2023年12月17日发(作者：涂香薇)
史上最全的3D打印材料分析没有之一
导读：3D打印材料,现阶段制约3D打印技术发展因素的主要有两个,打印材料和设备;目前3D打印材料主要包括工程塑料、光敏树脂、橡胶类材料、光敏材料和陶瓷材料;
最近几年经常听到3D这个词,比如3D电影、显示、扫描、;首先我想给3D打印技术做一个比较完整的定义,3D打印技术是在计算机中将物体的三维模型通过分层软件分成若干层,通过3D打印设备在一个平面上按照分层图形、将塑料、金属甚至生物组织活性细胞等材料烧结或者黏和在一起,逐层累计叠加最终形成一个物体;
3D打印技术的特点：制作周期短、个性化制造、制作材料多样、制作成本相对低、应用行业领域广;
根据3D打印技术的特点以及所使用的材料,我们分为五大类,光敏固化成型、熔融沉积成型、选择性激光烧结、分层实体制造,最后的3D打印技术;
光固化以液态光敏树脂为原材料,在计算机控制下对紫外激光对液态树脂逐点扫描,产生光聚合反应,如此反复直至完成整个零件的固化成型;
分层实体制造：根据临建分层几何信息,切割箔材和纸张等,将所获的层面粘接成三维实体;
选择性激光烧结：采用激光有选择的逐层烧结固定粉末,叠加生成预定形状的三维实体零件的一种3D打印方法;
熔融沉积成型：将热塑成性材料丝通过加热器的挤压头熔化为液体,由计算机控制挤压头沿零件的每一截面的轮廓准确运动,以固定的速率进行熔体趁机;
下面重点讲一下金属3D打印技术;金属3D打印技术是当今3D打印技术中最前沿最优潜力的技术,可以分为三种,选区激光熔化、激光近净成形技术,电子束熔融;
,现阶段制约3D打印技术发展因素的主要有两个,打印材料和设备;目前3D打印材料主要包括工程塑料、光敏树脂、橡胶类材料、光敏材料和陶瓷材料;它的形态一般是粉末状、丝状、层片状、液体状;
工程塑料,强度、硬度、耐冲击性、耐性、抗老化性均比较优秀;光敏树脂由聚合物单体和预聚体组成的,在一定波长的紫外光照射下能立刻引起聚合反应完成固化;橡胶类材料,这种材料具备多种级别的弹性,它具有的硬度、断裂伸长率、抗撕裂程度和拉伸强度,使其非常适合于要求防滑或柔软表面的应用;陶瓷材料,具有高强度、高硬度、耐高温、低密度、化学稳定性好、耐腐蚀等优异特性,在航空航天、汽车、生物等行业有着广泛的应用;金属材料,3D打印的金属粉末材料主要有钛合金、不锈钢、铝合金、高温合金等,此外还有贵金属打印材料;所有的材料当中钛合金尤其受到重视,因为密度低、强度高、耐腐蚀、熔点高、是理想的航天航空材料,特别适合利用激光3D打印技术;不锈钢是目前最便宜最廉价的3D打印材料,经常被用作首饰、功能构件等的3D打印;高温合金因其强度高、化学性质稳定,不易成型加工和传统加工工艺成本高等因素目前已经成为航空工业应用的主要3D打印材料;
金属材料之所以打印难度很大,是因为金属的熔点很高,涉及到金属的固液相变、表面扩散以及热传导等多种物理过程,需要考虑的问题包括形成的晶体组织是否良好、杂质和空隙大小等,另外快速的加热和冷却还将引起试件内较大的残余应力;
中国3D打印巨大跨越：高性能工业级FDM耗材
打破国外垄断
导读：随着3D打印产业的拓展,市场对3D打印的零部件的性能要求逐渐提高,不仅仅只是手板、模型,打印零部件还必须具备可用性;
随着3D打印产业的拓展,市场对3D打印的零部件的性能要求逐渐提高,不仅仅只是手板、模型,打印零部件还必须具备可用性;国际市场上不论是3D打印的巨头企业或是新锐的耗材厂商都把目光投向了3D打印工程塑料领域,新型的3D打印耗材不断的推向市场,使3D打印的应用面越来越广;
近期,国内3D打印耗材与设备生产厂商,广州市阳铭新材料科技有限公司推出了具备使用工程塑料性能3D打印线材的工业级FDM-Capricornus后,紧接着又推出三款应用于FDM的工业级3D打印尼龙复合材料耗材PA B380,PA B380H
与PA B330;这三款线材是YMe阳铭科技自主研发的3D打印线材,具有高模量、高强度、高韧性和高使用温度的特点;目前这三款材料分别提供黑色、白色和琥珀色三款颜色;
YMe阳铭科技不同于一般的3D耗材厂商,这家海归创业的年轻企业成长迅猛,自成立之时就致力于工业级3D打印耗材的研发,目前该公司尼龙复合材料耗材已在机械、汽车汽配、机器人、光电、医疗、灯饰等多个领域得到了应用;
在此之前,国内的工业级FDM耗材市场为国外品牌所垄断,国内尚无其他厂家成功研发出可顺畅打印成型的尼龙耗材,YMe阳铭科技的最新技术,填补了国内空白,打破了国外垄断,对于整个中国3D打印产业而言是一次从无到有的巨大跨越;
相比数日前美国3D Systems公司发布的类似尼龙耗材,YMe阳铭科技的技术无疑更加领先,PA B380/ PA B380H 的各项性能更加优异,甚至超出了美国Stratasys公司的Nylon 12系列线材尼龙与德国EOS公司的PA2200系列粉末尼龙;PA B380/ PA B380H在材料的使用温度上具备更大的优势,而价格上仅是国际同类型产品的40%;
PA B380和PA B380H的性能参数如下：
汽车倒后镜PA B330
据YMe阳铭科技的工程师代表Jack Dang说,由于热端的挤出温度高达270-280度,PA B380和PA B380H只适合在阳铭科技的工业级3D打印机Capricornus上使用,而PA B330的热端挤出温度在240-250度,可以适应于一些其他品牌的桌面级/准工业级3D打印机;就材料的总体性能而言,PA B380H的强度、模量和硬度更高；而PA B380韧性和弹性较好,综合性能均衡；PA B330的热端挤出温度较低,适用的设备范围更广;
汽车冷却循环水泵叶轮PA B380H
YMe阳铭科技的尼龙复合材料线材具备自主知识产权,材料的性能参数经过了第三方专业检测认证;
PA B380/PA B380H可以在高温高载荷等苛刻条件下使用;可用于制作齿轮、轴承、叶轮、绝缘电子元器件、夹具、涡轮、耐高温连接件等,甚至可以代替注塑实现小批量生产;PA B380通过了医疗领域严苛的高温高压消毒,使其3D打印成型的制件可以作为医疗领域的辅助器械;
医疗手术辅助导板PA B380
除了具备优异的力学性能外,YMe阳铭科技的PA B330/PA B380/ PA B380H可以使用水溶性PVA材料作为支撑结构,也可以采用自支撑结构,其自支撑结构具有优秀的可拆性,仅需要借助简单的工具即可将支撑结构拆除,并且不留痕迹;3D打印的成品零件可进行抛光、打孔、切削等后处理工艺;
红外热成像仪的外壳与内部构件PA B380
聚碳酸酯线材上市：桌面3D打印机的“最佳搭档”
导读： 聚碳酸酯PC一直是世界上使用最广泛的热塑性塑料,因为它强度高、刚性、容易热成型,因此在工业领域诸如家用电器、餐具、汽车部件、DVD光盘、安全玻璃等方面都有应用;
OFweek网讯 聚碳酸酯PC一直是世界上使用最广泛的热塑性塑料,因为它强度高、刚性、容易热成型,因此在工业领域诸如家用电器、餐具、汽车部件、DVD光盘、安全玻璃等方面都有应用;该材料还非常适合注塑成型,主要是因为一旦冷却它的强度就会非常高,可弯曲和变形而不断裂或龟裂;不过由于熔融温度过高使得它并没有在3D打印领域得到广泛的应用;
如今,来自上海的制造商Polymaker与先进化学材料开发商Covestro前身为拜耳材料科技联手,共同开发出了两款专门针对桌面的全新聚碳酸酯3D打印线材——Polymaker PC-Plus和Polymaker PC-Max;这两款线材经过特殊配方已经将打印温度从300-320oC下降到250-270oC,目前大多数的桌面3D打印机都能够很方便地实现这个温度范围;Polymaker公司同时指出,打印温度的降低同时也减少了在打印过程中出现翘曲或变形的可能性;
作为聚碳酸酯材料,PC-Plus和PC-Max能够比常见的3D打印材料,如PLA和ABS,提供更强大的机械性能;这两款新材料的先进特性使其非常适合打印对于机械性能要求比较高的部件;而且,它们具备与标准材料一样的弹性,可以很容易地进行打磨抛光或者喷漆等;
不过,Polymaker之所以能够开发出如此性能卓越的桌面3D打印机用线材与其合作伙伴Covestro提供的帮助是分不开的;
据悉,Covestro为开发新型的Polymaker PC系列耗材提供了高科技的高科技聚碳酸酯树脂;Polymaker的材料科学家和Covestro团队密切合作,共同开发和进一步增强了他们的新新型PC 3D线材的配方;Polymaker公司说,最终的产品具有前所未有的属性和功能,可用于3D打印和快速原型应用;
“聚碳酸酯所具有的特性对于整个3D打印领域来说都非常理想;其出色的工程和功能性为将桌面3D打印机用于以前不可想象的项目打开了大门;”Polymaker公司联合创始人罗小凡称;
使用PC材料3D打印出来的部件一个主要的优势就是具有耐用性,而且其成品比使用标准材料的部件具有更强的机械性能,尤其是PC-Max能够显着提高耐冲击性和韧性,甚至要超过PC-Plus;除此之外,聚碳酸酯材料也是天然的阻燃剂,可抗耐多种化学品和溶剂,并且经过开发还能提供透明度,其所具备的光学清晰度可用用于大量全新的领域,这是许多桌面3D打印机用户都难以想象的;
此外,Polymaker PC的耐热性也非常好,PLA和ABS通常会在大约60℃以上开始软化和变形,而Polymaker PC可承受的温度则超过100℃至110℃,甚至可以泡在沸水而不出现形变;
据了解,Polymaker PC-Plus线材将从10月份起开始销售,每卷750克,零售价为美元；而PC-Max的价格和上市日期则没有发布,Polymaker预计它会在今年年底前上市;
聚乳酸
聚又名聚丙交酯,是以乳酸为主要原料聚合得到的聚合物,属于聚酯家族;聚乳酸形成条件为单个的乳酸分子中有一个羟基和一个羧基,多个乳酸分子在一起,-OH与别的分子的-COOH,-COOH与别的分子的-OH脱水缩合形成聚合物;聚乳酸原料来源充分可再生,生产过程无污染,产品可以,实现在自然界中的循环,是理想的材料;
中文别名
CAS NO.
断裂伸长率
聚丙交酯
26100-51-6
4-10%
弯曲模量
拉伸强度
弹性模量
100-150 MPa
40-60 MPa
3000-4000 MPa
物质信息
CAS NO.：26100-51-6
中文别名：聚丙交酯
英文名称：polylactide, polylactic acid, PLA
英文别名：polytrimethylene carbonate;1,3-Dioxan-2-one homopolymer
分子式：C3H4O2n
物质介绍
聚乳酸H-OCHCH3COn-OH的好,加工温度170～230℃,有好的抗溶剂性,可用多种方式进行加工,如挤压、纺丝、双轴拉伸,注射;由聚乳酸制成的产品除能生物降解外,、、透明性、手感和耐热性好,光华伟业开发的聚乳酸PLA还具有一定的抗菌性、和抗紫外性,因此用途十分广泛,可用作包装材料、纤维和非织造物等,主要用于服装内衣、外衣、产业建筑、农业、林业、造纸和医疗卫生等领域;
物化性质
物理性能
： kg/L
熔点：155-185°C,
IV： dL/g
：60-65°C,
： λw/mk
力学性能
：40-60 MPa
：4%-10%
：3000-4000 MPa
：100-150 MPa
Izod无缺口：150-300 J/m
Izod冲击强度有缺口：20-60 J/m
Rockwell硬度：88
主要优点
聚乳酸的优点主要有以下几方面：
⑴聚乳酸PLA是一种新型的,使用可再生的植物资源如玉米所提出的淀粉原料制成;淀粉原料经由糖化得到葡萄糖,再由葡萄糖及一定的菌种发酵制成高纯度的乳酸,再通过化学合成方法合成一定分子量的聚乳酸;其具有良好的生物可降解性,使用后能被自然界中微生物完全降解,最终生成二氧化碳和水,不污染环境,这对保护环境非常有利,是公认的;关爱地球,你我有责;世界二氧化碳排放量据新闻报道在2030年全球温度将升至60℃,普通塑料的处理方法依然是焚烧火化,造成大量排入空气中,而聚乳酸塑料则是掩埋在土壤里降解,产生的二氧化碳直接进入或被植物吸收,不会排入空气中,不会造成;
⑵机械性能及良好;聚乳酸适用于、热塑等各种加工方法,加工方便,应用十分广泛;可用于加工从工业到民用的各种、包装食品、快餐饭盒、、工业及民用布;进而加工成农用织物、保健织物、抹布、卫生用品、室外防紫外线织物、帐篷布、面等等,市场前景十分看好;
⑶相容性与可降解性良好;聚乳酸在医药领域应用也非常广泛,如可生产一次性输液用具、免拆型等,低分子聚乳酸作药物缓释包装剂等;
⑷聚乳酸PLA除了有生物的基本的特性外,还具备有自己独特的特性;传统生物可降解塑料的强度、透明度及对气候变化的抵抗能力皆不如一般的塑料;
⑸ 聚乳酸PLA和石化合成塑料的基本物性类似,也就是说,它可以广泛地用来制造各种应用产品;聚乳酸也拥有良好的光泽性和透明度,和利用聚苯乙烯所制的薄膜相当,是其它生物可降解产品无法提供的;
⑹聚乳酸PLA具有最良好的及延展度,聚乳酸也可以各种普通加工方式生产,例如：熔化,射出成型,吹膜成型,发泡成型及,与广泛使用的聚合物有类似的成形条件,此外它也具有与传统薄膜相同的印刷性能;如此,聚乳酸就可以应各不同业界的需求,制成各式各样的应用产品;
⑺聚乳酸PLA薄膜具有良好的透气性、透氧性及透二氧二碳性,它也具有隔离气味的特性;病毒及霉菌易依附在生物可降解塑料的表面,故有安全及卫生的疑虑,然而,聚乳酸是唯一具有优良抑菌及抗霉特性的生物可降解塑料;
⑻当焚化聚乳酸PLA时,其燃烧与焚化纸类相同,是焚化传统塑料如聚乙烯的一半,而且焚化聚乳酸绝对不会释放出、等;人体也含有以单体形态存在的乳酸,这就表示了这种分解性产品具有的安全性;
方法流程
聚生产是以乳酸为原料,传统的大多用淀粉质原料,目前美、法、日等国家已开发利用农副产品为原料发酵生产乳酸,进而生产聚乳酸;
由乳酸制聚乳酸生产工艺有：
方法
⑴直接法
缩聚法就是把乳酸单体进行直接缩合,也称一步聚合法;在的存在下, 乳酸分子中的羟基和羧基受热脱水, 直接缩聚合成;加入催化剂, 继续升温, 低的聚乳酸聚合成更高的聚乳酸;
⑵二步法
