導(dǎo)讀:3D打印零件的性能在很大程度上受制于打印材料的特性,高性能工程塑料一直是非金屬3D打印領(lǐng)域追求的尖端方向。聚醚酰亞胺(PEI)是一種高分子聚合物,其耐熱性、電性能、耐化學(xué)性和可加工性較好,被廣泛應(yīng)用于電子電器、汽車和航空航天等領(lǐng)域,如電器絕緣材料、電路板、齒輪、氣墊、密封材料等。目前,市面上已經(jīng)推出了可供3D打印的PEI 9085材料,通常用于制造要求高強(qiáng)度、高溫穩(wěn)定性和耐腐蝕性能的部件和零件。然而,有公司在這款材料上進(jìn)行了特種改性,使其更為強(qiáng)大。
2024年3月26日,南極熊獲悉,大連義邦 近期引進(jìn)了一款以ULTEM® PEI 9085 作為基材的特種改性3D打印材料——Polybarb Filament PEI 9085,其中添加了特殊的增強(qiáng)材料“氮化硼納米管(Boron Nitride NanoBarb)”,并通過擠出工藝制成絲材,可用于3D打印。相較于短切碳纖維填充的PEI,它具有更出色的打印機(jī)械性能,適用于生產(chǎn)對強(qiáng)度要求更高的零件,能夠滿足航空級別的使用需求,而且易于打印。
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2024-3-25 17:01 上傳
△氮化硼納米管增強(qiáng)3D打印絲材Polybarb Filament PEI 9085
氮化硼納米管NanoBarb™的神奇之處
氮化硼納米管是一種革命性材料,于 1995 年首次在實(shí)驗(yàn)室環(huán)境中開發(fā)。這種獨(dú)特的材料表現(xiàn)出卓越的物理和化學(xué)特性的理想組合,包括電阻率、超疏水性和高熱穩(wěn)定性、導(dǎo)熱性、強(qiáng)度和剛度。盡管與碳納米管相似,氮化硼納米管的不同之處在于它們具有電絕緣性,并且在更高的溫度下具有熱穩(wěn)定性,從而拓寬了其潛在應(yīng)用。這些特性使氮化硼納米管成為適用于航空航天、汽車、國防和生物醫(yī)學(xué)等市場的理想材料。
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△碳化硼納米管
據(jù)南極熊了解,氮化硼納米管NanoBarb™的工程表面增強(qiáng)了復(fù)合材料的性能,氮化硼被制造成不規(guī)則形狀,就像“鋼筋”一樣,使用機(jī)械“倒鉤”來優(yōu)化與基體材料的聯(lián)鎖,從而增強(qiáng)增強(qiáng)性能。NanoBarb™ 通過降低范德華引力(最大限度地減少顆粒之間的接觸面積)簡化了納米材料的處理和加工,從而在與其他材料混合時實(shí)現(xiàn)更高的負(fù)載量而不會團(tuán)聚。
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△氮化硼納米管NanoBarb™增強(qiáng)材料性能的原理圖
碳化硼納米管增強(qiáng)PEI 9085比PEEK性能更強(qiáng)、打印更容易
PEEK(聚醚醚酮)是高性能3D打印材料中最為人熟知的一款,其打印溫度高達(dá)400℃左右,PEEK在航空、汽車和醫(yī)療領(lǐng)域都有巨大的應(yīng)用前景。與PEEK相比,氮化硼納米管增強(qiáng)的PEI 9085 3D打印絲材仍具有明顯優(yōu)勢。
PEEK和PEI之間的一個主要區(qū)別在于它們的形態(tài)結(jié)構(gòu)不同。PEI是無定形的,而PEEK是半結(jié)晶的(包含無定形和結(jié)晶區(qū)域)。這在高溫下的性能方面產(chǎn)生了很大影響,PEI 9085的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度(Tg)約為215℃,而PEEK的玻璃轉(zhuǎn)化溫度為150℃,玻璃轉(zhuǎn)化溫度越高,熱變形程度就越小,打印成品的精度和質(zhì)量也越高。拉伸強(qiáng)度可與PEEK材料匹敵甚至更高。
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△氮化硼納米管增強(qiáng)PEI 9085與三款國產(chǎn)PEEK性能對比
