大連義邦 近期引進了一款以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械性能，適用于生產對強度要求更高的零件，能夠滿足航空級別的使用需求，而且易于打印。
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 年首次在實驗室環境中開發。這種獨特的材料表現出卓越的物理和化學特性的理想組合，包括電阻率、超疏水性和高熱穩定性、導熱性、強度和剛度。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定性，從而拓寬了其潛在應用。這些特性使氮化硼納米管成為適用于航空航天、汽車、國防和生物醫學等市場的理想材料。
據了解，氮化硼納米管NanoBarb?的工程表面增強了復合材料的性能，氮化硼被制造成不規則形狀，就像“鋼筋”一樣，使用機械“倒鉤”來優化與基體材料的聯鎖，從而增強增強性能。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現更高的負載量而不會團聚。
碳化硼納米管增強PEI 9085比PEEK性能更強、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400℃左右，PEEK在航空、汽車和醫療領域都有巨大的應用前景。與PEEK相比，氮化硼納米管增強的PEI 9085 3D打印絲材仍具有明顯優勢。PEEK和PEI之間的一個主要區別在于它們的形態結構不同。PEI是無定形的，而PEEK是半結晶的（包含無定形和結晶區域）。這在高溫下的性能方面產生了很大影響，PEI 9085的玻璃化轉變溫度（Tg）約為215℃，而PEEK的玻璃轉化溫度為150℃，玻璃轉化溫度越高，熱變形程度就越小，打印成品的精度和質量也越高。拉伸強度可與PEEK材料匹敵甚至更高。
另一個優勢在于處理溫度。相較于PEEK通常需要約400°C左右的加工溫度，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，PEI 9085的打印成功率也PEEK更高，打印成功率高達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越的機械性能，但后處理更為復雜，需要更多工藝步驟以獲得理想的表面質量。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，適用于對高溫穩定性和機械性能要求稍低的應用。此外，在航空認證方面，PEEK和PEI 9085的3D打印絲材都符合UL 94-V0等級，在10秒內自行熄滅，但PEI 9085的介電強度和阻燃性均優于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認證。
氮化硼納米管增強PC/PBT絲材
除了將碳化硼納米管用于增強PEI 9085之外，他們還開發了氮化硼納米管增強的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、耐熱性能和化學穩定性的工程塑料。將PC和PBT結合，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。
氮化硼納米管增強PC/PBT與碳纖維增強的尼龍絲材相比具有更加精細的打印效果，耐久性和層間強度，可以為3D打印制造商提供納米級增強的材料，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用，因此生產商將氮化硼納米管首次應用于3D打印絲材，實現了PC/PBT, PEI 9085等3D打印絲材的納米級增強，與碳纖維增強的絲材相比，具有多種優勢。
氮化硼納米管的生產商
BNNanoBNNano , Inc.由Steve Wilcenski博士和Jason Taylor博士于2016年創立。他們采用無催化劑、專利技術進行生產。與傳統氮化硼納米管不同的是，在納米管的外表形成了不規則的六方氮化硼結晶體。這種結構最顯著的優勢是在與基體材料混合時，優化氮化硼納米管顆粒與基體材料之間的交聯，從而增強復合材料的機械性能。BNNano, Inc.擁有商業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量級，而且質量更高。NanoBarb?是一種獨特的增強型氮化硼納米管。當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固。這意味著銅可以提供先進的熱管理解決方案。這意味著聚酯可以表現得像 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、全球政府實驗室等提供材料合作。
氮化硼納米管增強3D打印絲材PEI 9085
大連義邦的Polybarb Filament PEI9085 3D打印線材是一種高品質且易于打印的聚醚酰亞胺3D打印線材。它采用ULTEM® PEI9085作為基材，添加了特殊的增強材料——氮化硼納米管（Boron Nitride NanoBarb)，并通過擠出工藝制成絲材。相較于短切碳纖維填充的PEI，它具有更出色的打印機械性能，適用于生產對強度要求更高的零件。
值得重點介紹的是大連義邦的氮化硼納米管（Boron Nitride NanobBarb，簡稱BNNB）。這種材料是六方氮化硼結晶體成核于納米管外表面的氮化硼納米管。氮化硼納米管作為基材的增強體，而不規則的六方氮化硼結晶體則增強了納米管與基材之間的交聯。
氮化硼納米管增強PEI 90853D打印絲材具有以下優勢：
提升PEI9085拉伸強度30%-50%
拉伸強度可與PEEK材料匹敵甚至更高
提升抗沖擊強度20-25%
提高材料熱變形溫度
增強高溫穩定性和持久性
比PEEK打印成功率高
打印成功率高達95%
廣泛適用于FDM/FFF打印機型
綜上所述，由大連義邦引入的氮化硼納米管增強PEI 9085，在3D打印應用中相比PEEK優勢明顯。它不僅具有更高的強度和優越的打印精度，而且還顯著降低了打印噴頭的磨損。這些特點使PEI 9085成為一種更加可靠和高效的材料選擇，特別是在需要精確和持久性能的航空航天3D打印項目中。
目前，PEI 9085已被眾多知名品牌如Stratasys、遠鑄智能、一邁IEMAI和速維CreatBot等所采用。隨著航空航天領域的快速發展，對此類高性能材料的需求亦在持續增長。
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文章來源： 3D打印資源庫， 義邦新材料，材料PLUS
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