使乳酸生成环状,再开环缩聚成聚乳酸;这一技术较为成熟,美国NatureWorks公司生产聚乳酸工艺的工艺即为该工艺;中国的海正与中科院共同研制的聚乳酸生产技术也与此相似,主要过程是原料经制得乳酸后,再经过精制、脱水低聚、高温裂解,最后聚合成聚乳酸;
⑶反应挤出制备高分子量聚乳酸
用间歇式搅拌和双螺杆组合,进行连续的实验,可获得由乳酸通过连续制得的分子量达150000的聚乳酸;利用双螺杆挤出机将低摩尔质量的乳酸预聚物在挤出机上进一步缩聚,制备出较高摩尔质量的聚乳酸;在反应温度为150℃、催化剂用量为%、螺杆转速为75 r/min时可通过双螺杆反应挤出缩聚法快速有效地提高聚乳酸的摩尔质量,而且反应挤出产物减小,变好;通过DSC曲线的比较发现,通过反应挤出缩聚法制得的聚乳酸的有所降低,这对改善聚乳酸材料在使用过程中表现出较大的脆性是有益的;
流程
1取材
将玉米等壳类作物碾碎后,从中提取淀粉,然后将淀粉制成未精化的葡萄糖;很多高技术已克服减去了碾碎的过程,直接从大量的农作物中提取原料;
2发酵
以类似生产啤酒或酒精的方式来发酵葡萄糖,而葡萄糖发酵后变成类似于食物添加用于人体内中的乳酸;
3中间型产物
将乳酸单体以特殊的浓缩制程,转变成中间型产物——减水乳酸,即丙交酯;
4聚合
丙交酯单体经过真空净化后,再以一种不使用溶剂的溶解制程来完成开环的动作,使单体聚合;
5聚合物修饰
由于聚合物的分子量与结晶度的不同,可使材料特性的变化空间很大,所以因不同应用的产品,将PLA做不同的修饰;
专利获取
BRUSSELS BIOTECH BE2004年2月13日公开的世界专利WO 2004 014889,报道了聚的制备,其项包括如下内容：⑴按以下方法制备乳酸：a蒸发乳酸或乳酸衍生物溶液制备为400-2000、总乳酸等价酸度%、相当于90-100%L-聚乳酸的；b将低聚体和解聚催化剂加入到解聚反应器,制备得到一富含乳酸的气相和富含低聚体的液相；c冷凝气相得到液态粗乳酸；d将粗乳酸抽取结晶；e分离和排出晶体得到一富含乳酸晶体的湿饼；f干燥湿饼,得到预纯化乳酸；和g结晶预纯化乳酸得到残留酸度低于10meq/kg、水含量低于200ppm和-乳酸含量低于1%的纯化乳酸；⑵聚合以上得到的乳酸制得聚乳酸;
BOTELHO T 等2004年公开的专利 WO 2004 057008-A1,报道了一种可用于材料的聚乳酸的制备方法,主要是通过得到,其实施例报道的具体方法为：将培养液451包括,和其它营养成分如无机盐和半光胺酸加热到70℃并保持45分钟,再冷却到45℃;加入helveticus 9克和FlavourzymeRTMA 克;批式发酵9小
时,补加含乳清、乳糖和Flavourzyme RTM的新鲜肉汤;用氨气调节pH为,生物控制于7-8%,中连续通气,通气量为1升/分钟;在34天的发酵期内为小时;流出液中的乳酸盐为4%,稀释速度为小时下产率为12克/升.小时;乳酸流出液采用和分离,再经过两次连续,为85-90%;
HANZSCH BERND等2003年8月21日公开的美国专利US 2003 158360,报道了一种聚乳酸的制备方法,步骤如下：发酵淀粉类农产品得到乳酸,通过超滤,滤和/或电渗析超纯化乳酸,浓缩乳酸,制备预聚物,环化解聚为双乳酸,纯化双乳酸,开环双乳酸聚合物和脱单体化聚乳酸得到;
SHIMADZU CORP 2002年10月15日公开的JP 2002 300898,报道了一种生产乳酸和聚乳酸的方法;具体方法为：⑴利用合成乳酸酯；⑵在除丁基锡外的催化剂存在下,缩聚乳酸酯,合成小于聚乳酸乳酸预聚体；⑶解聚聚乳酸得到乳酸；该方法进一步包括开环乳酸聚合物制备聚乳酸;
SHIMADZU CORP、OHARA H、TOYOTA JIDOSHA KK、ITO M和SAWA S 2002年8月8日公开的专利 WO 2002 60891-A ,报道了用于生产生物的乳酸和聚乳酸的制备方法,该专利的实施例之一报道的方法如下：发酵得到的铵在90-100℃下与乙醇反应,分离、收集乙醇；120℃下脱去反应中的水；通过蒸馏提纯得到的,在辛基锡存在下于160℃缩聚乳酸乙酯,并脱去乙醇;将得到的反应液于200℃下蒸馏得到乳酸,产率为%;在辛基锡存在下聚合乳酸制得乳酸; NATL INST OF ADVANCED INDUSTRIAL SCIENCE
TECHNOLOGY METI、 KONAN KAKO KK和 TOKIWA YUTAKA2001年8月21日公开的日本专利JP
2001 224392,报道了采用代替有机金属催化剂制备聚乳酸;
制备方法
二步法制备聚乳酸
⒈制备乳酸
我们用玉米,马铃薯为原料,利用微生物发酵法制备光学纯L-乳酸或D-乳酸;而且L-乳酸较D-乳酸能完全被人体吸收,无任何毒副作用;
生产L-乳酸,所以我们采用国内外通用的NAF-032;
⑴制备米根霉孢子；
⑵将米根霉孢子制备成米根霉孢子液；
⑶将米根霉孢子乳悬液固定到固定化载体上得到固定化米根霉种子；
⑷将固定化米根霉种子接种到中进行固定化发酵;
该方法培育出了高产的米根霉菌株并将其固定到棉布载体上得到固定化米根霉种子,在适宜的发酵条件进行固定化发酵,高,发酵产物的高,L－乳酸高,成本低廉、步骤简捷、容易掌控等;
⒉乳酸的酸化处理和提纯分离
⑴发酵过程产生一种乳酸盐,因为发酵的pH值接近中性;需要把一定的乳酸盐转化成乳酸,通过直接添加硫酸到乳酸中,可以制得乳酸,对于结晶出的副产物;可以通过过滤的方法除去,当然二水合硫酸钙可以用作地面灌注石膏,例如将其作为干墙体、水泥和农业领域的原料;生石膏是在生产过程中所产生的低价值的盐,但是这个方法比较划算,因为氢氧化钙和硫酸的成本低,而且生石膏还可以用作其他工业用途;其他将和酸化两个过程联系在一起的方法也有过尝试,例如用氨调节pH,用硫酸来酸化,从而得到作为副产物,硫酸铵可用作肥料;因为比氢氧化钙价格高,而副产品硫酸铵的高价值正好弥补了这种差距,且硫酸铵相对于易溶于水,这有利于分离;
⑵细胞去除
细胞去除方法的选择主要取决于生产所使用的微生物;米根霉长210－2500μm,直径5－18μm,因为细胞较小可以通过法去除;在发酵液中加入作为,调节ph为,保温,搅拌养絮,絮凝结束以后静置后取上清液于离心管中,用在4000r/min转速下离心20min,分离出固体沉淀;
⑶残糖、残留培养基和发酵副产物的分离
本项目采用;经过之后之后,经过活性炭、、后可以得到微黄色的去离子产物;
市场应用
PLA有很多的应用,可以在挤出、注塑、拉膜、纺丝等多领域应用,具体如下：
挤出级树脂
挤出级树脂是PLA的主要的市场应用,主要用于里新鲜蔬果,该类包装已成为欧洲市场链中的重要一员；其次用于一些宣扬安全、节能、环保的电子产品包装上;在这些用途中PLA高透明度、高、高钢性等优点体现得淋漓尽致,已经是PLA应用的主导方向;另外,挤出级树脂在园艺上的应用也开始获得重视,在斜坡绿化、治理等领域已有所应用;
然而,PLA的挤出加工却并非易事,仅适合在一些先进的PET挤出上进行加工,且挤出片材的厚度一般只在范围;加工过程对水 份含量及加工温度尤其敏感,挤出加工时,一般要求其水份含量要小于50PPM,这对设备的干燥系统和温控系统又提出了新的要求;加工过程中,如果没有适宜的,边料的回收也是一大难题,这也正是市场上有大量PLA在流通的原因;
注塑级树脂
在PLA的注塑的市场应用中,较为广泛的是改性后的树脂;尽管纯PLA有着高透明度、高光泽度等优点,但是其硬而脆、加工难度大且不耐热等缺点影响了它在注塑方面的应用;当然,化学、塑料工业界都一直致力解决这些问题;例如,利用BPM-500这种添加剂可以提高PLA的；加入少量一种名为Biomax Strong的共聚物可以改进 PLA的韧性；与另一种树脂PHA共混可以改善PLA的一些性能；另外,日本的科学家们则开发出了一种添加纸浆的耐热PLA树脂;通过以上一些方式改性后的聚乳酸制品牺牲了透明性,但是却改进了聚乳酸在耐热性、柔韧性、抗冲性等方面的缺陷,提高了其加工难易程度,因此应用范围也得到了拓展;在海正的注塑级树脂销售中大约有70%为改性聚乳酸;
而整体上,相对高昂的成本是阻碍PLA在注塑市场上广泛应用的最大原因;虽然纯树脂通过填充改性可以降低一些成本,但是在保证其性能的前提下,这一措施的作用也有限,如果需要在全生物降解这一前提之下改善PLA性能上的缺陷,比如耐热性能,成本则更高;
其他牌号树脂
双向是目前为止应用最成功的PLA膜,经过双向拉伸并的PLA膜耐热温度可提高到90℃,正好弥补了PLA不耐高温这一缺陷;通过对双向拉伸取向及定型工艺的调整,还可以控制BOPLA膜的热封温度在70～160℃;这一优势是普通BOPET所不具备的;另外,BOPLA膜达到94%,极低,表面光泽度也非常好,该类膜可用于鲜花包装、信封透明窗口膜、等等;
PLA中已经有应用的是,因为中国的实施,这一无纺布在用于的制作上较为热门;而吹膜、这两个领域则因为PLA本身的一些特性缺陷,应用情况还在进一步探索中,一些成功的应用案例是将PLA改性后使用;
心脏支架
可溶性聚乳酸支架旨在吸收现有器械的好处,而又不像金属支架那样留下“金属蜘蛛”,这种“蜘蛛图像”会出现在对病人拍摄X光片时,此时病人的完全支架化了;现有的支架不会收缩,并且不会随着动脉的自然运动而扩张;金属支架可引发致命的血栓,并且有可能会对未来的检测和手术产生干扰;
应用领域
汽车领域
日本东丽公司结合PLA树脂改性技术、纤维制造技术和染色加工技术,开发了以高性能PLA纤维为主要成份的车用脚垫和备用轮胎箱盖;备用轮胎箱盖已经在2003年推出的全面改进小型车“Raum”上使用;在继脚垫和备用轮胎箱盖开发以后,东丽公司有开发了适用于车门、轮圈、车座、天棚材料的其他汽车部件的PLA产品;
一次性用品领域
聚乳酸对人体绝对无害的特性使得聚乳酸在、等领域具有独特的优势;其能够完全也符合世界各国,特别是欧盟、美国及日本对于环保的高要求;但,采用聚乳酸原料所加工的一次性餐具存在着不耐温、耐油等缺陷;这样就造成其的功能作用大打折扣,以及在运输途中餐具变形、材质变脆,造成大量次品;不过,经过技术发展,市场已有经过PLA改性后的材料,可以有效克服原粒的缺点,有的甚至耐热温度高达120度以上,可以用作微波炉用具材料;
电子领域
为了节省石油资源同时减少,进一步拓展由可再生的制造而来的聚乳酸的应用领域,日本许多公司对PLA在电子电器领域的应用进行了深入研究并取得了卓越的成效;
日本NEC公司部件材料
日本NEC公司开发了以高性能的PLA/KENAF复合材料,它是经过改性后的PLA,其改善PLA的耐冲性、耐热性、刚性和;应用于2004年9月出售的“LaVie T”型部件,2005年进一步推广应用于“LaVie
TW,VersaPro”型电脑部件;
日本公司的笔记本电脑机壳材料
2002年日本富士同公司在上市的“FMV-BIBLO NB”系列笔记本电脑的红外线接收部分采用了质量的纯聚乳酸配件;在2005年富士通春季款笔记本电脑“FMV-BIBLO NB80K”的机壳中,全部采用由日本富士通公司、日本富士通研究所和日本东丽公司3家公司共同开发的PLA/PC合金,机壳重约600G,PLA含量在50%左右;与采用石油类树脂相比,仅机壳一项就能节约1L左右的使用用量;整个产品的生命周期中二氧化碳的排放量方面,对回收的树脂进行热循环处理时,可比现有树脂减少约15%;富士通最新款式笔记本电脑其外壳整体的93%几乎都采用了PLA树脂;
手机部件及机壳材料
NTT DoCoMo和移动通讯公司于2005年4月试制了在机壳中采用PLA的手机;该样机子啊140G的自量中有22GPLA树脂;2005年5月,NTT DoCoMo在市场售的“premini-ⅡS”手机中的1个按钮采用PLA树脂;2006年富士通、富士通研究所和东丽联合开发成功了耐冲击性相当于倍的PLA/PC合金,并用于手机外壳等部件;
日本DVD壳材料
日本SONY公司2002年上市的“MVP-NS999ES”型DVD影碟机前面板采用了PLA材料,该公司与三菱树脂进一步研制出了阻燃PLA材料,其中PLA含量为60%左右;该材料在2004年秋上市的“DVP-NS955V”型及“DVP-NS975V”型DVD影碟机前面板采用;通过改性后的PLA的强度与ABS树脂相当;同时通过改变调配添加物和加工条件,可以使用一般的射出,成型效率与普通塑料一样;
光盘盘片
2003年9月三洋Mavic Mcdia和联合开发采用PLA为底板材料制造的面向音乐CD、VCD和CD-ROM盘片“MildDisc”;其称1个难生产10张CD盘片;该公司开发出了高速而精密地转印CD模型技术,通过严格模具温度调节和对离子剂的改进,生产了固化速度慢的聚乳酸CD盘片;通过使用生物降解树脂能够解决现有CD盘片废弃时对环境造成的污染;PLA在燃烧时所消耗的能量比PC燃烧时所消耗的能量要少,从而减少二氧化碳的排量;若采用填埋方式,PLA在2-5年就能快速地生物降解,而PC则半永久地残留在土壤中;
富士通公司的LSI
2005年2月,富士通和富士通研究所联合开发了以PLA为原材料、面向手机的LS包装带;该产品的生命周期评测表明,在周期中全体CO2的排放量减少11%,制造过程中能量消耗少18%;经过提高PLA强度和抗静电及改良后,其撕裂强度和压缩强度时PC制备材料的两倍以上,大约是倍,耐折强度接近2倍,抗冲击强度和也达到了制品所需要性能的要求;
生物医药领域
行业是聚乳酸最早开展应用的领域;聚乳酸对人体有高度安全性并可被组织吸收,加之其优良的物理机械性能,还可应用在生物医药领域,如一次性输液工具、免拆型、药物缓解包装剂、人造骨折内固定材料、组织修复材料、等;高分子量的聚乳酸有非常高的力学性能,在欧美等国已被用来替代不锈钢,作为新型的骨科内固定材料如骨钉、而被大量使用,其可被人体吸收代谢的特性使病人免收了二次开刀之苦;其技术附加值高,是医疗行业发展前景的;
聚乳酸复合纤维制备获进展
,近来取得了聚乳酸及其制备与应用的系列突破;为提高聚乳酸的强度和高温尺寸稳定性,研究人员采用液相恒温浴 LIB技术并调控立构复合晶,制备出包含尺度立构复合晶微纤的聚乳酸复合纤维,将聚乳酸与聚羟基丁酸戊酸共聚酯共混,再经熔融纺丝制得品质优异的新型生物基——禾素纤维;
