什么是PAHT-CF長(zhǎng)絲？為什么使用它打印？

魔猴君  知識(shí)堂   1天前

什么是PAHT-CF？大家可能認(rèn)為它是帶有碳纖維(CF)的高溫(HT)尼龍(PA)，但這可能會(huì)令人困惑。事實(shí)證明，PAHT已成為一系列聚酰胺的通用術(shù)語(yǔ)。

HT表示高溫

圖1：使用Bambu Lab的PAHT-CF長(zhǎng)絲制作的實(shí)用打印品系列（來(lái)源：Bambu Lab）

制造商普遍認(rèn)同的一點(diǎn)是，HT指的是高溫。這表明由PAHT長(zhǎng)絲制成的部件可以承受高溫并保持其機(jī)械性能。

從技術(shù)角度來(lái)說(shuō)，您可以預(yù)期PAHT技術(shù)數(shù)據(jù)表上的兩個(gè)關(guān)鍵領(lǐng)域有更高的測(cè)量值：玻璃化轉(zhuǎn)變溫度(Tg)和熱變形溫度(HDT)。

玻璃化轉(zhuǎn)變溫度(Tg)是聚合物開(kāi)始從剛性狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)楦犴g狀態(tài)的溫度。熱變形溫度(HDT)是聚合物在特定應(yīng)力下開(kāi)始變形的溫度。它也被稱為負(fù)載下變形溫度(TgUL)。因此，您經(jīng)常會(huì)看到HDT溫度與應(yīng)力測(cè)量值（如1.8 MPa）結(jié)合在一起。

PAHT包含哪種類型的尼龍？

圖2：PAHT-CF燈絲（例如Bambu Lab生產(chǎn)的這款燈絲）非常適合高溫應(yīng)用，最高溫度可達(dá)194oC，比一杯咖啡的溫度高得多（來(lái)源：Bambu Lab）

各種PAHT材料的部分技術(shù)數(shù)據(jù)和材料特性范圍廣泛，這是因?yàn)樵摬牧纤诘哪猃埛N類繁多，并且尼龍與其他聚合物的混合物也種類繁多。

首先，讓我們來(lái)弄清楚尼龍是什么。大多數(shù)長(zhǎng)絲制造商使用術(shù)語(yǔ)PA來(lái)指尼龍，無(wú)論是PA6、PA66、PA11還是PA12。但更具體地說(shuō)，PA實(shí)際上是指一類稱為聚酰胺的聚合物。所有尼龍都是聚酰胺(PA)，但并非所有聚酰胺都是尼龍。

因此，當(dāng)談到PAHT時(shí)，PA可能是PA6、PA66、PA11、PA12，或者您可能沒(méi)有聽(tīng)說(shuō)過(guò)的PPA（盡管有些人可能認(rèn)為PPA甚至不是最嚴(yán)格意義上的尼龍）。

聚鄰苯二甲酰胺(PPA)是一種高性能聚酰胺，具有出色的熱穩(wěn)定性和耐化學(xué)性。它通常（但并非總是）具有比尼龍6、66、11或12更高的拉伸強(qiáng)度和剛度。PPA的另一個(gè)顯著特征是它比其他尼龍具有更高的Tg、熔點(diǎn)和耐高溫性。事實(shí)上，它曾經(jīng)被普遍稱為“高溫尼龍”，因此人們可能一直認(rèn)為PAHT只是PPA的另一個(gè)術(shù)語(yǔ)。

“近年來(lái)，PAHT（聚酰胺高溫）這一術(shù)語(yǔ)出現(xiàn)在3D打印行業(yè)，最初是指基于PPA的長(zhǎng)絲，”長(zhǎng)絲制造商Siraya Tech的創(chuàng)始人Mark Peng說(shuō)道。“然而，值得注意的是，這一術(shù)語(yǔ)的使用已經(jīng)變得有些模糊。一些制造商現(xiàn)在使用PAHT來(lái)描述由其他耐高溫聚酰胺制成的長(zhǎng)絲，例如PA12（尼龍12）或PA6，這些長(zhǎng)絲嚴(yán)格來(lái)說(shuō)并不是PPA。”

Siraya Tech將于2024年11月底推出一款新的基于PPA的PAHT-CF，其碳纖維含量為25%。這款產(chǎn)品被稱為Core Black（99美元/千克），碳纖維在燈絲的核心中含量更高，因此得名。

