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3D列印 (FDM)材料 - PLA

已更新:2020年2月27日

聚乳酸 (Polylactic Acid, PLA),是一種3D列印的材料之一,可以透過加熱擠壓來塑形,可以通過可再生資源發酵、脫水、純化後來取得,PLA一般具有良好的機械和加工性能,由於加熱時不易翹曲的特性,廣泛運用在FDM的3D列印中。


PLA是如何產生的呢?


乳酸的結構中同時含有羧基和羥基,故乳酸分子之間可以發生酯化反應形成長鏈。雖然名叫聚乳酸(PLA),但絕大部分羧基已經在聚合反應中反應掉,實際並沒有什麼酸性。

PLA的單體乳酸可以通過化學合成或者通過可再生資源合成。一般使用玉米、木薯提取出的澱粉,甘蔗和甜菜提取的糖和秸稈等提取的纖維素,經過發酵、脫水等過程獲得乳酸。所獲得的乳酸需要進行純化,才能進行聚乳酸的生產,因為乳酸中含有的微量富馬酸和醋酸都會造成聚合反應的終止。


PLA的材料特性


PLA的熔點、耐熱性、機械性能、加工性能都與其結晶度有關。

  • 玻璃化轉變溫度大約是65°C

  • 熔點是180°C

  • 拉伸模量大約為3-4GPa

  • 彎曲模量大約為4-5GPa

聚L-乳酸的熔點最多可以提高50°C,熱彎曲溫度提高了大約60°C升高到了190°C。


小編測試過程中,覺得約205°C - 215°C之間的溫度列印效果是最好的。當然也依照不同機台會有不同的情況。



PLA的市場應用


聚乳酸已經廣泛應用在生物醫學工程上,用作手術縫合線、骨釘和骨板等。使用聚乳酸做的手術線無需拆線,可以緩慢水解為乳酸被身體代謝掉。一般的降解時間需要半年到兩年 。骨板的理想要求是能夠逐漸降解,使骨頭能夠一步步承受起逐漸增加的應力,而聚乳酸的逐漸降解的性質非常適合製作骨板。


除了醫療產業的應用PLA同時也在設計與工程驗證等產業也是廣泛在使用,如腳踏車設計時的零件、把手、電路板的外殼、產品設計時的模型等。透過3D列印機的加熱擠出、拉伸,即可製作出3D模型出來。






PLA的回收


PLA的塑膠分類標誌是7。

廢棄的聚乳酸產品有多種廢棄物處理方式,如自然分解、堆肥、焚化處理。PLA焚化產生的熱量較傳統塑膠低,產生的氣體主要為一氧化碳、二氧化碳、乙醛等。


同時PLA會因為熱與潮溼自動分解,所以是一個不錯的環保材質。



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