禾素纤维不仅具有从原料、生产到废弃物处理的全过程绿色环保优势,而且在风格与手感等方面与真丝、铜氨等高档纤维品种相媲美,因而获得国内外多个纺织与制衣专业机构和企业的高度评价,被列入中国生物基纤维及其原料科技与产业发展30年路线图;
SPI标识
由美国塑料工业协会Society of Plastics Industry,SPI规定聚乳酸的数字标识码为“7”;在比利时已经开始作为试点国家使用循环利用聚乳酸;聚乳酸的循环使用与其他聚合物不太相同的是,废旧的聚乳酸塑料会被收集在特殊的容器中,通过、水解等方法降解成为小分子单体,再通过生产商将单体乳酸合成为具有一定性能的聚乳酸原材料,再次进入市场使用;
聚碳酸酯
聚碳酸酯简称PC是分子链中含有碳酸酯基的高分子,根据酯基的结构可分为脂肪族、芳香族、脂肪族-芳香族等多种类型;聚碳酸酯无色透明,耐热,抗冲击,阻燃BI级,在普通使用温度内都有良好的机械性能;其主要分为防静电PC、导电PC、加纤防火PC、抗紫外线耐候PC、食品级PC、抗化学性PC;聚碳酸酯的应用开发是向高复合、高功能、专用化、系列化方向发展,应用于光盘、汽车、办公设备、箱体、包装、医药、照明、薄膜等多种产品制造领域;
术语简介
中文名：聚碳酸酯分子式
别名：聚碳酸脂 2,2-双4-羟基苯基 丙烷聚碳酸酯 聚碳酸酯阻燃 聚碳酸酯着色
英文名：Polycarbonate
常用缩写：PC
化学名：2,2'-双4-羟基苯基丙烷聚碳酸酯
CAS编号：25037-45-0
分子式聚碳酸酯是一种强韧的热塑性树脂,其名称来源于其内部的CO3基团;可由双酚A和氧氯化碳COCl2合成;现较多使用的方法为熔融酯交换法双酚A和碳酸二苯酯通过酯交换和缩聚反应合成;
双酚A和碳酸二苯酯反应原理：
主要性质
化学性质
聚碳酸酯PC是碳酸的聚酯类,碳酸本身并不稳定,但其衍生物如光气,尿素,碳酸盐,碳酸酯都有一定稳定性;
按醇结构的不同,可将聚碳酸酯分成脂族和芳族两类;
脂族聚碳酸酯;如聚亚乙基碳酸酯,聚三亚甲基碳酸酯及其共聚物,熔点和玻璃化温度低,强度差,不能用作结构材料；但利用其生物相容性和生物可降解的特性,可在药物缓释放载体,手术缝合线,骨骼支撑材料等方面获得应用;
聚碳酸酯耐弱酸,耐弱碱,耐中性油;
聚碳酸酯不耐紫外光,不耐强碱;
PC是一种线型碳酸聚酯,分子中碳酸基团与另一些基团交替排列,这些基团可以是芳香族,可以是脂肪族,也可两者皆有;双酚A型PC是最重要的工业产品;
PC是几乎无色的玻璃态的无定形聚合物,有很好的光学性;PC高分子量树脂有很高的韧性,悬臂梁缺口冲击强度为600~900J/m,未填充牌号的热变形温度大约为130°C ,玻璃纤维增强后可使这个数值增加10°C;PC的弯曲模量可达2400MPa以上,树脂可加工制成大的刚性制品;低于100°C 时,在负载下的蠕变率很低;PC有较好的耐水解性,但不能用于重复经受高压蒸汽的制品;
PC主要性能缺陷是耐水解稳定性不够高,对缺口敏感,耐有机化学品性,耐刮痕性较差,长期暴露于紫外线中会发黄;和其他树脂一样,PC容易受某些有机溶剂的浸浊;
PC材料具有阻燃性,耐磨;抗氧化性;
物理性质
密度：－ g/cm^3 线膨胀率：×10^-5 cm/°C 热变形温度：135°C 低温-45°C
聚碳酸酯无色透明,耐热,抗冲击,阻燃BI级,在普通使用温度内都有良好的机械性能;同性能接近聚甲基丙烯酸甲酯相比,聚碳酸酯的耐冲击性能好,折射率高,加工性能好,不需要添加剂就具有UL94 V-0级阻燃性能;但是聚甲基丙烯酸甲酯相对聚碳酸酯价格较低,并可通过本体聚合的方法生产大型的器件;
聚碳酸酯的耐磨性差;一些用于易磨损用途的聚碳酸酯器件需要对表面进行特殊处理;
物性列表
熔流率 260°C/ kg
g/cm³
ASTM D792, ISO 1183
ASTM D1238
22
g/10 min
溶化体积流率MVR 260°C/ kg
到
cm³/10min
ISO 1133
收缩率 - 流动
%
ASTM D955
吸水率 23°C, 24 hr
额定值
单位
%
ASTM D570
螺旋流长度 3 260°C
比重
测试方法
20
g/cm³
ASTM D792, ISO 1183
熔流率 260°C/ kg
g/10 min
ASTM D1238
溶化体积流率MVR 260°C/ kg
cm³/10min
ISO 1133
主要分类
防静电PC,导电PC,加纤防火PC,抗紫外线耐候PC,食品级PC,抗化学性PC;
改性聚碳酸酯及用途
聚碳酸酯改性PC的目的是为了增韧,改良成型加工性能,减少残余变形,增加阻燃性等,具体能改性PC的品种有：
PC/ABS可提高弯曲模量、耐热性、电镀性能等;
PC/PET、PBT工可改善耐药品性,耐溶剂料性等;
PC/PMMA加入有机玻璃可提高外观珠光色彩;
PC/PA、 HIPS可提高冲击韧性、表面光洁度;
PC/HDPE可改善耐沸水性、耐老化性、耐气候性,而LDPE效果较差;
PC用玻纤或谈纤维进行增强改性,提高机械强度;
并用溴类阻燃剂和三氧化二锑,可制成阻燃级PC;
其他和聚砜、芳香族聚碳酸酯、聚甲醛、聚丙烯、聚苯乙烯都可以进行共混改性,达到经济性和性能之间的平衡;
应用相关
应用领域
聚碳酸酯聚碳酸酯的应用开发是向高复合、高功能、专用化、系列化方向发展,已推出了光盘、汽车、办公设备、箱体、包装、医药、照明、薄膜等多种产品各自专用的品级牌号;
建材行业
聚碳酸酯板材具有良好的透光性,抗冲击性,耐紫外线辐射及其制品的尺寸稳定性和良好的成型加工性能,使其比建筑业传统使用的无机玻璃具有明显的技术性能优势;中国建有聚碳酸酯建材中空板生产线20余条,年需用聚碳酸酯7万t左右,预计到2005年将达到14万t;
汽车制造业
聚碳酸酯具有良好的抗冲击、抗热畸变性能,而且耐候性好、硬度高,因此适用于生产轿车和轻型卡车的各种零部件,其主要集中在照明系统、仪表板、加热板、除霜器及聚碳酸酯合金制的保险杠等;根据发达国家数据,聚碳酸酯在电子电气、汽车制造业中使用比例在40%～50%,中国在该领域的使用比例只占10%左右,电子电气和汽车制造业是中国迅速发展的支柱产业,未来这些领域对聚碳酸醋的需求量将是巨大的;预计2005年中国汽车总量将达300多万辆,届时需求量也将达到3万t,因而聚碳酸酯在这一领域的应用是极有拓展潜力的;
医疗器械
由于聚碳酸酯制品可经受蒸汽、清洗剂、加热和大剂量辐射消毒,且不发生变黄和物理性能下降,因而被广泛应用于人工肾血液透析设备和其他需要在透明、直观条件下操作并需反复消毒的医疗设备中;如生产高压注射器、外科手术面罩、一次性牙科用具、血液分离器等;
航空、航天
随着航空、航天技术的迅速发展,对飞机和航天器中各部件的要求不断提高,使得PC在该领域的应用也日趋增加;据统计,仅一架波音型飞机上所用聚碳酸酯部件就达2500个,单机耗用聚碳酸酯约2吨;而在宇宙飞船上则采用了数百个不同构型并由玻璃纤维增强的聚碳酸酯部件及宇航员的防护用品等;
包装领域
在包装领域出现的新增长点是可重复消毒和使用的各种型号的储水瓶;由于聚碳酸酯制品具有质量轻,抗冲击和透明性好,用热水和腐蚀性溶液洗涤处理时不变形且保持透明的优点,一些领域PC瓶已完全取代玻璃瓶;据预测,随着人们对饮用水质量重视程度的不断提高,聚碳酸酯在这方面的用量增长速度将保持在10%以上,预计到2005年将达到6万t;
电子电器
由于聚碳酸酯在较宽的温、湿度范围内具有良好而恒定的电绝缘性,是优良的绝缘材料;同时,其良好的难燃性和尺寸稳定性,使其在电子电器行业形成了广阔的应用领域;聚碳酸酯树脂主要用于生产各种食品加工机械,电动工具外壳、机体、支架、冰箱冷冻室抽屉和真空吸尘器零件等;而且对于零件精度要求较高的计算机、视频录像机和彩色电视机中的重要零部件方面,聚碳酸酯材料也显示出了极高的使用价值;
光学透镜
聚碳酸酯以其独特的高透光率、高折射率、高抗冲性、尺寸稳定性及易加工成型等特点,在该领域占有极其重要的位置;采用光学级聚碳酸配制作的光学透镜不仅可用于照相机、显微镜、望远镜及光学测试仪器等,还可用于电影投影机透镜、复印机透镜、红外自动调焦投影仪透镜、激光束打印机透镜,以及各种棱镜、多面反射镜等诸多办公设备和家电领域,其应用市场极为广阔;聚碳酸酯在光学透镜方面的另一重要应用领产品域便是作为儿童眼镜、太阳镜和安全镜和成人眼镜的镜片材料;世界眼镜业聚碳酸酯消费量年均增长率一直保持在20%以上,显示出极大的市场活力;
光盘
随着信息产业的倔起,由光学级聚碳酸酯制成的光盘作为新一代音像信息存储介质,正在以极快的速度迅猛发展;聚碳酸酯以其优良的性能特点因而成为世界光盘制造业的主要原料;世界光盘制造业所耗聚碳酸酯量已超过聚碳酸酯整体消费量的20%,其年均增长速度超过10%;中国光盘产量增长迅速,据国家新闻出版总署公布的数字,2002年全国共有光盘生产线748条,年耗光学级聚碳酸酯约8万吨,且全部进口;因而聚碳酸酯在光盘制造领域的应用前景是极为广阔的;
主要用途
光学照明
用于制造大型灯罩、防护玻璃、光学仪器的左右目镜筒等,还可广泛用于飞机上的透明材料;
电子电器
聚碳酸酯是优良的E120℃级绝缘材料,用于制造绝缘接插件、线圈框架、管座、绝缘套管、电话机壳体及零件、矿灯的电池壳等;也可用于制作尺寸精度很高的零件,如光盘、电话、电子计算机、视频录象机、电话交换器、信号继电器等通讯器材;聚碳酸酯薄摸还被广泛用作电容器、绝缘皮包、录音带、彩色录象磁带等;
机械设备
用于制造各种齿轮、齿条、蜗轮、蜗杆、轴承、凸轮、螺栓、杠杆、曲轴、棘轮,也可作一些机械设备壳体、罩盖和框架等零件;
医疗器材
可作医疗用途的杯、筒、瓶以及牙科器械、药品容器和手术器械,甚至还可用作人工肾、人工肺等人工脏器;
其它方面
建筑上用作中空筋双壁板、暖房玻璃等；在纺织行业用作纺织纱管、纺织机轴瓦等；日用方面作奶瓶、餐具、玩具、模型、LED灯外壳和手机外壳等;
应用举例
聚碳酸酯纺织纱管的生产,选用光气法生产的PC为原料,其中新料为80%,再生料为20%;其生产工艺流程如下：
聚碳酸酯配料→干燥→注射→修整→抛光→热处理→制品;
烘箱干燥温度115-120℃, 16-20小时,物料在料盘上厚度为30毫米以下,使树脂含水量在%以下;
料筒三区温度为200-220、 250-280、 260-290℃,喷咀温度比料筒稍低些,低5-10℃;注射压力4-6兆帕,成型周期25秒,热处理温度115-120℃, 1小时,要采用倒悬式进行热处理;
该纱管比木质纱管使用寿命长3倍、尺寸稳定、耐候性好,不起毛、光洁度好,能提供各种颜色的纱管,便于搞好班组经济核算;
对子废旧再生PC料,还可以进行增韧处理,顶替新料使用;可在再生PC料中,共混少量的尼龙树脂,或高抗冲聚苯乙烯树脂,可使制品的冲击强度提高1倍以上,弯曲强度也有改善,对树脂的加工性能、表面光铎均有所提高了很多;
此外,由于尼龙在熔融时粘度极低,能对共混体系中的颜料有优良的浸润包复作用,破坏了颜料较子的聚集给构,增加了颜料分散性,为此可降低颜料用最的20%;
挤出聚碳酸酯板
PC料一定要干燥,使之含水量降到%以下;PC板原料的分子量应选在万为好;
挤出机螺杆长径比为20：1,杆中的加料段和计量段长度各占全长的25%,而且螺槽深度一定,压缩段长度为全长的一半;螺杆压缩比为;螺槽深度一般应小于4毫米;用销钉螺杆混炼效果更好;
过遮网组可采用80/120/200/120/80目型式;
衣架式机头比较常用,但造价较贵;
压延方法
片材的压延方法有水平方向挤出压延片,倾斜方向挤出压延片,向下或向上挤出压延片;但目前最好的是辊筒倾斜压延法;
典型的PC板挤出条件：
机简温度260、 280、300℃,机头温度2801C、压延辊筒温度：上辊121-135℃、中辊129-139℃、下辊132--150℃,螺杆转速12-24转/分,过滤网组40/60/100目;
PC板可用于汽车,飞机风挡玻璃,波纹板,折板,建筑窗玻璃,体育设施天棚玻璃等;
其他：PC可和ABS共混,提高冲击强度,ABS添加量为50%时,提高幅度最大;ABS含量过少时如3%,冲击强度反而下降;
PC可和HDPE共混,共中HDPE含量为30%时共混效采较好,可改善冲击强度,加工流动性能提高,易于充模;LDPE共馄效果很差,出现分层,不能使用;
薄膜制造
PC还可做成薄膜,其抗穿刺强度高,适合于焊接,热封;PC膜表面张力大,在印刷前不需进行电晕处理,电镀性能也好;可用于医药,食品包装,与纸板复合作装饰板等;
合成加工
合成
工业上应用的聚碳酸酯主要由双酚A和光气来合成,其主链含有苯环和四取代的季碳原子,刚性和耐热性增加,Tm=265-270℃,Tg=149℃,可在15-130℃内保持良好地力学性能,抗冲性能和透明性特好,尺寸稳定,耐蠕变,性能优于涤纶聚酯,是重要的工程塑料;但聚碳酸酯易应力开裂,受热时易水解,加工前应充分干燥;
聚碳酸酯的制法有酯交换法和光气直接法;
1酯交换法
原理与生产涤纶聚酯的酯交换法相似;双酚A与碳酸二苯酯熔融缩聚,进行酯交换,在高温减压条件下不断排除苯酚,提高反应程度和分子量;
酯交换法需用催化剂,分两个阶段进行：第一阶段,温度180-200℃,压力270-400Pa,反应1-3h,转化率为80%-90%；第二阶段,290-300℃,130Pa以下,加深反应程度;起始碳酸二苯酯应过量,经酯交换反应,排出苯酚,由苯酚排出量来调节两基团数比,控制分子量;
聚碳酸酯苯酚沸点高,从高粘熔体中脱除并不容易;与涤纶聚酯相比,聚碳酸酯的熔体粘度要高得多,例如分子量3万,300℃时的粘度达600Pa·s,对反应设备的搅拌混合和传热有着更高的要求;因此,酯交换法聚碳酸酯的分子量受到了限制,多不超出3万;
2光气直接法
光气属于酰氯,活性高,可以与羟基化合物直接酯化;光气法合成聚碳酸酯多采用界面缩聚技术;双酚A和氢氧化钠配成双酚钠水溶液作为水相,光气的有机溶液如二氯甲烷为另一相,以胺类如四丁基溴化铵作催化剂,在50℃下反映;反映主要在水相一侧,反应器内的搅拌要保证有机相中的光气及时地扩散至界面,以供反映;光气直接法比酯交换法经济,所得分子量也较高;