值得注意的是，Bambu Lab生產(chǎn)了一種PAHT-CF，其中尼龍主要是PA12，但也剛剛推出了一種PPA-CF，它具有更高的HDT、強(qiáng)度和剛度。

PAHT-CF的聚合物組合物

圖3：

因此，您的PAHT可能是各種尼龍，或者在Bambu Lab和Luvocom的情況下，是多種尼龍的混合物，但這到底有多重要？接下來(lái)讓我們看看各種PAHT的機(jī)械性能（強(qiáng)度、柔韌性、抗沖擊性）。

PAHT的機(jī)械性能范圍

圖4：中國(guó)初創(chuàng)公司Phaetus生產(chǎn)一系列熱端、擠出機(jī)和工程級(jí)聚合物長(zhǎng)絲，包括這款PAHT-CF（來(lái)源：Phaetus）

PAHT-CF的機(jī)械性能應(yīng)與其所基于的尼龍類型和碳纖維含量密切相關(guān)。例如，PA6的抗拉強(qiáng)度(45-80 MPa)通常低于PPA(80-120 MPa)，但基于PA混合物的Luvocom的抗拉強(qiáng)度高于基于PPA的QiDi Tech。

PAHT-CF具有以下優(yōu)勢(shì)：

高強(qiáng)度

高韌性

高剛性

高抗沖擊性

耐化學(xué)性

耐熱性

耐磨性

啞光表面效果

抗靜電

優(yōu)異的打印適性

對(duì)于碳纖維注入尼龍來(lái)說(shuō)，Bambu Lab材料還具有異常高的柔韌性（斷裂伸長(zhǎng)率+楊氏模量），根據(jù)TDS的說(shuō)法，這可以歸因于基礎(chǔ)材料是PA12和“其他長(zhǎng)鏈PA”。

所有這些不同的測(cè)量都強(qiáng)調(diào)了一個(gè)事實(shí)，即長(zhǎng)絲是材料混合物，沒(méi)有兩種配方是相同的，這就是為什么擁有完整的TDS如此重要。

因此，如果不同品牌的PAHT-CF具有不同的特性，那么它們有什么共同點(diǎn)或?yàn)槭裁瓷踔潦褂肞AHT-CF？

圖5

PAHT-CF的真正誘人特性

圖6：Qidi Tech的干濕尼龍長(zhǎng)絲對(duì)比圖顯示了PAHT對(duì)水分通常造成的破壞性影響的抵抗力（來(lái)源：Qidi Tech）

Bambu Lab于2022年停止生產(chǎn)PA-CF，轉(zhuǎn)而生產(chǎn)PAHT-CF，而其他長(zhǎng)絲制造商通常將PAHT-CF與PA-CF進(jìn)行比較，以突出一個(gè)主要屬性：極低的吸濕率。

如果您不喜歡干燥材料，那么您可能無(wú)法成功使用任何類型的尼龍。

通常建議保持尼龍干燥并在使用前將其烘干，因?yàn)樗菀孜湛諝庵械乃帧＜词购娓桑诔睗癍h(huán)境中遺留的尼龍也很難挽救。PAHT是一種對(duì)水分更寬容的尼龍。與普通PA-CF相比，它的吸水率可低50%，但這并不意味著您永遠(yuǎn)不需要烘干PAHT。仍然建議保持干燥。

不過(guò)，要小心不要讓尼龍過(guò)度干燥。彭指出，如果細(xì)絲已經(jīng)干燥，將其置于高溫下數(shù)小時(shí)可能會(huì)導(dǎo)致PPA結(jié)晶，就像在退火過(guò)程中一樣。這會(huì)使其變得太硬，無(wú)法打印。

“保持尼龍/PAHT干燥的重要性怎么強(qiáng)調(diào)都不為過(guò)，”Peng說(shuō)道。“為了有效去除水分，需要將溫度保持在100°C以上并持續(xù)數(shù)小時(shí)，但市場(chǎng)上大多數(shù)長(zhǎng)絲烘干機(jī)的溫度最高只能達(dá)到70°C，可以想象，這對(duì)于干燥PA長(zhǎng)絲而言是不夠的。”

這就是為什么如果您沒(méi)有必要的設(shè)備來(lái)有效去除水分，保持PAHT干燥和密封至關(guān)重要。

除了防潮性之外，與PA-CF相比，PAHT部件當(dāng)然還能夠承受更高的溫度，但機(jī)械特性同樣會(huì)根據(jù)所用PA的類型而有所不同。

編譯整理：ALL3DP