过将单壁碳纳米管、石墨烯、聚甲基丙烯酸甲酯、醋酸纤维等材料与尼龙进行整合，研究者们制备出了多种高透明新型电子纺织品。

除此之外，通过生物基原料取代石油基原料，透明尼龙产业正向绿色化学迈进。赢创、巴斯夫、宇部等世界主要透明尼龙厂商都布局了生物基尼龙产业。未来，全生物基尼龙有望成为现实，对人们生活产生深远影响。

参考资料：透明尼龙的应用研究进展与展望，金汉强等

原文始发于微信公众号（艾邦高分子）：透明尼龙的种类、知名产品及市场应用