界面缩聚是不可逆反应,并不严格要求两基团数相等,一般光气稍过量,以弥补水解损失;可加少量单官能团苯酚进行端基封锁,控制分子量;聚碳酸酯用双酚A的纯度要求高,有特定的规格,不宜含有单酚和三酚,否则,得不到高分子量的聚碳酸酯,或产生交联;
加工
PC可注塑、挤出、模压、吹塑、热成型、印刷、粘接、涂覆和机加工,最重要的加工方法是注塑;成型之前必须预干燥,水分含量应低于%,微量水份在高温下加工会使制品产生白浊色泽,银丝和气泡,PC在室温下具有相当大的强迫高弹形变能力;冲击韧性高,因此可进行冷压,冷拉,冷辊压等冷成型加工;挤出用PC分子量应大于3万,要采用渐变压缩型螺杆,长径比1：18~24,压缩比1：,可采用挤出吹塑,注-吹、注-拉-吹法成型高质量,高透明瓶子;PC合金种类繁多,改进PC熔体粘度大加工性和制品易应力开裂等缺陷, PC与不同聚合物形成合金或共混物,提高材料性能;具体有PC/ABS合金,PC/ASA合金、 PC/PBT合金、PC/PET合金、PC/PET/弹性体共混物、PC/MBS共混物、PC/PTFE合金、PC/PA合金等,利有两种材料性能优点,并降低成本,如PC/ABS合金中,PC主要贡献高耐热性,较好的韧性和冲击强度,高强度、阻燃性, ABS则能改进可成型性,表观质量,降低密度;
聚碳酸酯的性能以及成型参数见表：仅供参考
密度
~
模具温度
50~80
收缩率
~
注射压力
80~130
工
艺
预热
温度/°C
110~120
注射时间
参
数
20~90
时间/h
8~10
高压时间
0~5
20~90
料桶温度/°C
后段
210~240
冷却时间
中段
230~280
总周期
40~190
前段
240~285
螺杆转数
28
喷嘴温度
240~250
使用注射机类型
螺杆式
一、原料的干燥
1、原料烘干：普通烘干箱温度110—130,时间2—4小时,机顶料斗烘干箱温度100—120,要求水分含量低于%;
2、判断水含量是否合格：看空注射的料条情况,物料通过塑化后由喷嘴流出来的料条应是均匀无色、无银丝和无气泡的细条；否则则是烘干不彻底;
二、注射工艺
聚碳酸酯1、注塑机调整成型参数视原料分子量高低调整：
料筒温度：前部250—310,中部240—280,后部230—250;
喷嘴温度：比后部低10;
模具温度：70—120;
注射压力：70—140MPa;
螺杆转速：30—120r/min;
成型周期：注射1—25s,冷却5—40s;
三、注意事项
1、注射温度视原料的分子量、制品的形状和尺寸、注塑机的类型而相应调整;
2、注射速度最好采取多级注射,采用慢-快-慢的方法;
3、注射压力视制品的形状和尺寸而定,柱塞式注塑机一般为100—160MPa,螺杆式注塑机为70—140MPa;
4、成型周期视制品壁厚和注射量而定,一般情况下充模时间较短,保压时间较长,冷却时间以脱模时不引起制品变形为原则;
5、模具温度视制品的形状、厚薄而定,适当提高模具温度有利于脱模,提高产品质量;
6、制品后处理：对于形状复杂、带有金属嵌件、使用温度极低或很高的制品有必要进行后处理——消除或减少内应力;
方法：制品置于烘干箱后开始升温,由室温升至100—105时保温10—20min,继续升温至120—125时保温30—40min,然后缓慢冷却至60以下取出;
成型过程问题
产生原因 及解决办法
1、银丝
a、原材料受潮————干燥原料
b、树脂过热分解————减低成型温度
c、螺杆压缩比小,背压不足————增加背压
d、模温过低————加热模具
e、排气不良————模具分型面开排气槽
2、气泡
a、原材料受潮————干燥原料
b、排气不良————改进模具设计
3、树脂变色、黑点
a、料筒、喷嘴积料————清理料筒和喷嘴
b、成型温度过高————降低成型温度
4、制品未充满
a、物料塑化不够————提高料筒温度
b、模具温度过低————提高模具温度
c、喷嘴溢料————调整模具位置
d、注射压力过低————提高注射压力
e、加料量过少————调整加料量
5、收缩真空泡
a、保压不足————延长保压时间
b、模温过低————提高模具温度
c、注射压力过低————提高注射压力
d、模具设计不合理————增加流道和浇口尺寸
e、成型温度较低————提高料筒温度
6、透明度降低
a、原材料受潮————干燥原料
b、模具温度过低————提高模具温度
c、物料过热分解————降低成型温度
7、熔接痕
聚碳酸酯a、模具设计不合理————采用环形浇口和多点浇口
b、模具温度过低————提高模具温度
c、脱模剂过多————减少脱模剂用量
d、成型温度较低————提高料筒温度
8、制品开裂
a、模温过低————提高模具温度
b、成型温度较低————提高料筒温度
c、物料的相对分子量过小————重新选择物料
d、成型过程中相对分子量下降过多————严格干燥,缩短成型周期
e、强行脱模————加大型腔斜度,改进模具结构
9、脱模困难
a、模内冷却不充分————降低成型温度,延长成型周期
b、型腔斜度太小————增加型腔斜度
c、顶出装置不良————改进顶出装置
d、模具表面粗糙————修整模具,使用脱模剂
10、翘曲
a、模内冷却不充分————降低成型温度,延长成型周期
b、凸模、凹模温差较大————减少凸模、凹模温差
c、浇口位置和尺寸不合理————改进浇口结构
11、溢边
a、注射压力过大————降低注射压力
b、成型温度过高————降低料筒温度
c、锁模力不足————提高锁模力
d、模具加工精度不足————提高模具加工精度
化学影响
聚碳酸酯产品超过100 项研究探索了聚碳酸酯纤维的bisphenol A leachates 在生态的反应;Howdeshell 等发现在室温 一种内分泌干扰素Bisphenol
AC15H16O2双酚A 看来从聚碳酸酯纤维动物笼子被渗入水,而它也许是引至对雌鼠生殖器官的发达的原因;由vom Saal 和休斯在2005 年8月出版在对分析bisphenol A leachate 低药量影响的文件,似乎发现了暗示在财政的资助和得出结论之间有关系： 工业界资助的研究看上去倾向于没有发现重大作影响； 政府资助的研究倾向于发现有重大影响;
易和其他物质发生化学作用
在聚碳酸酯纤维不应使用氧化钠和其它碱性清洁剂否则导致泄出Bisphenol-AC15H16O2,一种已知的内分泌干扰素 影响生殖系统;
特性:
为非结晶性热塑性塑料,优质的耐热性能、良好的透明度和极高的耐冲击强度等物理机械性能;
主要优点
1、具高强度及弹性系数、高冲击强度、使用温度范围广；
2、高度透明性及自由染色性；
4、耐疲劳性佳；
5、耐候性佳；
6、电气特性优；
7、无味无臭对人体无害符合卫生安全；
8、成形收缩率低、尺寸安定性良好;
安全争议
由于制造聚碳酸酯中需要添加双酚A,而双酚A作为一种化工原料,2008年4月18日已经被加拿大联邦政府正式认定为有毒物质,并严禁在食品包装中添加,所以,聚碳酸酯的安全性是值得注意的问题;欧盟认为含双酚A奶瓶会诱发性早熟,从2011年3月2日起,禁止含生产化学物质双酚ABPA的婴儿奶瓶;中国卫生部等部门发布公告称,2011年9月1日起禁止进口和销售聚碳酸酯婴幼儿奶瓶和其他含双酚A的婴幼儿奶瓶,由生产企业或进口商负责召回;
运输储存
聚碳酸酯PC产品一般采用普通编织袋包装,存放于干燥处,按普通物品贮运;
储运条件
密闭,阴凉,通风干燥处,并平整存放;
IMD/IML工艺专用低温注塑PC塑料
主要解决以下问题：1、冲墨 2、流动性不好 3、产品发黄 4、跟片材相溶性不好等相关问题
低温注塑PC产品特点：1、产品超高韧性 2、产品高透明度 3、超高流动性 4、耐化学性好5、与片材相溶性好
注塑温度：低温注塑PC塑料A类 注塑温度220℃到240℃ ；低温注塑PC塑料B类注塑温度230℃到260℃;
以下是IMD/IML工艺专用低温注塑PC塑料A类部分物性表：
性能项目
测试方法
数值/描述
单位
拉伸强度引张强度
ASTM D638/ISO 527
80
kg/cm2MPaLb/in2
断裂伸长率
ASTM D638/ISO 527
80
%
机械性能
拉伸模量
ASTM D638/ISO 527
2450
kg/cm2MPaLb/in2
拉伸屈服伸长率延伸率
ASTM D638/ISO 527
9
%
拉伸断裂伸长率延伸率
ASTM D638/ISO 5240
%
7
弯曲模量弯曲弹性率
ASTM D790/ISO 178
6450
kg/cm2MPaLb/in2
弯曲强度
ASTM D790/ISO 178
128
kg/cm2MPaLb/in2
洛氏硬度
ASTM D785
122
注塑性能
注塑温度
ASTM D648/ISO 75
220-240
℃℉
FDM
FDM是“Fused Deposition Modeling”的简写形式,即为熔融沉积成型;搞懂FDM成型技术,首先我们需要转变思维;通常2D打印是在一张纸上一个平面上完成打印,而3D打印是完成一个立体模型的打印;FDM,通俗来讲就是利用高温将材料融化成液态,通过挤出后固化,最后在上排列形成立体实物;
基本内容
3D打印的学名为,相比传统减材制造技术,增材制造技术是将模型一层层打印出来;就3D打印成型工艺而言五花八门,诸如：FDM、SLA、SLS、SLM、DLP、3DP等,这些成型技术原理不一、各有特色,但无不呈现同一特性,那就是增材制造;
基本概述
熔融沉积成型Fused Deposition Modeling,FDM工艺是一种不依靠激光作为成型能源、而将各种丝材如ABS、等加热熔化进而堆积成型方法,简称FDM;
原理
熔融沉积成型的原理如下：加热喷头在计算机的控制下,根据产品零件的截面轮廓信息,作X-Y平面运动,丝状材料由供丝机构送至热熔喷头,并在喷头中加热和熔化成半液态,然后被挤压出来,有选择性的涂覆在工作台上,快速冷却后形成一层大约厚的薄片轮廓;一层截面成型完成后工作台下降一定高度,再进行下一层的熔覆,好像一层层"画出"截面轮廓,如此循环,最终形成三维产品零件;
FDM是目前3D打印机使用较广的技术,同时FDM成型技术已被Stratasys公司注册专利;基于FDM成型技术的机型在中国甚至世界3D打印机市场占有较大的比例;较为着名的FDM 3D打印机有MakerBot
Replicator系列、3D Systems的Cube系列、太尔时代UP系列、3D打印机等;
当然作为成型技术的FDM同其它成型技术相比有其固有的优缺点;优点：成型精度高、打印模型硬度好、多种颜色;缺点：成型物体表面粗糙;
当我们了解FDM 3D打印技术的时候,我们便不会再云里雾里了;其实,FDM成型技术较为简单,只要我们仔细想象一下便会明白其中的内涵;那么,一件件精致美观的3D打印品需要经过哪些步骤出炉的下一页,我们将了解3D打印的成型过程;
FDM 3D打印技术来源及工艺
●FDM历史来源及成型过程
先从熔融沉积成型技术的历史来源说起;FDM技术出现在二十世纪八十年代末期;1988年,科特发明了FDM熔融沉积成型技术,次年科特克鲁姆普成立了Stratasys公司;1992年,第一台基于熔融沉积成型技术的3D打印产品出售;FDM成型技术已被Stratasys公司注册专利;
FDM成型原理相对简单,打印之前FDM 3D打印机内置软件自动读取3D模型数据并将其分层;分层之后,经过高温熔化的液态通过挤出,挤出后遇冷迅速凝结固化,然后通过打印头在平面上的摆动以及打印板向下位移形成立体实物;
3D打印需要经过3D扫描、3D建模的过程,最终完成3D打印成品;当然,基于FDM成型技术的3D打印机也不例外;除去3D扫描、3D建模过程,就3D打印本身而言,FDM成型技术一般经过以下环节;首先FDM软件对3D模型数据进行分析、分层,生成打印路径以及支撑路径;其次,打印头和打印平台会升至3D模型设置的温度;
最后,打印过程中,打印头在平面上的位移以及打印平台上下位移会形成一个,打印头和打印平台根据生成的路径进行打印;在打印过程中,打印头完成一个平面上的打印任务后,打印平台自动下降一层,打印头继续打印;循环往复直至成品的完成;
在打印过程中,插入打印头的线材会迅速融化,通过打印头挤出瞬间凝结;打印头温度较高,根据材料的不同以及模型设计温度的不同,打印头的温度相对也不同;为了防止打印物体翘边等问题的出现打印平台一般为加热,打印平台上一般覆盖粘贴纸以便于打印成品的剥离;
●FDM 3D打印机的线材及应用领域
3D打印下颌骨线材是流淌在FDM 3D打印机体内的血液,3D打印成品是线材热熔后的分层叠加;基于FDM成型技术的线材种类较多,常见的为ABS、PLA等;
随着3D打印成品增多以及3D打印技术的进步,耗材商以及3D打印机制造商不断开拓可用作3D打印的线材;9月,一款类似金属效果的3DcopperFill推出;10月,一款硬度比之前线材较高的PLA HS线材诞生;可用作3D打印的材料不断推陈出新,有些是在原有线材加入各种配料,制作出的线材具备新的属性,有些则是开发出的新材质的线材;
3D打印汽车FDM成型技术的线材有很多,例如：ABS、PLA、尼龙、木质,甚至食物;随着时间的推移,越来越多的3D打印机生产厂家开始投身线材制作;相比通用线材制造商,3D打印机生产厂家推出的线材更加适用于该厂家生产的3D打印机;大部分线材在直径上有、两种规格;
FDM较传统制作方法有其独特的优势;首先,可制造较为精细的机械零部件;其次,量产的打印物品可在一定程度上降低生产成本;受价格越来越低、打印成本越来越低、操作越来越简单等因素,基于FDM成型技
术的3D打印机越来越被消费者所接受;目前,3D打印技术应用领域较多,医疗、建筑、运输、航天、考古、教育以及工业制造等领域都有涉及;
FDM即为熔融沉积成型是3D打印技术的一种,其在3D打印领域有着至关重要的地位;FDM成型技术主要依靠打印头和打印平台的移动实现三维立体模型的构建;在整个3D打印过程中,线材扮演着至关重要的地位,是整个打印模型的构成物质;关于应用,FDM 3D打印机应用领域较广而且其在不断突破自身的限制,在更多、更广的领域内实现着更多的可能性;
