揭开PAEK材料神秘面纱和提高3D打印Z向强度的方法

　　PEEK和PAEK聚合物是公认的高性能热塑性塑料。全球高性能聚合物解决方案领导者威格斯（VICTREX）最近推出了PAEK 新材料：VICTREX AE™ 250和VICTREX AM™ 200 3D打印线材。VICTREX AE™ 250单向带彻底改变了航空航天复合材料的性能，VICTREX AM™ 200 3D打印线材重新定义了增材制造材料的Z向强度。
　　随着这类新型PAEK（聚芳醚酮）产品先后推出，经常有人问到威格斯： ＂这些产品属于PEEK吗？＂＂PEEK和PAEK有什么不同？＂
　　威格斯技术专家 John Grasmeder 博士近日详细剖析了这些问题，分享了威格斯基于低熔点PAEK材料-LMPAEK而推出的PAEK 3D打印线材，还揭示了该材料能够提升PAEK 3D打印零件Z向强度背后的原因。
　　揭开PAEK（聚芳醚酮）的神秘面纱
　　要厘清这些问题，最简单的办法是将PAEK看作是一类聚合物的总称——它们由最小的芳基、醚基和酮基结构单元组成。
　　来源：INTAMSYS 远铸智能
　　到目前为止，有文献记载的PAEK已经超过340种，但其中大多数为非晶材料，几乎没有什么工业应用价值。
　　威格斯更专注于半结晶材料，它们能够赋予聚合物良好的耐化学腐蚀性、耐疲劳性、抗蠕变性和耐磨性。PEEK是最广为人知的PAEK，对于高温条件下刚度和强度要求较高的应用来说，其所需的玻璃化温度也较高，因为当温度高于玻璃化温度时，聚合物即可从坚硬的玻璃态转变为柔软的高弹态。
　　来源：INTAMSYS 远铸智能
　　不过，还必须考虑另外一个因素：更高的熔点意味着聚合物必须在更高的温度下加工，这是具有挑战性的。通常情况下，PAEK的加工温度较其熔点高30-60°C。而实际上，如果温度远高于430°C，加工热塑性塑料就会变得很棘手。
　　从上面的表格中可以发现一些非常有趣的现象：将测得的玻璃化温度（Tg）和熔点（Tm）用绝对温标（即开氏温标K)表示。当根据开氏温标计算Tg与Tm的比率时，可发现它们之间的比率是恒定的，都是1.5:1。这是一条＂不成文的规则＂，被称之为半结晶全对位PAEK。
　　寻求新突破的低熔点PAEK材料-LMPAEK™
　　威格斯在寻求突破的道路上选择了打破规则，希望在不降低玻璃化温度的情况下降低熔点，使客户能够在较低的温度下进行加工，同时保持材料的耐高温性能，并且改善这些聚合物的加工适用性。
　　正是基于这一想法，威格斯最终研发出他们称为＂LMPAEK＂的PAEK材料，即低熔点PAEK材料，并将其应用于VICTREX AE™ 250单向带和VICTREX AM™ 200 3D打印线材。这些聚合物的Tm:Tg比通常较低，为1.35。这意味着熔点和加工温度降低了约40°C，但其玻璃化温度至少与PEEK一样出色。
　　为增材制造技术而优化的PAEK 线材
　　人们普遍认为，采用半结晶PAEK材料制造的3D打印部件都存在层间结合不良的问题。这是因为打印完一层之后，通常要经过一段时间才能打印下一层。而此时，之前打印好的层已经结晶和冷却。这导致部件的Z向性能弱于X-Y平面的性能（有时只有13-25%），然而，采用VICTREX AM™ 200 3D打印线材，可降低加工温度，并大幅延缓结晶速度。
　　INTAMSYS 远铸智能使用VICTREX AM™ 200制作的3D打印部件
　　© INTAMSYS 远铸智能
　　通过INTAMSYS 远铸智能3D打印设备测试结果证实，相对于市场上同类产品，VICTREX AM™ 200 材料成型的打印件层间结合力和尺寸稳定性表现尤为出色，更容易打印，更少的收缩和翘曲，也更适合材料挤出（熔融沉积）3D打印技术。
　　想知道专为增材制造工艺量身定制的PEAK 材料-VICTREX AM™ 200 如何在打印过程中发挥真正的优势？欢迎参加INTAMSYS 远铸智能联手威格斯举办的专场研讨会，了解有效提升PAEK材料3D打印层间结合力的方法。
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