FDM（熔融擠壓堆積成型）技術(shù)是使用最為普遍的3D打印技術(shù)，桌面級(jí)的FDM 3D打印機(jī)不僅是創(chuàng)客們青睞的制造工具，也可以為制造業(yè)用戶打印產(chǎn)品的設(shè)計(jì)原型件和熔模，為醫(yī)生打印手術(shù)預(yù)規(guī)劃模型…工業(yè)級(jí)的FDM 3D打印機(jī)還可以為航空制造業(yè)打印飛機(jī)零部件。

     FDM 3D打印機(jī)較常用的打印材料是丙烯腈-丁二烯-苯乙烯三元共聚物（ABS）、聚乳酸（PLA）、尼龍（PA）和聚碳酸酯（PC）。其中，聚乳酸材料因其無(wú)毒、無(wú)刺激性氣味，可生物降解，熔點(diǎn)溫度較低，冷卻收縮率較小，容易染色等特點(diǎn)而受到FDM 打印用戶的歡迎。但是聚乳酸材料也存在力學(xué)性能差,易發(fā)生脆性斷裂等缺點(diǎn)，導(dǎo)致聚乳酸的3D打印應(yīng)用范圍受到限制。國(guó)內(nèi)的材料企業(yè)針對(duì)這些問(wèn)題，對(duì)3D打印聚乳酸材料進(jìn)行了改性，從而擴(kuò)大聚乳酸材料的應(yīng)用范圍，3D科學(xué)谷對(duì)部分研究成果進(jìn)行了整理（排名不分先后）。

     國(guó)內(nèi)改性聚乳酸3D打印材料研究成果

蘇州聚復(fù)高分子材料有限公司（Polymaker)-納米增韌聚乳酸3D打印材料

    Polymaker通過(guò)將聚乳酸和聚丙烯酸酯微球混合，提升了聚乳酸材料的力學(xué)性能，尤其是提高了韌性。這種混合物中含有0.1％-10％的聚丙烯酸酯微球，聚丙烯酸酯微球的平均直徑為50納米-200微米。

圖片來(lái)源：Polymaker

     微球?yàn)榫哂泻?殼結(jié)構(gòu)的微球，核結(jié)構(gòu)是一種玻璃化轉(zhuǎn)變溫度在室溫以下的聚丙烯酸酯，這種材料較為柔軟，它將讓聚乳酸3D打印材料的韌性得到增強(qiáng)。殼結(jié)構(gòu)則比較硬，是一種玻璃化轉(zhuǎn)變溫度在室溫以上的據(jù)丙烯酸酯材料，該材料與聚乳酸更加相容，有利于提高微球在聚乳酸中的分散。

     微球在聚乳酸中的分散過(guò)程可使用雙螺桿擠出機(jī)通過(guò)熔融共混，或者通過(guò)溶劑法等其它方法實(shí)現(xiàn)。由于聚丙烯酸酯微球的尺寸極小尺度，因此具有很大的比表面積，能夠在用量小的情況下起到較好的增韌作用。

    在改性材料中混合的聚丙烯酸酯微球?qū)τ诰廴樗岬臒嵝再|(zhì)和流變性質(zhì)影響較小，因此可在不改變聚乳酸3D打印條件的情況下使用，使用起來(lái)簡(jiǎn)單方便。改性之后的聚乳酸材料在外觀和透明性上與傳統(tǒng)聚乳酸打印材料非常接近，并且易于上色。

深圳市光華偉業(yè)實(shí)業(yè)有限公司

聚乳酸增韌3D打印材料

     聚乳酸材料本身的韌性較低，在對(duì)聚乳酸材進(jìn)行增韌之后可以拓寬其應(yīng)用范圍。然而增韌后的聚乳酸材料往往存在收縮率增加，冷卻變慢，這些弊端使得線材在3D打印時(shí)不易成型、容易翹邊和開(kāi)裂。

圖片來(lái)源：光華偉業(yè) eSUN

     光華偉業(yè)針對(duì)這一問(wèn)題，在進(jìn)行聚乳酸材料改性時(shí)加入了低熔點(diǎn)樹(shù)脂包覆的無(wú)機(jī)粉體，從而降低降低材料的收縮率并加速材料的冷卻，制備出來(lái)的打印線材具有較好韌性，擠出成型的規(guī)整度高、線條圓度好。打印驗(yàn)證結(jié)果表明，使用這種增韌的聚乳酸材料3D打印的制品具有收縮率低、不翹邊、 不開(kāi)裂、冷卻快、外觀好的優(yōu)點(diǎn)。