2023年12月17日发(作者：涂香薇)
史上最全的3D打印材料分析没有之一
导读：3D打印材料,现阶段制约3D打印技术发展因素的主要有两个,打印材料和设备;目前3D打印材料主要包括工程塑料、光敏树脂、橡胶类材料、光敏材料和陶瓷材料;
最近几年经常听到3D这个词,比如3D电影、显示、扫描、;首先我想给3D打印技术做一个比较完整的定义,3D打印技术是在计算机中将物体的三维模型通过分层软件分成若干层,通过3D打印设备在一个平面上按照分层图形、将塑料、金属甚至生物组织活性细胞等材料烧结或者黏和在一起,逐层累计叠加最终形成一个物体;
3D打印技术的特点：制作周期短、个性化制造、制作材料多样、制作成本相对低、应用行业领域广;
根据3D打印技术的特点以及所使用的材料,我们分为五大类,光敏固化成型、熔融沉积成型、选择性激光烧结、分层实体制造,最后的3D打印技术;
光固化以液态光敏树脂为原材料,在计算机控制下对紫外激光对液态树脂逐点扫描,产生光聚合反应,如此反复直至完成整个零件的固化成型;
分层实体制造：根据临建分层几何信息,切割箔材和纸张等,将所获的层面粘接成三维实体;
选择性激光烧结：采用激光有选择的逐层烧结固定粉末,叠加生成预定形状的三维实体零件的一种3D打印方法;
熔融沉积成型：将热塑成性材料丝通过加热器的挤压头熔化为液体,由计算机控制挤压头沿零件的每一截面的轮廓准确运动,以固定的速率进行熔体趁机;
下面重点讲一下金属3D打印技术;金属3D打印技术是当今3D打印技术中最前沿最优潜力的技术,可以分为三种,选区激光熔化、激光近净成形技术,电子束熔融;
,现阶段制约3D打印技术发展因素的主要有两个,打印材料和设备;目前3D打印材料主要包括工程塑料、光敏树脂、橡胶类材料、光敏材料和陶瓷材料;它的形态一般是粉末状、丝状、层片状、液体状;
工程塑料,强度、硬度、耐冲击性、耐性、抗老化性均比较优秀;光敏树脂由聚合物单体和预聚体组成的,在一定波长的紫外光照射下能立刻引起聚合反应完成固化;橡胶类材料,这种材料具备多种级别的弹性,它具有的硬度、断裂伸长率、抗撕裂程度和拉伸强度,使其非常适合于要求防滑或柔软表面的应用;陶瓷材料,具有高强度、高硬度、耐高温、低密度、化学稳定性好、耐腐蚀等优异特性,在航空航天、汽车、生物等行业有着广泛的应用;金属材料,3D打印的金属粉末材料主要有钛合金、不锈钢、铝合金、高温合金等,此外还有贵金属打印材料;所有的材料当中钛合金尤其受到重视,因为密度低、强度高、耐腐蚀、熔点高、是理想的航天航空材料,特别适合利用激光3D打印技术;不锈钢是目前最便宜最廉价的3D打印材料,经常被用作首饰、功能构件等的3D打印;高温合金因其强度高、化学性质稳定,不易成型加工和传统加工工艺成本高等因素目前已经成为航空工业应用的主要3D打印材料;
金属材料之所以打印难度很大,是因为金属的熔点很高,涉及到金属的固液相变、表面扩散以及热传导等多种物理过程,需要考虑的问题包括形成的晶体组织是否良好、杂质和空隙大小等,另外快速的加热和冷却还将引起试件内较大的残余应力;
中国3D打印巨大跨越：高性能工业级FDM耗材
打破国外垄断
导读：随着3D打印产业的拓展,市场对3D打印的零部件的性能要求逐渐提高,不仅仅只是手板、模型,打印零部件还必须具备可用性;
随着3D打印产业的拓展,市场对3D打印的零部件的性能要求逐渐提高,不仅仅只是手板、模型,打印零部件还必须具备可用性;国际市场上不论是3D打印的巨头企业或是新锐的耗材厂商都把目光投向了3D打印工程塑料领域,新型的3D打印耗材不断的推向市场,使3D打印的应用面越来越广;
近期,国内3D打印耗材与设备生产厂商,广州市阳铭新材料科技有限公司推出了具备使用工程塑料性能3D打印线材的工业级FDM-Capricornus后,紧接着又推出三款应用于FDM的工业级3D打印尼龙复合材料耗材PA B380,PA B380H
与PA B330;这三款线材是YMe阳铭科技自主研发的3D打印线材,具有高模量、高强度、高韧性和高使用温度的特点;目前这三款材料分别提供黑色、白色和琥珀色三款颜色;
YMe阳铭科技不同于一般的3D耗材厂商,这家海归创业的年轻企业成长迅猛,自成立之时就致力于工业级3D打印耗材的研发,目前该公司尼龙复合材料耗材已在机械、汽车汽配、机器人、光电、医疗、灯饰等多个领域得到了应用;
在此之前,国内的工业级FDM耗材市场为国外品牌所垄断,国内尚无其他厂家成功研发出可顺畅打印成型的尼龙耗材,YMe阳铭科技的最新技术,填补了国内空白,打破了国外垄断,对于整个中国3D打印产业而言是一次从无到有的巨大跨越;
相比数日前美国3D Systems公司发布的类似尼龙耗材,YMe阳铭科技的技术无疑更加领先,PA B380/ PA B380H 的各项性能更加优异,甚至超出了美国Stratasys公司的Nylon 12系列线材尼龙与德国EOS公司的PA2200系列粉末尼龙;PA B380/ PA B380H在材料的使用温度上具备更大的优势,而价格上仅是国际同类型产品的40%;
PA B380和PA B380H的性能参数如下：
汽车倒后镜PA B330
据YMe阳铭科技的工程师代表Jack Dang说,由于热端的挤出温度高达270-280度,PA B380和PA B380H只适合在阳铭科技的工业级3D打印机Capricornus上使用,而PA B330的热端挤出温度在240-250度,可以适应于一些其他品牌的桌面级/准工业级3D打印机;就材料的总体性能而言,PA B380H的强度、模量和硬度更高；而PA B380韧性和弹性较好,综合性能均衡；PA B330的热端挤出温度较低,适用的设备范围更广;
汽车冷却循环水泵叶轮PA B380H
YMe阳铭科技的尼龙复合材料线材具备自主知识产权,材料的性能参数经过了第三方专业检测认证;
PA B380/PA B380H可以在高温高载荷等苛刻条件下使用;可用于制作齿轮、轴承、叶轮、绝缘电子元器件、夹具、涡轮、耐高温连接件等,甚至可以代替注塑实现小批量生产;PA B380通过了医疗领域严苛的高温高压消毒,使其3D打印成型的制件可以作为医疗领域的辅助器械;
医疗手术辅助导板PA B380
除了具备优异的力学性能外,YMe阳铭科技的PA B330/PA B380/ PA B380H可以使用水溶性PVA材料作为支撑结构,也可以采用自支撑结构,其自支撑结构具有优秀的可拆性,仅需要借助简单的工具即可将支撑结构拆除,并且不留痕迹;3D打印的成品零件可进行抛光、打孔、切削等后处理工艺;
红外热成像仪的外壳与内部构件PA B380
聚碳酸酯线材上市：桌面3D打印机的“最佳搭档”
导读： 聚碳酸酯PC一直是世界上使用最广泛的热塑性塑料,因为它强度高、刚性、容易热成型,因此在工业领域诸如家用电器、餐具、汽车部件、DVD光盘、安全玻璃等方面都有应用;
OFweek网讯 聚碳酸酯PC一直是世界上使用最广泛的热塑性塑料,因为它强度高、刚性、容易热成型,因此在工业领域诸如家用电器、餐具、汽车部件、DVD光盘、安全玻璃等方面都有应用;该材料还非常适合注塑成型,主要是因为一旦冷却它的强度就会非常高,可弯曲和变形而不断裂或龟裂;不过由于熔融温度过高使得它并没有在3D打印领域得到广泛的应用;
如今,来自上海的制造商Polymaker与先进化学材料开发商Covestro前身为拜耳材料科技联手,共同开发出了两款专门针对桌面的全新聚碳酸酯3D打印线材——Polymaker PC-Plus和Polymaker PC-Max;这两款线材经过特殊配方已经将打印温度从300-320oC下降到250-270oC,目前大多数的桌面3D打印机都能够很方便地实现这个温度范围;Polymaker公司同时指出,打印温度的降低同时也减少了在打印过程中出现翘曲或变形的可能性;
作为聚碳酸酯材料,PC-Plus和PC-Max能够比常见的3D打印材料,如PLA和ABS,提供更强大的机械性能;这两款新材料的先进特性使其非常适合打印对于机械性能要求比较高的部件;而且,它们具备与标准材料一样的弹性,可以很容易地进行打磨抛光或者喷漆等;
不过,Polymaker之所以能够开发出如此性能卓越的桌面3D打印机用线材与其合作伙伴Covestro提供的帮助是分不开的;
据悉,Covestro为开发新型的Polymaker PC系列耗材提供了高科技的高科技聚碳酸酯树脂;Polymaker的材料科学家和Covestro团队密切合作,共同开发和进一步增强了他们的新新型PC 3D线材的配方;Polymaker公司说,最终的产品具有前所未有的属性和功能,可用于3D打印和快速原型应用;
“聚碳酸酯所具有的特性对于整个3D打印领域来说都非常理想;其出色的工程和功能性为将桌面3D打印机用于以前不可想象的项目打开了大门;”Polymaker公司联合创始人罗小凡称;
使用PC材料3D打印出来的部件一个主要的优势就是具有耐用性,而且其成品比使用标准材料的部件具有更强的机械性能,尤其是PC-Max能够显着提高耐冲击性和韧性,甚至要超过PC-Plus;除此之外,聚碳酸酯材料也是天然的阻燃剂,可抗耐多种化学品和溶剂,并且经过开发还能提供透明度,其所具备的光学清晰度可用用于大量全新的领域,这是许多桌面3D打印机用户都难以想象的;
此外,Polymaker PC的耐热性也非常好,PLA和ABS通常会在大约60℃以上开始软化和变形,而Polymaker PC可承受的温度则超过100℃至110℃,甚至可以泡在沸水而不出现形变;
据了解,Polymaker PC-Plus线材将从10月份起开始销售,每卷750克,零售价为美元；而PC-Max的价格和上市日期则没有发布,Polymaker预计它会在今年年底前上市;
聚乳酸
聚又名聚丙交酯,是以乳酸为主要原料聚合得到的聚合物,属于聚酯家族;聚乳酸形成条件为单个的乳酸分子中有一个羟基和一个羧基,多个乳酸分子在一起,-OH与别的分子的-COOH,-COOH与别的分子的-OH脱水缩合形成聚合物;聚乳酸原料来源充分可再生,生产过程无污染,产品可以,实现在自然界中的循环,是理想的材料;
中文别名
CAS NO.
断裂伸长率
聚丙交酯
26100-51-6
4-10%
弯曲模量
拉伸强度
弹性模量
100-150 MPa
40-60 MPa
3000-4000 MPa
物质信息
CAS NO.：26100-51-6
中文别名：聚丙交酯
英文名称：polylactide, polylactic acid, PLA
英文别名：polytrimethylene carbonate;1,3-Dioxan-2-one homopolymer
分子式：C3H4O2n
物质介绍
聚乳酸H-OCHCH3COn-OH的好,加工温度170～230℃,有好的抗溶剂性,可用多种方式进行加工,如挤压、纺丝、双轴拉伸,注射;由聚乳酸制成的产品除能生物降解外,、、透明性、手感和耐热性好,光华伟业开发的聚乳酸PLA还具有一定的抗菌性、和抗紫外性,因此用途十分广泛,可用作包装材料、纤维和非织造物等,主要用于服装内衣、外衣、产业建筑、农业、林业、造纸和医疗卫生等领域;
物化性质
物理性能
： kg/L
熔点：155-185°C,
IV： dL/g
：60-65°C,
： λw/mk
力学性能
：40-60 MPa
：4%-10%
：3000-4000 MPa
：100-150 MPa
Izod无缺口：150-300 J/m
Izod冲击强度有缺口：20-60 J/m
Rockwell硬度：88
主要优点
聚乳酸的优点主要有以下几方面：
⑴聚乳酸PLA是一种新型的,使用可再生的植物资源如玉米所提出的淀粉原料制成;淀粉原料经由糖化得到葡萄糖,再由葡萄糖及一定的菌种发酵制成高纯度的乳酸,再通过化学合成方法合成一定分子量的聚乳酸;其具有良好的生物可降解性,使用后能被自然界中微生物完全降解,最终生成二氧化碳和水,不污染环境,这对保护环境非常有利,是公认的;关爱地球,你我有责;世界二氧化碳排放量据新闻报道在2030年全球温度将升至60℃,普通塑料的处理方法依然是焚烧火化,造成大量排入空气中,而聚乳酸塑料则是掩埋在土壤里降解,产生的二氧化碳直接进入或被植物吸收,不会排入空气中,不会造成;
⑵机械性能及良好;聚乳酸适用于、热塑等各种加工方法,加工方便,应用十分广泛;可用于加工从工业到民用的各种、包装食品、快餐饭盒、、工业及民用布;进而加工成农用织物、保健织物、抹布、卫生用品、室外防紫外线织物、帐篷布、面等等,市场前景十分看好;
⑶相容性与可降解性良好;聚乳酸在医药领域应用也非常广泛,如可生产一次性输液用具、免拆型等,低分子聚乳酸作药物缓释包装剂等;
⑷聚乳酸PLA除了有生物的基本的特性外,还具备有自己独特的特性;传统生物可降解塑料的强度、透明度及对气候变化的抵抗能力皆不如一般的塑料;
⑸ 聚乳酸PLA和石化合成塑料的基本物性类似,也就是说,它可以广泛地用来制造各种应用产品;聚乳酸也拥有良好的光泽性和透明度,和利用聚苯乙烯所制的薄膜相当,是其它生物可降解产品无法提供的;
⑹聚乳酸PLA具有最良好的及延展度,聚乳酸也可以各种普通加工方式生产,例如：熔化,射出成型,吹膜成型,发泡成型及,与广泛使用的聚合物有类似的成形条件,此外它也具有与传统薄膜相同的印刷性能;如此,聚乳酸就可以应各不同业界的需求,制成各式各样的应用产品;
⑺聚乳酸PLA薄膜具有良好的透气性、透氧性及透二氧二碳性,它也具有隔离气味的特性;病毒及霉菌易依附在生物可降解塑料的表面,故有安全及卫生的疑虑,然而,聚乳酸是唯一具有优良抑菌及抗霉特性的生物可降解塑料;
⑻当焚化聚乳酸PLA时,其燃烧与焚化纸类相同,是焚化传统塑料如聚乙烯的一半,而且焚化聚乳酸绝对不会释放出、等;人体也含有以单体形态存在的乳酸,这就表示了这种分解性产品具有的安全性;
方法流程
聚生产是以乳酸为原料,传统的大多用淀粉质原料,目前美、法、日等国家已开发利用农副产品为原料发酵生产乳酸,进而生产聚乳酸;
由乳酸制聚乳酸生产工艺有：
方法
⑴直接法
缩聚法就是把乳酸单体进行直接缩合,也称一步聚合法;在的存在下, 乳酸分子中的羟基和羧基受热脱水, 直接缩聚合成;加入催化剂, 继续升温, 低的聚乳酸聚合成更高的聚乳酸;
⑵二步法
