PA6改性塑料以其高強度、高流動性和快速冷卻凝固的特點,是3D打印最理想的選擇材料之一。3D打印PA6改性塑料最高打印精度可達到0.1mm,打印壁厚為0.08mm~0.15mm,但極限強度仍可達到48MPa。
目前幾乎所有的通用塑料都可以應用于3D打印,但由于各類塑料的特性存在差異,導致3D打印的工藝以及制品性能受到影響。制約3D打印成型及品質的主要因素有:打印溫度高,材料流動性差,生產現場高VCO揮發,打印嘴易堵塞,影響制品精密度。此外,還有超薄壁下塑料的強度低,適應的范圍窄;冷卻均勻性差,定型慢,易造成制品收縮和變形等等。
在科研人員的努力下,3D打印PA6改性塑料生產的產品已經非常豐富。僅3D打印的汽車零部件已經達到了780個(包括抽屜、蓋層、固定條、適配器等)。采用3D打印PA6改性塑料生產的零部件已經使用到波音客機和航空航天領域。3D打印生產速快、成本低、成型復雜、可以根據用戶要求訂制,為傳統的注塑和擠出成型加工所望塵莫及。
3D打印PA6改性塑料目前仍難以大規模工業生產,根本原因有三:材料超薄,受塑料強度的影響,適應領域有限;需要高溫加工、低溫流動性差、固化慢、易變形、精密度低;3D打印新材料應用領域需進一步拓展。因此,未來3D打印PA6改性塑料存在以下四個發展方向。
1. 流動性進一步改性。通過加入高剛性、高流動性的球形的硫酸鋇、玻璃微珠等無機材料可以提高PA6改性塑料的流動性。對粉末PA6塑料可采用粉體表面包覆片狀無機粉體如滑石粉、云母粉等以增加流動性。
2. 增強改性。通過添加玻璃纖維的尼龍粉、添加碳纖維的尼龍粉、尼龍與聚醚酮混合等進一步提升PA6塑料的剛性和強度,提高3D打印制品的強度和應用范圍。
3. 快速凝固。PA6改性塑料的凝固時間與結晶性密切相關。為了加快PA6塑料3D熔融沉積后快速凝固成形,可以通過使用合理的成核劑以加快塑料定型凝固,也可以通過在塑料材料中復合不同熱容的金屬以加快凝固的速度。
4. 功能化。3D打印PA6改性塑料如果賦予一些新的功能,會大大拓展它的應用范圍。如將電磁場、溫度場、濕度、光、p H值等敏感材料通過3D打印用于PA6塑料獲得智能材料,其材料的附加值將成倍數甚于數十倍增加。
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