江蘇永盛三維打印新材料有限公司

增韌聚乳酸3D打印材料

    用甲基丙烯酸甲酯-丙烯酸丁酯共聚物進(jìn)行增韌改性，或者用聚醚聚酯與聚乳酸熔融共混對(duì)進(jìn)行增韌改性的方法都是克服聚乳酸的脆性、改善材料的抗沖擊性的有效方法。但是如果添加的組分含量高將會(huì)影響聚乳酸的生物降解性，或者由于工藝復(fù)雜而不利于工業(yè)化生產(chǎn)。

    永盛三維打印新材料以增韌劑和聚乳酸通過(guò)平行同向雙螺桿直接共混擠出的方式實(shí)現(xiàn)了聚乳酸3D打印材料的增韌改性，這種方法工藝較為簡(jiǎn)單，成本也相對(duì)低，不影響聚乳酸的透明性和抗拉強(qiáng)度，適合用作3D打印耗材。

成都新柯力化工科技有限公司

3D打印改性聚乳酸材料

    成都新柯力化工針對(duì)3D打印聚乳酸材料沖擊強(qiáng)度低、韌性差、耐熱性差的缺點(diǎn)進(jìn)行了改性。

方法是，在低溫條件下通過(guò)球磨機(jī)粉碎混合反應(yīng)技術(shù)，使擴(kuò)鏈劑、交聯(lián)劑、低分子量聚合物與聚乳酸進(jìn)行擴(kuò)鏈和交聯(lián)反應(yīng)，從而對(duì)聚乳酸進(jìn)行改性。同時(shí)，將成核劑、補(bǔ)強(qiáng)劑、抗氧劑均勻的分散在聚乳酸體系中，以達(dá)到協(xié)同作用的效果，實(shí)現(xiàn)聚乳酸3D打印材料的改性。

在改性過(guò)程中，沒(méi)有經(jīng)過(guò)高溫、高剪切力的作用，從而保證了聚乳酸分子鏈完整性，聚乳酸自身性能沒(méi)有下降，改性劑的作用全部顯現(xiàn)出來(lái)，所以改性聚乳酸的韌性、沖擊強(qiáng)度和熱變形溫度均得到提高。

威海兩岸環(huán)保新材料科技有限公司

植物粉改性聚乳酸3D打印材料

    植物粉這種來(lái)源廣泛、可再生并且價(jià)格低廉的材料也可應(yīng)用在聚乳酸3D打印材料的改性領(lǐng)域，植物粉可從木屑、竹屑、秸稈、谷物殼等天然植物中粉碎得到。用植物粉改性的聚乳酸3D打印材料不僅可以讓打印出來(lái)的制品具有天然的木質(zhì)外觀，而且可以大幅降低聚乳酸3D打印材料的原料成本。

    以往有些方法雖然已對(duì)木粉改性的聚乳酸組合物進(jìn)行了增韌改性，但有的方法采用的是不可降解熱塑性彈性體，這將破壞制品全降解特性，有的方法雖然采用了韌性好的可降解材料來(lái)增加組合物的韌性，但這些韌性好的降解材料價(jià)格高昂，從而增加了耗材的制備成本，而且這些韌性好的可降解材料與聚乳酸的相容性差，制備出來(lái)的聚乳酸材料質(zhì)量不穩(wěn)。

    威海兩岸環(huán)保新材公司針對(duì)這些問(wèn)題，通過(guò)選用合適的增韌劑、活化劑，并配合高長(zhǎng)徑比的雙螺桿擠出機(jī)，使原料在擠出機(jī)中充分混合，并且充分實(shí)現(xiàn)原位聚合反應(yīng)，一方面使植物粉均勻的分散在聚合物基體中，另一方面可以獲得所需的聚乳酸大分子鏈結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)分子鏈交聯(lián)纏結(jié)，提高聚乳酸的耐熱性。通過(guò)這種方法制備的聚乳酸3D打印線材具有韌性好、耐熱、成本低，而且生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單，適合規(guī)模化生產(chǎn)。

(責(zé)任編輯：admin)

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