使乳酸生成环状,再开环缩聚成聚乳酸;这一技术较为成熟,美国NatureWorks公司生产聚乳酸工艺的工艺即为该工艺;中国的海正与中科院共同研制的聚乳酸生产技术也与此相似,主要过程是原料经制得乳酸后,再经过精制、脱水低聚、高温裂解,最后聚合成聚乳酸;
⑶反应挤出制备高分子量聚乳酸
用间歇式搅拌和双螺杆组合,进行连续的实验,可获得由乳酸通过连续制得的分子量达150000的聚乳酸;利用双螺杆挤出机将低摩尔质量的乳酸预聚物在挤出机上进一步缩聚,制备出较高摩尔质量的聚乳酸;在反应温度为150℃、催化剂用量为%、螺杆转速为75 r/min时可通过双螺杆反应挤出缩聚法快速有效地提高聚乳酸的摩尔质量,而且反应挤出产物减小,变好;通过DSC曲线的比较发现,通过反应挤出缩聚法制得的聚乳酸的有所降低,这对改善聚乳酸材料在使用过程中表现出较大的脆性是有益的;
流程
1取材
将玉米等壳类作物碾碎后,从中提取淀粉,然后将淀粉制成未精化的葡萄糖;很多高技术已克服减去了碾碎的过程,直接从大量的农作物中提取原料;
2发酵
以类似生产啤酒或酒精的方式来发酵葡萄糖,而葡萄糖发酵后变成类似于食物添加用于人体内中的乳酸;
3中间型产物
将乳酸单体以特殊的浓缩制程,转变成中间型产物——减水乳酸,即丙交酯;
4聚合
丙交酯单体经过真空净化后,再以一种不使用溶剂的溶解制程来完成开环的动作,使单体聚合;
5聚合物修饰
由于聚合物的分子量与结晶度的不同,可使材料特性的变化空间很大,所以因不同应用的产品,将PLA做不同的修饰;
专利获取
BRUSSELS BIOTECH BE2004年2月13日公开的世界专利WO 2004 014889,报道了聚的制备,其项包括如下内容：⑴按以下方法制备乳酸：a蒸发乳酸或乳酸衍生物溶液制备为400-2000、总乳酸等价酸度%、相当于90-100%L-聚乳酸的；b将低聚体和解聚催化剂加入到解聚反应器,制备得到一富含乳酸的气相和富含低聚体的液相；c冷凝气相得到液态粗乳酸；d将粗乳酸抽取结晶；e分离和排出晶体得到一富含乳酸晶体的湿饼；f干燥湿饼,得到预纯化乳酸；和g结晶预纯化乳酸得到残留酸度低于10meq/kg、水含量低于200ppm和-乳酸含量低于1%的纯化乳酸；⑵聚合以上得到的乳酸制得聚乳酸;
BOTELHO T 等2004年公开的专利 WO 2004 057008-A1,报道了一种可用于材料的聚乳酸的制备方法,主要是通过得到,其实施例报道的具体方法为：将培养液451包括,和其它营养成分如无机盐和半光胺酸加热到70℃并保持45分钟,再冷却到45℃;加入helveticus 9克和FlavourzymeRTMA 克;批式发酵9小
时,补加含乳清、乳糖和Flavourzyme RTM的新鲜肉汤;用氨气调节pH为,生物控制于7-8%,中连续通气,通气量为1升/分钟;在34天的发酵期内为小时;流出液中的乳酸盐为4%,稀释速度为小时下产率为12克/升.小时;乳酸流出液采用和分离,再经过两次连续,为85-90%;
HANZSCH BERND等2003年8月21日公开的美国专利US 2003 158360,报道了一种聚乳酸的制备方法,步骤如下：发酵淀粉类农产品得到乳酸,通过超滤,滤和/或电渗析超纯化乳酸,浓缩乳酸,制备预聚物,环化解聚为双乳酸,纯化双乳酸,开环双乳酸聚合物和脱单体化聚乳酸得到;
SHIMADZU CORP 2002年10月15日公开的JP 2002 300898,报道了一种生产乳酸和聚乳酸的方法;具体方法为：⑴利用合成乳酸酯；⑵在除丁基锡外的催化剂存在下,缩聚乳酸酯,合成小于聚乳酸乳酸预聚体；⑶解聚聚乳酸得到乳酸；该方法进一步包括开环乳酸聚合物制备聚乳酸;
SHIMADZU CORP、OHARA H、TOYOTA JIDOSHA KK、ITO M和SAWA S 2002年8月8日公开的专利 WO 2002 60891-A ,报道了用于生产生物的乳酸和聚乳酸的制备方法,该专利的实施例之一报道的方法如下：发酵得到的铵在90-100℃下与乙醇反应,分离、收集乙醇；120℃下脱去反应中的水；通过蒸馏提纯得到的,在辛基锡存在下于160℃缩聚乳酸乙酯,并脱去乙醇;将得到的反应液于200℃下蒸馏得到乳酸,产率为%;在辛基锡存在下聚合乳酸制得乳酸; NATL INST OF ADVANCED INDUSTRIAL SCIENCE
TECHNOLOGY METI、 KONAN KAKO KK和 TOKIWA YUTAKA2001年8月21日公开的日本专利JP
2001 224392,报道了采用代替有机金属催化剂制备聚乳酸;
制备方法
二步法制备聚乳酸
⒈制备乳酸
我们用玉米,马铃薯为原料,利用微生物发酵法制备光学纯L-乳酸或D-乳酸;而且L-乳酸较D-乳酸能完全被人体吸收,无任何毒副作用;
生产L-乳酸,所以我们采用国内外通用的NAF-032;
⑴制备米根霉孢子；
⑵将米根霉孢子制备成米根霉孢子液；
⑶将米根霉孢子乳悬液固定到固定化载体上得到固定化米根霉种子；
⑷将固定化米根霉种子接种到中进行固定化发酵;
该方法培育出了高产的米根霉菌株并将其固定到棉布载体上得到固定化米根霉种子,在适宜的发酵条件进行固定化发酵,高,发酵产物的高,L－乳酸高,成本低廉、步骤简捷、容易掌控等;
⒉乳酸的酸化处理和提纯分离
⑴发酵过程产生一种乳酸盐,因为发酵的pH值接近中性;需要把一定的乳酸盐转化成乳酸,通过直接添加硫酸到乳酸中,可以制得乳酸,对于结晶出的副产物;可以通过过滤的方法除去,当然二水合硫酸钙可以用作地面灌注石膏,例如将其作为干墙体、水泥和农业领域的原料;生石膏是在生产过程中所产生的低价值的盐,但是这个方法比较划算,因为氢氧化钙和硫酸的成本低,而且生石膏还可以用作其他工业用途;其他将和酸化两个过程联系在一起的方法也有过尝试,例如用氨调节pH,用硫酸来酸化,从而得到作为副产物,硫酸铵可用作肥料;因为比氢氧化钙价格高,而副产品硫酸铵的高价值正好弥补了这种差距,且硫酸铵相对于易溶于水,这有利于分离;
⑵细胞去除
细胞去除方法的选择主要取决于生产所使用的微生物;米根霉长210－2500μm,直径5－18μm,因为细胞较小可以通过法去除;在发酵液中加入作为,调节ph为,保温,搅拌养絮,絮凝结束以后静置后取上清液于离心管中,用在4000r/min转速下离心20min,分离出固体沉淀;
⑶残糖、残留培养基和发酵副产物的分离
本项目采用;经过之后之后,经过活性炭、、后可以得到微黄色的去离子产物;
市场应用
PLA有很多的应用,可以在挤出、注塑、拉膜、纺丝等多领域应用,具体如下：
挤出级树脂
挤出级树脂是PLA的主要的市场应用,主要用于里新鲜蔬果,该类包装已成为欧洲市场链中的重要一员；其次用于一些宣扬安全、节能、环保的电子产品包装上;在这些用途中PLA高透明度、高、高钢性等优点体现得淋漓尽致,已经是PLA应用的主导方向;另外,挤出级树脂在园艺上的应用也开始获得重视,在斜坡绿化、治理等领域已有所应用;
然而,PLA的挤出加工却并非易事,仅适合在一些先进的PET挤出上进行加工,且挤出片材的厚度一般只在范围;加工过程对水 份含量及加工温度尤其敏感,挤出加工时,一般要求其水份含量要小于50PPM,这对设备的干燥系统和温控系统又提出了新的要求;加工过程中,如果没有适宜的,边料的回收也是一大难题,这也正是市场上有大量PLA在流通的原因;
注塑级树脂
在PLA的注塑的市场应用中,较为广泛的是改性后的树脂;尽管纯PLA有着高透明度、高光泽度等优点,但是其硬而脆、加工难度大且不耐热等缺点影响了它在注塑方面的应用;当然,化学、塑料工业界都一直致力解决这些问题;例如,利用BPM-500这种添加剂可以提高PLA的；加入少量一种名为Biomax Strong的共聚物可以改进 PLA的韧性；与另一种树脂PHA共混可以改善PLA的一些性能；另外,日本的科学家们则开发出了一种添加纸浆的耐热PLA树脂;通过以上一些方式改性后的聚乳酸制品牺牲了透明性,但是却改进了聚乳酸在耐热性、柔韧性、抗冲性等方面的缺陷,提高了其加工难易程度,因此应用范围也得到了拓展;在海正的注塑级树脂销售中大约有70%为改性聚乳酸;
而整体上,相对高昂的成本是阻碍PLA在注塑市场上广泛应用的最大原因;虽然纯树脂通过填充改性可以降低一些成本,但是在保证其性能的前提下,这一措施的作用也有限,如果需要在全生物降解这一前提之下改善PLA性能上的缺陷,比如耐热性能,成本则更高;
其他牌号树脂
双向是目前为止应用最成功的PLA膜,经过双向拉伸并的PLA膜耐热温度可提高到90℃,正好弥补了PLA不耐高温这一缺陷;通过对双向拉伸取向及定型工艺的调整,还可以控制BOPLA膜的热封温度在70～160℃;这一优势是普通BOPET所不具备的;另外,BOPLA膜达到94%,极低,表面光泽度也非常好,该类膜可用于鲜花包装、信封透明窗口膜、等等;
PLA中已经有应用的是,因为中国的实施,这一无纺布在用于的制作上较为热门;而吹膜、这两个领域则因为PLA本身的一些特性缺陷,应用情况还在进一步探索中,一些成功的应用案例是将PLA改性后使用;
心脏支架
可溶性聚乳酸支架旨在吸收现有器械的好处,而又不像金属支架那样留下“金属蜘蛛”,这种“蜘蛛图像”会出现在对病人拍摄X光片时,此时病人的完全支架化了;现有的支架不会收缩,并且不会随着动脉的自然运动而扩张;金属支架可引发致命的血栓,并且有可能会对未来的检测和手术产生干扰;
应用领域
汽车领域
日本东丽公司结合PLA树脂改性技术、纤维制造技术和染色加工技术,开发了以高性能PLA纤维为主要成份的车用脚垫和备用轮胎箱盖;备用轮胎箱盖已经在2003年推出的全面改进小型车“Raum”上使用;在继脚垫和备用轮胎箱盖开发以后,东丽公司有开发了适用于车门、轮圈、车座、天棚材料的其他汽车部件的PLA产品;
一次性用品领域
聚乳酸对人体绝对无害的特性使得聚乳酸在、等领域具有独特的优势;其能够完全也符合世界各国,特别是欧盟、美国及日本对于环保的高要求;但,采用聚乳酸原料所加工的一次性餐具存在着不耐温、耐油等缺陷;这样就造成其的功能作用大打折扣,以及在运输途中餐具变形、材质变脆,造成大量次品;不过,经过技术发展,市场已有经过PLA改性后的材料,可以有效克服原粒的缺点,有的甚至耐热温度高达120度以上,可以用作微波炉用具材料;
电子领域
为了节省石油资源同时减少,进一步拓展由可再生的制造而来的聚乳酸的应用领域,日本许多公司对PLA在电子电器领域的应用进行了深入研究并取得了卓越的成效;
日本NEC公司部件材料
日本NEC公司开发了以高性能的PLA/KENAF复合材料,它是经过改性后的PLA,其改善PLA的耐冲性、耐热性、刚性和;应用于2004年9月出售的“LaVie T”型部件,2005年进一步推广应用于“LaVie
TW,VersaPro”型电脑部件;
日本公司的笔记本电脑机壳材料
2002年日本富士同公司在上市的“FMV-BIBLO NB”系列笔记本电脑的红外线接收部分采用了质量的纯聚乳酸配件;在2005年富士通春季款笔记本电脑“FMV-BIBLO NB80K”的机壳中,全部采用由日本富士通公司、日本富士通研究所和日本东丽公司3家公司共同开发的PLA/PC合金,机壳重约600G,PLA含量在50%左右;与采用石油类树脂相比,仅机壳一项就能节约1L左右的使用用量;整个产品的生命周期中二氧化碳的排放量方面,对回收的树脂进行热循环处理时,可比现有树脂减少约15%;富士通最新款式笔记本电脑其外壳整体的93%几乎都采用了PLA树脂;
手机部件及机壳材料
NTT DoCoMo和移动通讯公司于2005年4月试制了在机壳中采用PLA的手机;该样机子啊140G的自量中有22GPLA树脂;2005年5月,NTT DoCoMo在市场售的“premini-ⅡS”手机中的1个按钮采用PLA树脂;2006年富士通、富士通研究所和东丽联合开发成功了耐冲击性相当于倍的PLA/PC合金,并用于手机外壳等部件;
日本DVD壳材料
日本SONY公司2002年上市的“MVP-NS999ES”型DVD影碟机前面板采用了PLA材料,该公司与三菱树脂进一步研制出了阻燃PLA材料,其中PLA含量为60%左右;该材料在2004年秋上市的“DVP-NS955V”型及“DVP-NS975V”型DVD影碟机前面板采用;通过改性后的PLA的强度与ABS树脂相当;同时通过改变调配添加物和加工条件,可以使用一般的射出,成型效率与普通塑料一样;
光盘盘片
2003年9月三洋Mavic Mcdia和联合开发采用PLA为底板材料制造的面向音乐CD、VCD和CD-ROM盘片“MildDisc”;其称1个难生产10张CD盘片;该公司开发出了高速而精密地转印CD模型技术,通过严格模具温度调节和对离子剂的改进,生产了固化速度慢的聚乳酸CD盘片;通过使用生物降解树脂能够解决现有CD盘片废弃时对环境造成的污染;PLA在燃烧时所消耗的能量比PC燃烧时所消耗的能量要少,从而减少二氧化碳的排量;若采用填埋方式,PLA在2-5年就能快速地生物降解,而PC则半永久地残留在土壤中;
富士通公司的LSI
2005年2月,富士通和富士通研究所联合开发了以PLA为原材料、面向手机的LS包装带;该产品的生命周期评测表明,在周期中全体CO2的排放量减少11%,制造过程中能量消耗少18%;经过提高PLA强度和抗静电及改良后,其撕裂强度和压缩强度时PC制备材料的两倍以上,大约是倍,耐折强度接近2倍,抗冲击强度和也达到了制品所需要性能的要求;
生物医药领域
行业是聚乳酸最早开展应用的领域;聚乳酸对人体有高度安全性并可被组织吸收,加之其优良的物理机械性能,还可应用在生物医药领域,如一次性输液工具、免拆型、药物缓解包装剂、人造骨折内固定材料、组织修复材料、等;高分子量的聚乳酸有非常高的力学性能,在欧美等国已被用来替代不锈钢,作为新型的骨科内固定材料如骨钉、而被大量使用,其可被人体吸收代谢的特性使病人免收了二次开刀之苦;其技术附加值高,是医疗行业发展前景的;
聚乳酸复合纤维制备获进展
,近来取得了聚乳酸及其制备与应用的系列突破;为提高聚乳酸的强度和高温尺寸稳定性,研究人员采用液相恒温浴 LIB技术并调控立构复合晶,制备出包含尺度立构复合晶微纤的聚乳酸复合纤维,将聚乳酸与聚羟基丁酸戊酸共聚酯共混,再经熔融纺丝制得品质优异的新型生物基——禾素纤维;
