國外推出PVDF耗材 適用FDM桌面3D打印機(jī)

    制造業(yè)中有很多高性能的聚合物，但往往在應(yīng)用到3D打印機(jī)時(shí)會(huì)遇到一些困難。隨著3D打印技術(shù)的發(fā)展，已經(jīng)有越來越多的材料加入了3D打印家族，比如近年大熱的PEEK-聚醚醚酮、PEKK-聚醚酮酮特種塑料。而作為一種廣受歡迎，在許多行業(yè)中眾所周知的材料，聚偏二氟乙烯（PVDF）現(xiàn)在已經(jīng)開始有幾家公司用于商業(yè)化3D打印。PVDF非常有前途，因?yàn)樗恍枰邷?D打印機(jī)進(jìn)行打印，這可以為3D打印開辟了一些非常有趣的功能。一、PVDF有什么特別之處？為什么PVDF有可能成為3D打印的搶手材料？PVDF對(duì)核輻射具有抵抗力，并且還具有很強(qiáng)的耐腐蝕性能，與各種化學(xué)品（包括石油，天然氣和潤滑劑）以及全鹵代烴類，醇類，酸類和堿類長期接觸穩(wěn)定性良好。它還具有抗紫外線功能，可以暴露在陽光下多年而不會(huì)失去其機(jī)械性能。此外，PVDF是非吸濕性的，這意味著它不吸收水分，不需要特殊的干燥或儲(chǔ)存，這與PLA和尼龍等材料不同。它具有優(yōu)異的材料釋放性能，長期的水解穩(wěn)定性，盛放食品安全無害，可用γ射線滅菌而不損失拉伸強(qiáng)度，它還可滿足高達(dá)150oC的連續(xù)使用，并且阻燃性能良好，具有低煙和火焰特性。二、PVDF有哪些應(yīng)用？PVDF產(chǎn)生于20世紀(jì)60年代，它對(duì)核輻射的抵抗力使其成為可用于核工業(yè)的材料。此外，也可用于紙漿和紙張，以及化學(xué)工廠地下燃料、海上石油平臺(tái)管道和管道的密封。另外，由于PVDF的高機(jī)械強(qiáng)度、耐化學(xué)性和低滲透性，也常被用作接觸表面，用于腐蝕性流體的生產(chǎn)、儲(chǔ)存和轉(zhuǎn)移。它還用于機(jī)械部件，制造容器，儲(chǔ)罐，泵，閥門，過濾器，熱交換器，塔填料，管道系統(tǒng)等。它對(duì)火災(zāi)，化學(xué)品，沖擊和磨損的抵抗力使其成為電線和電纜的良好候選者，并且它還在電力和電子設(shè)備中具有許多應(yīng)用，例如保護(hù)性護(hù)套，壓力通風(fēng)系統(tǒng)和通信電纜。在汽車工業(yè)中，PVDF被用作燃料管線和加油站燃料泵，裝飾薄膜，HEV/EV電池中的粘合劑，模塑和熱成型車身部件以及用于防腐蝕的罐式拖車襯里的屏障襯里。三、PVDF的3D打印應(yīng)用是什么？但直到最近，PVDF才出現(xiàn)在3D打印行業(yè)，目前不止一家公司正在使用由阿科瑪（Arkema）制造的PVDF耗材，據(jù)傳有一些公司正在研究其他供應(yīng)商提供的其他PVDF長絲，包括Solvay、Daikin、Kureha、3MDyneon等全球知名材料供應(yīng)商。其中，來自比利時(shí)的蘇威集團(tuán)（Solvay）在各種含氟聚合物方面擁有豐富的經(jīng)驗(yàn)，近期已在優(yōu)化PVDF，開發(fā)用于FFF/FDM工藝的3D打印耗材。另外，美國NilePolymers公司最近已經(jīng)開始供應(yīng)新品Fluorinar-H，這是一種基于PVDF的絲狀耗材，專為工業(yè)級(jí)3D打印而設(shè)計(jì)，聚偏二氟乙烯含量為100%，而不像其他類似產(chǎn)品是混合物。作為一種3D打印材料，純PVDF是如此新穎，以至于尚未在廣泛的基礎(chǔ)上證明自己，但其上述特性使其成為航空航天和汽車行業(yè)以及電子，建筑領(lǐng)域3D打印應(yīng)用的有希望的候選者，可以吸引核電行業(yè)中越來越多的3D打印應(yīng)用，它可能是用于原型制造和小批量生產(chǎn)的良好材料，尤其是在需要耐化學(xué)性的物質(zhì)中（例如另模具行業(yè)非常頭疼工業(yè)閥門）。編者聯(lián)系了PVDF耗材的生產(chǎn)商以了解更多信息，Arkema的GuillaumedeCrevoisier告訴我們，基于Arkema的聚偏二氟乙烯PVDF的長絲非常特別，因?yàn)樗鼈儽仍S多其他耗材更堅(jiān)固，更具各向同性。部分公司則回應(yīng)了我們在3D打印中使用PVDF的一些現(xiàn)實(shí)例子：Nile Polymers公司的Howard Fisher：“上周，我們?yōu)樽詣?dòng)瓶灌裝站打印了一個(gè)三件式夾具，我們還完成了一系列1.2和3英寸直徑的法蘭，這些將被插入PVDF/FRP雙層壓酸儲(chǔ)罐中，儲(chǔ)罐襯里也由PVDF制成。