另一個優(yōu)勢在于處理溫度。相較于PEEK通常需要約400°C的加工溫度,而PEI 9085具有更低的加工溫度(約350°C)。
同時,PEEK在3D打印過程中存在粘連和翹曲的問題。相比之下,PEI 9085具有更好的粘合性能,不易翹曲,使其更適合于3D打印程序,PEI 9085的打印成功率也PEEK更高,打印成功率高達(dá)95%。
最后,雖然PEI 9085和PEEK均為高性能工程塑料,但它們在后處理方面存在一些差異。PEEK具有更高的耐熱性和優(yōu)越的機(jī)械性能,但后處理更為復(fù)雜,需要更多工藝步驟以獲得理想的表面質(zhì)量。相比之下,PEI 9085在后處理方面相對較容易加工,它對后處理步驟的需要更少,適用于對高溫穩(wěn)定性和機(jī)械性能要求稍低的應(yīng)用。
此外,在航空認(rèn)證方面,PEEK和PEI 9085的3D打印絲材都符合UL 94-V0等級,在10秒內(nèi)自行熄滅,但PEI 9085的介電強(qiáng)度和阻燃性均優(yōu)于PEEK。PEI 9085 材料因其低煙霧、低毒性以及固有的阻燃性而獲得了航空FST認(rèn)證。
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△氮化硼納米管增強(qiáng)PEI 9085阻燃測試
氮化硼納米管增強(qiáng)PC/PBT絲材
除了將碳化硼納米管用于增強(qiáng)PEI 9085之外,他們還開發(fā)了氮化硼納米管增強(qiáng)的PC/PBT 3D打印絲材。聚碳酸酯(PC)是一種耐沖擊的熱塑性塑料,而聚對苯二甲酸丁二醇酯(PBT)則是一種具有良好加工性能、耐熱性能和化學(xué)穩(wěn)定性的工程塑料。將PC和PBT結(jié)合,再加入氮化硼納米管,可以制造出一種性能更加全面的3D打印材料。
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△碳化硼增強(qiáng)的PC/PBT絲材
氮化硼納米管增強(qiáng)PC/PBT與碳纖維增強(qiáng)的尼龍絲材相比具有更加精細(xì)的打印效果,耐久性和層間強(qiáng)度,可以為3D打印制造商提供納米級增強(qiáng)的材料,以滿足其打印需求。
氮化硼納米管用于提升聚合物的性能是其典型應(yīng)用,因此生產(chǎn)商將氮化硼納米管首次應(yīng)用于3D打印絲材,實(shí)現(xiàn)了PC/PBT, PEI 9085等3D打印絲材的納米級增強(qiáng),與碳纖維增強(qiáng)的絲材相比,具有多種優(yōu)勢。
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氮化硼納米管增強(qiáng)PEI9085材料的生產(chǎn)商BNNano
BNNano , Inc.由Steve Wilcenski博士和Jason Taylor博士于2016年創(chuàng)立。他們采用無催化劑、專利技術(shù)進(jìn)行生產(chǎn)。與傳統(tǒng)氮化硼納米管不同的是,在納米管的外表形成了不規(guī)則的六方氮化硼結(jié)晶體。這種結(jié)構(gòu)最顯著的優(yōu)勢是在與基體材料混合時,優(yōu)化氮化硼納米管顆粒與基體材料之間的交聯(lián),從而增強(qiáng)復(fù)合材料的機(jī)械性能。
BNNano, Inc.擁有商業(yè)上可行的氮化硼納米管制造工藝,成本比任何競爭對手低幾個數(shù)量級,而且質(zhì)量更高。NanoBarb™是一種獨(dú)特的增強(qiáng)型氮化硼納米管。當(dāng)添加到普通材料中時,NanoBarb™ 可以改善其自然特性,將其變成非凡的材料。這意味著鋁可以變得像鋼或鈦一樣堅(jiān)固。這意味著銅可以提供先進(jìn)的熱管理解決方案。這意味著聚酯可以表現(xiàn)得像 Kevlar™。這意味著散熱器可以由塑料制成。簡而言之,這意味著水凈化、防火和高超音速飛行方面的新能力。
BNNano已為NASA、全球政府實(shí)驗(yàn)室等提供材料合作,歡迎了解和測試氮化硼增強(qiáng)PEI 9085 3D打印絲材和氮化硼納米管。
聯(lián)系電話:13130080576(微信同號)
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