禾素纤维不仅具有从原料、生产到废弃物处理的全过程绿色环保优势,而且在风格与手感等方面与真丝、铜氨等高档纤维品种相媲美,因而获得国内外多个纺织与制衣专业机构和企业的高度评价,被列入中国生物基纤维及其原料科技与产业发展30年路线图;
SPI标识
由美国塑料工业协会Society of Plastics Industry,SPI规定聚乳酸的数字标识码为“7”;在比利时已经开始作为试点国家使用循环利用聚乳酸;聚乳酸的循环使用与其他聚合物不太相同的是,废旧的聚乳酸塑料会被收集在特殊的容器中,通过、水解等方法降解成为小分子单体,再通过生产商将单体乳酸合成为具有一定性能的聚乳酸原材料,再次进入市场使用;
聚碳酸酯
聚碳酸酯简称PC是分子链中含有碳酸酯基的高分子,根据酯基的结构可分为脂肪族、芳香族、脂肪族-芳香族等多种类型;聚碳酸酯无色透明,耐热,抗冲击,阻燃BI级,在普通使用温度内都有良好的机械性能;其主要分为防静电PC、导电PC、加纤防火PC、抗紫外线耐候PC、食品级PC、抗化学性PC;聚碳酸酯的应用开发是向高复合、高功能、专用化、系列化方向发展,应用于光盘、汽车、办公设备、箱体、包装、医药、照明、薄膜等多种产品制造领域;
术语简介
中文名：聚碳酸酯分子式
别名：聚碳酸脂 2,2-双4-羟基苯基 丙烷聚碳酸酯 聚碳酸酯阻燃 聚碳酸酯着色
英文名：Polycarbonate
常用缩写：PC
化学名：2,2'-双4-羟基苯基丙烷聚碳酸酯
CAS编号：25037-45-0
分子式聚碳酸酯是一种强韧的热塑性树脂,其名称来源于其内部的CO3基团;可由双酚A和氧氯化碳COCl2合成;现较多使用的方法为熔融酯交换法双酚A和碳酸二苯酯通过酯交换和缩聚反应合成;
双酚A和碳酸二苯酯反应原理：
主要性质
化学性质
聚碳酸酯PC是碳酸的聚酯类,碳酸本身并不稳定,但其衍生物如光气,尿素,碳酸盐,碳酸酯都有一定稳定性;
按醇结构的不同,可将聚碳酸酯分成脂族和芳族两类;
脂族聚碳酸酯;如聚亚乙基碳酸酯,聚三亚甲基碳酸酯及其共聚物,熔点和玻璃化温度低,强度差,不能用作结构材料；但利用其生物相容性和生物可降解的特性,可在药物缓释放载体,手术缝合线,骨骼支撑材料等方面获得应用;
聚碳酸酯耐弱酸,耐弱碱,耐中性油;
聚碳酸酯不耐紫外光,不耐强碱;
PC是一种线型碳酸聚酯,分子中碳酸基团与另一些基团交替排列,这些基团可以是芳香族,可以是脂肪族,也可两者皆有;双酚A型PC是最重要的工业产品;
PC是几乎无色的玻璃态的无定形聚合物,有很好的光学性;PC高分子量树脂有很高的韧性,悬臂梁缺口冲击强度为600~900J/m,未填充牌号的热变形温度大约为130°C ,玻璃纤维增强后可使这个数值增加10°C;PC的弯曲模量可达2400MPa以上,树脂可加工制成大的刚性制品;低于100°C 时,在负载下的蠕变率很低;PC有较好的耐水解性,但不能用于重复经受高压蒸汽的制品;
PC主要性能缺陷是耐水解稳定性不够高,对缺口敏感,耐有机化学品性,耐刮痕性较差,长期暴露于紫外线中会发黄;和其他树脂一样,PC容易受某些有机溶剂的浸浊;
PC材料具有阻燃性,耐磨;抗氧化性;
物理性质
密度：－ g/cm^3 线膨胀率：×10^-5 cm/°C 热变形温度：135°C 低温-45°C
聚碳酸酯无色透明,耐热,抗冲击,阻燃BI级,在普通使用温度内都有良好的机械性能;同性能接近聚甲基丙烯酸甲酯相比,聚碳酸酯的耐冲击性能好,折射率高,加工性能好,不需要添加剂就具有UL94 V-0级阻燃性能;但是聚甲基丙烯酸甲酯相对聚碳酸酯价格较低,并可通过本体聚合的方法生产大型的器件;
聚碳酸酯的耐磨性差;一些用于易磨损用途的聚碳酸酯器件需要对表面进行特殊处理;
物性列表
熔流率 260°C/ kg
g/cm³
ASTM D792, ISO 1183
ASTM D1238
22
g/10 min
溶化体积流率MVR 260°C/ kg
到
cm³/10min
ISO 1133
收缩率 - 流动
%
ASTM D955
吸水率 23°C, 24 hr
额定值
单位
%
ASTM D570
螺旋流长度 3 260°C
比重
测试方法
20
g/cm³
ASTM D792, ISO 1183
熔流率 260°C/ kg
g/10 min
ASTM D1238
溶化体积流率MVR 260°C/ kg
cm³/10min
ISO 1133
主要分类
防静电PC,导电PC,加纤防火PC,抗紫外线耐候PC,食品级PC,抗化学性PC;
改性聚碳酸酯及用途
聚碳酸酯改性PC的目的是为了增韧,改良成型加工性能,减少残余变形,增加阻燃性等,具体能改性PC的品种有：
PC/ABS可提高弯曲模量、耐热性、电镀性能等;
PC/PET、PBT工可改善耐药品性,耐溶剂料性等;
PC/PMMA加入有机玻璃可提高外观珠光色彩;
PC/PA、 HIPS可提高冲击韧性、表面光洁度;
PC/HDPE可改善耐沸水性、耐老化性、耐气候性,而LDPE效果较差;
PC用玻纤或谈纤维进行增强改性,提高机械强度;
并用溴类阻燃剂和三氧化二锑,可制成阻燃级PC;
其他和聚砜、芳香族聚碳酸酯、聚甲醛、聚丙烯、聚苯乙烯都可以进行共混改性,达到经济性和性能之间的平衡;
应用相关
应用领域
聚碳酸酯聚碳酸酯的应用开发是向高复合、高功能、专用化、系列化方向发展,已推出了光盘、汽车、办公设备、箱体、包装、医药、照明、薄膜等多种产品各自专用的品级牌号;
建材行业
聚碳酸酯板材具有良好的透光性,抗冲击性,耐紫外线辐射及其制品的尺寸稳定性和良好的成型加工性能,使其比建筑业传统使用的无机玻璃具有明显的技术性能优势;中国建有聚碳酸酯建材中空板生产线20余条,年需用聚碳酸酯7万t左右,预计到2005年将达到14万t;
汽车制造业
聚碳酸酯具有良好的抗冲击、抗热畸变性能,而且耐候性好、硬度高,因此适用于生产轿车和轻型卡车的各种零部件,其主要集中在照明系统、仪表板、加热板、除霜器及聚碳酸酯合金制的保险杠等;根据发达国家数据,聚碳酸酯在电子电气、汽车制造业中使用比例在40%～50%,中国在该领域的使用比例只占10%左右,电子电气和汽车制造业是中国迅速发展的支柱产业,未来这些领域对聚碳酸醋的需求量将是巨大的;预计2005年中国汽车总量将达300多万辆,届时需求量也将达到3万t,因而聚碳酸酯在这一领域的应用是极有拓展潜力的;
医疗器械
由于聚碳酸酯制品可经受蒸汽、清洗剂、加热和大剂量辐射消毒,且不发生变黄和物理性能下降,因而被广泛应用于人工肾血液透析设备和其他需要在透明、直观条件下操作并需反复消毒的医疗设备中;如生产高压注射器、外科手术面罩、一次性牙科用具、血液分离器等;
航空、航天
随着航空、航天技术的迅速发展,对飞机和航天器中各部件的要求不断提高,使得PC在该领域的应用也日趋增加;据统计,仅一架波音型飞机上所用聚碳酸酯部件就达2500个,单机耗用聚碳酸酯约2吨;而在宇宙飞船上则采用了数百个不同构型并由玻璃纤维增强的聚碳酸酯部件及宇航员的防护用品等;
包装领域
在包装领域出现的新增长点是可重复消毒和使用的各种型号的储水瓶;由于聚碳酸酯制品具有质量轻,抗冲击和透明性好,用热水和腐蚀性溶液洗涤处理时不变形且保持透明的优点,一些领域PC瓶已完全取代玻璃瓶;据预测,随着人们对饮用水质量重视程度的不断提高,聚碳酸酯在这方面的用量增长速度将保持在10%以上,预计到2005年将达到6万t;
电子电器
由于聚碳酸酯在较宽的温、湿度范围内具有良好而恒定的电绝缘性,是优良的绝缘材料;同时,其良好的难燃性和尺寸稳定性,使其在电子电器行业形成了广阔的应用领域;聚碳酸酯树脂主要用于生产各种食品加工机械,电动工具外壳、机体、支架、冰箱冷冻室抽屉和真空吸尘器零件等;而且对于零件精度要求较高的计算机、视频录像机和彩色电视机中的重要零部件方面,聚碳酸酯材料也显示出了极高的使用价值;
光学透镜
聚碳酸酯以其独特的高透光率、高折射率、高抗冲性、尺寸稳定性及易加工成型等特点,在该领域占有极其重要的位置;采用光学级聚碳酸配制作的光学透镜不仅可用于照相机、显微镜、望远镜及光学测试仪器等,还可用于电影投影机透镜、复印机透镜、红外自动调焦投影仪透镜、激光束打印机透镜,以及各种棱镜、多面反射镜等诸多办公设备和家电领域,其应用市场极为广阔;聚碳酸酯在光学透镜方面的另一重要应用领产品域便是作为儿童眼镜、太阳镜和安全镜和成人眼镜的镜片材料;世界眼镜业聚碳酸酯消费量年均增长率一直保持在20%以上,显示出极大的市场活力;
光盘
随着信息产业的倔起,由光学级聚碳酸酯制成的光盘作为新一代音像信息存储介质,正在以极快的速度迅猛发展;聚碳酸酯以其优良的性能特点因而成为世界光盘制造业的主要原料;世界光盘制造业所耗聚碳酸酯量已超过聚碳酸酯整体消费量的20%,其年均增长速度超过10%;中国光盘产量增长迅速,据国家新闻出版总署公布的数字,2002年全国共有光盘生产线748条,年耗光学级聚碳酸酯约8万吨,且全部进口;因而聚碳酸酯在光盘制造领域的应用前景是极为广阔的;
主要用途
光学照明
用于制造大型灯罩、防护玻璃、光学仪器的左右目镜筒等,还可广泛用于飞机上的透明材料;
电子电器
聚碳酸酯是优良的E120℃级绝缘材料,用于制造绝缘接插件、线圈框架、管座、绝缘套管、电话机壳体及零件、矿灯的电池壳等;也可用于制作尺寸精度很高的零件,如光盘、电话、电子计算机、视频录象机、电话交换器、信号继电器等通讯器材;聚碳酸酯薄摸还被广泛用作电容器、绝缘皮包、录音带、彩色录象磁带等;
机械设备
用于制造各种齿轮、齿条、蜗轮、蜗杆、轴承、凸轮、螺栓、杠杆、曲轴、棘轮,也可作一些机械设备壳体、罩盖和框架等零件;
医疗器材
可作医疗用途的杯、筒、瓶以及牙科器械、药品容器和手术器械,甚至还可用作人工肾、人工肺等人工脏器;
其它方面
建筑上用作中空筋双壁板、暖房玻璃等；在纺织行业用作纺织纱管、纺织机轴瓦等；日用方面作奶瓶、餐具、玩具、模型、LED灯外壳和手机外壳等;
应用举例
聚碳酸酯纺织纱管的生产,选用光气法生产的PC为原料,其中新料为80%,再生料为20%;其生产工艺流程如下：
聚碳酸酯配料→干燥→注射→修整→抛光→热处理→制品;
烘箱干燥温度115-120℃, 16-20小时,物料在料盘上厚度为30毫米以下,使树脂含水量在%以下;
料筒三区温度为200-220、 250-280、 260-290℃,喷咀温度比料筒稍低些,低5-10℃;注射压力4-6兆帕,成型周期25秒,热处理温度115-120℃, 1小时,要采用倒悬式进行热处理;
该纱管比木质纱管使用寿命长3倍、尺寸稳定、耐候性好,不起毛、光洁度好,能提供各种颜色的纱管,便于搞好班组经济核算;
对子废旧再生PC料,还可以进行增韧处理,顶替新料使用;可在再生PC料中,共混少量的尼龙树脂,或高抗冲聚苯乙烯树脂,可使制品的冲击强度提高1倍以上,弯曲强度也有改善,对树脂的加工性能、表面光铎均有所提高了很多;
此外,由于尼龙在熔融时粘度极低,能对共混体系中的颜料有优良的浸润包复作用,破坏了颜料较子的聚集给构,增加了颜料分散性,为此可降低颜料用最的20%;
挤出聚碳酸酯板
PC料一定要干燥,使之含水量降到%以下;PC板原料的分子量应选在万为好;
挤出机螺杆长径比为20：1,杆中的加料段和计量段长度各占全长的25%,而且螺槽深度一定,压缩段长度为全长的一半;螺杆压缩比为;螺槽深度一般应小于4毫米;用销钉螺杆混炼效果更好;
过遮网组可采用80/120/200/120/80目型式;
衣架式机头比较常用,但造价较贵;
压延方法
片材的压延方法有水平方向挤出压延片,倾斜方向挤出压延片,向下或向上挤出压延片;但目前最好的是辊筒倾斜压延法;
典型的PC板挤出条件：
机简温度260、 280、300℃,机头温度2801C、压延辊筒温度：上辊121-135℃、中辊129-139℃、下辊132--150℃,螺杆转速12-24转/分,过滤网组40/60/100目;
PC板可用于汽车,飞机风挡玻璃,波纹板,折板,建筑窗玻璃,体育设施天棚玻璃等;
其他：PC可和ABS共混,提高冲击强度,ABS添加量为50%时,提高幅度最大;ABS含量过少时如3%,冲击强度反而下降;
PC可和HDPE共混,共中HDPE含量为30%时共混效采较好,可改善冲击强度,加工流动性能提高,易于充模;LDPE共馄效果很差,出现分层,不能使用;
薄膜制造
PC还可做成薄膜,其抗穿刺强度高,适合于焊接,热封;PC膜表面张力大,在印刷前不需进行电晕处理,电镀性能也好;可用于医药,食品包装,与纸板复合作装饰板等;
合成加工
合成
工业上应用的聚碳酸酯主要由双酚A和光气来合成,其主链含有苯环和四取代的季碳原子,刚性和耐热性增加,Tm=265-270℃,Tg=149℃,可在15-130℃内保持良好地力学性能,抗冲性能和透明性特好,尺寸稳定,耐蠕变,性能优于涤纶聚酯,是重要的工程塑料;但聚碳酸酯易应力开裂,受热时易水解,加工前应充分干燥;
聚碳酸酯的制法有酯交换法和光气直接法;
1酯交换法
原理与生产涤纶聚酯的酯交换法相似;双酚A与碳酸二苯酯熔融缩聚,进行酯交换,在高温减压条件下不断排除苯酚,提高反应程度和分子量;
酯交换法需用催化剂,分两个阶段进行：第一阶段,温度180-200℃,压力270-400Pa,反应1-3h,转化率为80%-90%；第二阶段,290-300℃,130Pa以下,加深反应程度;起始碳酸二苯酯应过量,经酯交换反应,排出苯酚,由苯酚排出量来调节两基团数比,控制分子量;
聚碳酸酯苯酚沸点高,从高粘熔体中脱除并不容易;与涤纶聚酯相比,聚碳酸酯的熔体粘度要高得多,例如分子量3万,300℃时的粘度达600Pa·s,对反应设备的搅拌混合和传热有着更高的要求;因此,酯交换法聚碳酸酯的分子量受到了限制,多不超出3万;
2光气直接法
光气属于酰氯,活性高,可以与羟基化合物直接酯化;光气法合成聚碳酸酯多采用界面缩聚技术;双酚A和氢氧化钠配成双酚钠水溶液作为水相,光气的有机溶液如二氯甲烷为另一相,以胺类如四丁基溴化铵作催化剂,在50℃下反映;反映主要在水相一侧,反应器内的搅拌要保证有机相中的光气及时地扩散至界面,以供反映;光气直接法比酯交换法经济,所得分子量也较高;