目前我們正在為手動(dòng)泵送水凈化系統(tǒng)3D打印多個(gè)過濾器，PVDF過濾器允許進(jìn)行積極的化學(xué)清潔。另外，我們正在設(shè)計(jì)用于制藥應(yīng)用的化學(xué)品儲(chǔ)存容器，傳統(tǒng)上這些都是由不銹鋼制成，但很容易滋生微生物，這需要CIP（就地清潔）程序，但這回導(dǎo)致不銹鋼表面上的粗糙或銹蝕以及可能的下游工藝污染。而使用Fluorinar-C PVDf耗材3D打印這些容器，可以解決這一問題”Convena的Volker Kappius：“我們的初始客戶是高校、航空航天業(yè)以及在線3D打印耗材經(jīng)銷商，客戶選擇PVDf耗材可以打印各種部件，用于化學(xué)處理操作，例如固定裝置和閥門組件，以及可能暴露于酸，溶劑和其他刺激性化學(xué)品的配件。PVDF的耐腐蝕性能廣受認(rèn)可，我們的客戶發(fā)現(xiàn)它在這些應(yīng)用中非常有效?！八?、PVDF的3D打印性能如何？我們向尼羅河聚合物（NilePolymers）的Howard Fisher詢問了使用這種材料的情況：“當(dāng)?shù)谝淮紊a(chǎn)Fluorinar-H長絲時(shí)，可以3D打印，但存在一些問題，我們遇到了底板翹曲的問題，這限制了小的3D打印部件，因?yàn)榻?jīng)常需要大的底座或邊緣。我們開始嘗試不同種類的PVDF聚合物，并發(fā)現(xiàn)一種長絲與聚乙酸乙烯酯（PVA）膠棒粘合良好，該膠棒應(yīng)用于加熱的3D打印機(jī)熱床。之后，我們在一款FDM3d打印機(jī)上創(chuàng)建了各種各樣的零件，不需要加熱室，不需要昂貴的3D打印機(jī)，并且零翹曲?，F(xiàn)在，很多化學(xué)家和工程師能夠在消費(fèi)級(jí)3D打印機(jī)上創(chuàng)建功能實(shí)用的零件，但由于可用的塑料毫無價(jià)值，因此通常很難找到令人滿意的塑料3D打印解決方案，我想用Fluorinar-C PVDF改變它?！苯?jīng)銷商3Dogg的Bert Ebus：“PVDF-C（共聚物）非常容易在任何3D打印機(jī)上打印。幾乎沒有翹曲，大型物體也不是問題。另一方面，PVDF-H打印起來要困難得多。在標(biāo)準(zhǔn)溫度的3D打印機(jī)上運(yùn)行非常順暢，并且流動(dòng)性比PLA或ABS好得多。”五、PVDF的使用問題1.設(shè)置PVDF不是一種超高溫材料，它可以在大多數(shù)開放式材料消費(fèi)者FDM 3D打印機(jī)上打印，這是一個(gè)令人興奮的問題。它應(yīng)該在240-260℃的溫度下擠出，在100℃的加熱床可以幫助防止翹曲。最好的印刷表面通常被認(rèn)為是PEI板材，使用膠棒（但Howard和Bert Ebus直接在玻璃板上用打?。?。當(dāng)在10至30mm/s之間相對(duì)緩慢地?cái)D出時(shí)，PVDF效果最佳。Bert Ebus提到他在3D打印機(jī)上的最佳設(shè)置是他使用“噴嘴溫度為250oC，床溫為100oC，20毫米/秒的邊緣，并使用Elmers Purple進(jìn)行粘合。2.成本PVDF耗材的缺點(diǎn)是價(jià)格昂貴，當(dāng)然它更像是一種工業(yè)上適合的材料。它的優(yōu)良特性也應(yīng)該使它值得付出代價(jià)。Nile Polymers銷售的1.75毫米和2.85毫米500克Fluorinar-H長絲價(jià)格為100美元，3DXtech聲稱的ESD安全500克PVDF耗材價(jià)格為170美元，目前使用醉的Arkema耗材價(jià)格則為130美元。3.安全一個(gè)需要注意的重要事項(xiàng)是PVDF材料加熱到350oC以上，會(huì)釋放出有毒的煙霧，如氟化氫，后續(xù)可能需要一個(gè)規(guī)范的工業(yè)3D打印安全標(biāo)準(zhǔn)。結(jié)論3D打印PVDF材料的開發(fā)為3D打印的應(yīng)用創(chuàng)造了更多可能，支持在普通桌面級(jí)3D打印機(jī)上使用會(huì)吸引更廣泛采用。尤其是對(duì)于習(xí)慣使用PVDF的制造公司來說，PVDF的應(yīng)用對(duì)于3D打印行業(yè)來說是重大進(jìn)步。

來源:3d打印網(wǎng)

編輯：董強(qiáng)