界面缩聚是不可逆反应,并不严格要求两基团数相等,一般光气稍过量,以弥补水解损失;可加少量单官能团苯酚进行端基封锁,控制分子量;聚碳酸酯用双酚A的纯度要求高,有特定的规格,不宜含有单酚和三酚,否则,得不到高分子量的聚碳酸酯,或产生交联;
加工
PC可注塑、挤出、模压、吹塑、热成型、印刷、粘接、涂覆和机加工,最重要的加工方法是注塑;成型之前必须预干燥,水分含量应低于%,微量水份在高温下加工会使制品产生白浊色泽,银丝和气泡,PC在室温下具有相当大的强迫高弹形变能力;冲击韧性高,因此可进行冷压,冷拉,冷辊压等冷成型加工;挤出用PC分子量应大于3万,要采用渐变压缩型螺杆,长径比1：18~24,压缩比1：,可采用挤出吹塑,注-吹、注-拉-吹法成型高质量,高透明瓶子;PC合金种类繁多,改进PC熔体粘度大加工性和制品易应力开裂等缺陷, PC与不同聚合物形成合金或共混物,提高材料性能;具体有PC/ABS合金,PC/ASA合金、 PC/PBT合金、PC/PET合金、PC/PET/弹性体共混物、PC/MBS共混物、PC/PTFE合金、PC/PA合金等,利有两种材料性能优点,并降低成本,如PC/ABS合金中,PC主要贡献高耐热性,较好的韧性和冲击强度,高强度、阻燃性, ABS则能改进可成型性,表观质量,降低密度;
聚碳酸酯的性能以及成型参数见表：仅供参考
密度
~
模具温度
50~80
收缩率
~
注射压力
80~130
工
艺
预热
温度/°C
110~120
注射时间
参
数
20~90
时间/h
8~10
高压时间
0~5
20~90
料桶温度/°C
后段
210~240
冷却时间
中段
230~280
总周期
40~190
前段
240~285
螺杆转数
28
喷嘴温度
240~250
使用注射机类型
螺杆式
一、原料的干燥
1、原料烘干：普通烘干箱温度110—130,时间2—4小时,机顶料斗烘干箱温度100—120,要求水分含量低于%;
2、判断水含量是否合格：看空注射的料条情况,物料通过塑化后由喷嘴流出来的料条应是均匀无色、无银丝和无气泡的细条；否则则是烘干不彻底;
二、注射工艺
聚碳酸酯1、注塑机调整成型参数视原料分子量高低调整：
料筒温度：前部250—310,中部240—280,后部230—250;
喷嘴温度：比后部低10;
模具温度：70—120;
注射压力：70—140MPa;
螺杆转速：30—120r/min;
成型周期：注射1—25s,冷却5—40s;
三、注意事项
1、注射温度视原料的分子量、制品的形状和尺寸、注塑机的类型而相应调整;
2、注射速度最好采取多级注射,采用慢-快-慢的方法;
3、注射压力视制品的形状和尺寸而定,柱塞式注塑机一般为100—160MPa,螺杆式注塑机为70—140MPa;
4、成型周期视制品壁厚和注射量而定,一般情况下充模时间较短,保压时间较长,冷却时间以脱模时不引起制品变形为原则;
5、模具温度视制品的形状、厚薄而定,适当提高模具温度有利于脱模,提高产品质量;
6、制品后处理：对于形状复杂、带有金属嵌件、使用温度极低或很高的制品有必要进行后处理——消除或减少内应力;
方法：制品置于烘干箱后开始升温,由室温升至100—105时保温10—20min,继续升温至120—125时保温30—40min,然后缓慢冷却至60以下取出;
成型过程问题
产生原因 及解决办法
1、银丝
a、原材料受潮————干燥原料
b、树脂过热分解————减低成型温度
c、螺杆压缩比小,背压不足————增加背压
d、模温过低————加热模具
e、排气不良————模具分型面开排气槽
2、气泡
a、原材料受潮————干燥原料
b、排气不良————改进模具设计
3、树脂变色、黑点
a、料筒、喷嘴积料————清理料筒和喷嘴
b、成型温度过高————降低成型温度
4、制品未充满
a、物料塑化不够————提高料筒温度
b、模具温度过低————提高模具温度
c、喷嘴溢料————调整模具位置
d、注射压力过低————提高注射压力
e、加料量过少————调整加料量
5、收缩真空泡
a、保压不足————延长保压时间
b、模温过低————提高模具温度
c、注射压力过低————提高注射压力
d、模具设计不合理————增加流道和浇口尺寸
e、成型温度较低————提高料筒温度
6、透明度降低
a、原材料受潮————干燥原料
b、模具温度过低————提高模具温度
c、物料过热分解————降低成型温度
7、熔接痕
聚碳酸酯a、模具设计不合理————采用环形浇口和多点浇口
b、模具温度过低————提高模具温度
c、脱模剂过多————减少脱模剂用量
d、成型温度较低————提高料筒温度
8、制品开裂
a、模温过低————提高模具温度
b、成型温度较低————提高料筒温度
c、物料的相对分子量过小————重新选择物料
d、成型过程中相对分子量下降过多————严格干燥,缩短成型周期
e、强行脱模————加大型腔斜度,改进模具结构
9、脱模困难
a、模内冷却不充分————降低成型温度,延长成型周期
b、型腔斜度太小————增加型腔斜度
c、顶出装置不良————改进顶出装置
d、模具表面粗糙————修整模具,使用脱模剂
10、翘曲
a、模内冷却不充分————降低成型温度,延长成型周期
b、凸模、凹模温差较大————减少凸模、凹模温差
c、浇口位置和尺寸不合理————改进浇口结构
11、溢边
a、注射压力过大————降低注射压力
b、成型温度过高————降低料筒温度
c、锁模力不足————提高锁模力
d、模具加工精度不足————提高模具加工精度
化学影响
聚碳酸酯产品超过100 项研究探索了聚碳酸酯纤维的bisphenol A leachates 在生态的反应;Howdeshell 等发现在室温 一种内分泌干扰素Bisphenol
AC15H16O2双酚A 看来从聚碳酸酯纤维动物笼子被渗入水,而它也许是引至对雌鼠生殖器官的发达的原因;由vom Saal 和休斯在2005 年8月出版在对分析bisphenol A leachate 低药量影响的文件,似乎发现了暗示在财政的资助和得出结论之间有关系： 工业界资助的研究看上去倾向于没有发现重大作影响； 政府资助的研究倾向于发现有重大影响;
易和其他物质发生化学作用
在聚碳酸酯纤维不应使用氧化钠和其它碱性清洁剂否则导致泄出Bisphenol-AC15H16O2,一种已知的内分泌干扰素 影响生殖系统;
特性:
为非结晶性热塑性塑料,优质的耐热性能、良好的透明度和极高的耐冲击强度等物理机械性能;
主要优点
1、具高强度及弹性系数、高冲击强度、使用温度范围广；
2、高度透明性及自由染色性；
4、耐疲劳性佳；
5、耐候性佳；
6、电气特性优；
7、无味无臭对人体无害符合卫生安全；
8、成形收缩率低、尺寸安定性良好;
安全争议
由于制造聚碳酸酯中需要添加双酚A,而双酚A作为一种化工原料,2008年4月18日已经被加拿大联邦政府正式认定为有毒物质,并严禁在食品包装中添加,所以,聚碳酸酯的安全性是值得注意的问题;欧盟认为含双酚A奶瓶会诱发性早熟,从2011年3月2日起,禁止含生产化学物质双酚ABPA的婴儿奶瓶;中国卫生部等部门发布公告称,2011年9月1日起禁止进口和销售聚碳酸酯婴幼儿奶瓶和其他含双酚A的婴幼儿奶瓶,由生产企业或进口商负责召回;
运输储存
聚碳酸酯PC产品一般采用普通编织袋包装,存放于干燥处,按普通物品贮运;
储运条件
密闭,阴凉,通风干燥处,并平整存放;
IMD/IML工艺专用低温注塑PC塑料
主要解决以下问题：1、冲墨 2、流动性不好 3、产品发黄 4、跟片材相溶性不好等相关问题
低温注塑PC产品特点：1、产品超高韧性 2、产品高透明度 3、超高流动性 4、耐化学性好5、与片材相溶性好
注塑温度：低温注塑PC塑料A类 注塑温度220℃到240℃ ；低温注塑PC塑料B类注塑温度230℃到260℃;
以下是IMD/IML工艺专用低温注塑PC塑料A类部分物性表：
性能项目
测试方法
数值/描述
单位
拉伸强度引张强度
ASTM D638/ISO 527
80
kg/cm2MPaLb/in2
断裂伸长率
ASTM D638/ISO 527
80
%
机械性能
拉伸模量
ASTM D638/ISO 527
2450
kg/cm2MPaLb/in2
拉伸屈服伸长率延伸率
ASTM D638/ISO 527
9
%
拉伸断裂伸长率延伸率
ASTM D638/ISO 5240
%
7
弯曲模量弯曲弹性率
ASTM D790/ISO 178
6450
kg/cm2MPaLb/in2
弯曲强度
ASTM D790/ISO 178
128
kg/cm2MPaLb/in2
洛氏硬度
ASTM D785
122
注塑性能
注塑温度
ASTM D648/ISO 75
220-240
℃℉
FDM
FDM是“Fused Deposition Modeling”的简写形式,即为熔融沉积成型;搞懂FDM成型技术,首先我们需要转变思维;通常2D打印是在一张纸上一个平面上完成打印,而3D打印是完成一个立体模型的打印;FDM,通俗来讲就是利用高温将材料融化成液态,通过挤出后固化,最后在上排列形成立体实物;
基本内容
3D打印的学名为,相比传统减材制造技术,增材制造技术是将模型一层层打印出来;就3D打印成型工艺而言五花八门,诸如：FDM、SLA、SLS、SLM、DLP、3DP等,这些成型技术原理不一、各有特色,但无不呈现同一特性,那就是增材制造;
基本概述
熔融沉积成型Fused Deposition Modeling,FDM工艺是一种不依靠激光作为成型能源、而将各种丝材如ABS、等加热熔化进而堆积成型方法,简称FDM;
原理
熔融沉积成型的原理如下：加热喷头在计算机的控制下,根据产品零件的截面轮廓信息,作X-Y平面运动,丝状材料由供丝机构送至热熔喷头,并在喷头中加热和熔化成半液态,然后被挤压出来,有选择性的涂覆在工作台上,快速冷却后形成一层大约厚的薄片轮廓;一层截面成型完成后工作台下降一定高度,再进行下一层的熔覆,好像一层层"画出"截面轮廓,如此循环,最终形成三维产品零件;
FDM是目前3D打印机使用较广的技术,同时FDM成型技术已被Stratasys公司注册专利;基于FDM成型技术的机型在中国甚至世界3D打印机市场占有较大的比例;较为着名的FDM 3D打印机有MakerBot
Replicator系列、3D Systems的Cube系列、太尔时代UP系列、3D打印机等;
当然作为成型技术的FDM同其它成型技术相比有其固有的优缺点;优点：成型精度高、打印模型硬度好、多种颜色;缺点：成型物体表面粗糙;
当我们了解FDM 3D打印技术的时候,我们便不会再云里雾里了;其实,FDM成型技术较为简单,只要我们仔细想象一下便会明白其中的内涵;那么,一件件精致美观的3D打印品需要经过哪些步骤出炉的下一页,我们将了解3D打印的成型过程;
FDM 3D打印技术来源及工艺
●FDM历史来源及成型过程
先从熔融沉积成型技术的历史来源说起;FDM技术出现在二十世纪八十年代末期;1988年,科特发明了FDM熔融沉积成型技术,次年科特克鲁姆普成立了Stratasys公司;1992年,第一台基于熔融沉积成型技术的3D打印产品出售;FDM成型技术已被Stratasys公司注册专利;
FDM成型原理相对简单,打印之前FDM 3D打印机内置软件自动读取3D模型数据并将其分层;分层之后,经过高温熔化的液态通过挤出,挤出后遇冷迅速凝结固化,然后通过打印头在平面上的摆动以及打印板向下位移形成立体实物;
3D打印需要经过3D扫描、3D建模的过程,最终完成3D打印成品;当然,基于FDM成型技术的3D打印机也不例外;除去3D扫描、3D建模过程,就3D打印本身而言,FDM成型技术一般经过以下环节;首先FDM软件对3D模型数据进行分析、分层,生成打印路径以及支撑路径;其次,打印头和打印平台会升至3D模型设置的温度;
最后,打印过程中,打印头在平面上的位移以及打印平台上下位移会形成一个,打印头和打印平台根据生成的路径进行打印;在打印过程中,打印头完成一个平面上的打印任务后,打印平台自动下降一层,打印头继续打印;循环往复直至成品的完成;
在打印过程中,插入打印头的线材会迅速融化,通过打印头挤出瞬间凝结;打印头温度较高,根据材料的不同以及模型设计温度的不同,打印头的温度相对也不同;为了防止打印物体翘边等问题的出现打印平台一般为加热,打印平台上一般覆盖粘贴纸以便于打印成品的剥离;
●FDM 3D打印机的线材及应用领域
3D打印下颌骨线材是流淌在FDM 3D打印机体内的血液,3D打印成品是线材热熔后的分层叠加;基于FDM成型技术的线材种类较多,常见的为ABS、PLA等;
随着3D打印成品增多以及3D打印技术的进步,耗材商以及3D打印机制造商不断开拓可用作3D打印的线材;9月,一款类似金属效果的3DcopperFill推出;10月,一款硬度比之前线材较高的PLA HS线材诞生;可用作3D打印的材料不断推陈出新,有些是在原有线材加入各种配料,制作出的线材具备新的属性,有些则是开发出的新材质的线材;
3D打印汽车FDM成型技术的线材有很多,例如：ABS、PLA、尼龙、木质,甚至食物;随着时间的推移,越来越多的3D打印机生产厂家开始投身线材制作;相比通用线材制造商,3D打印机生产厂家推出的线材更加适用于该厂家生产的3D打印机;大部分线材在直径上有、两种规格;
FDM较传统制作方法有其独特的优势;首先,可制造较为精细的机械零部件;其次,量产的打印物品可在一定程度上降低生产成本;受价格越来越低、打印成本越来越低、操作越来越简单等因素,基于FDM成型技
术的3D打印机越来越被消费者所接受;目前,3D打印技术应用领域较多,医疗、建筑、运输、航天、考古、教育以及工业制造等领域都有涉及;
FDM即为熔融沉积成型是3D打印技术的一种,其在3D打印领域有着至关重要的地位;FDM成型技术主要依靠打印头和打印平台的移动实现三维立体模型的构建;在整个3D打印过程中,线材扮演着至关重要的地位,是整个打印模型的构成物质;关于应用,FDM 3D打印机应用领域较广而且其在不断突破自身的限制,在更多、更广的领域内实现着更多的可能性;