谈到3D打印机，大多数人的印象就是桌面型的消费级3D打印机，这些大多是为个人玩家或者学校里创客教育所用，所使用的材料也大多是可降解的材料PLA。

PLA材料便宜且环保，因而被大量使用。但是，因为它耐温不高，且材料强度一般，打印出来的产品通常是仅用来观赏，功能性往往比较欠缺。

在实际的生活中，我们接触到大量的塑料是可以满足许多功能性需求的，比如材料强度，耐温性能等等，这类塑料大多属于工程塑料。

下面这张材料性能金字塔有助于我们对塑料的种类有更深入的了解。

能够打印工程塑料的3D打印机我们通常将其归入工业级的3D打印机。通过工业级的3D打印机打印出来的产品，除了可以用作外观评估，还可以满足功能测试，也可用于制作最终的产品。

在塑料家族中还有一些我们平时不大能接触到的高性能特种塑料，它们位于材料性能金字塔的顶端，材料性能卓越，往往能耐非常高的温度，同时又有很好的力学性能，在许多场合，甚至于可以用来替代金属。这类材料以PEEK材料为代表，涵盖了PEKK、PEEK-CF、PPSU、PEI（Ultem）等。这类材料进行3D打印时，由于需要很高的打印温度同时配合高温恒温舱控制材料变形，在技术上有比较大的挑战。

三的部落经过多年的潜心研发，即将发布系列3dpro超工业级FDM高温3D打印机，并将于3月24日下午 14:00-15:00与南极熊合作举办线上直播发布会。

要了解超工业级3D打印机的强大，我们先从了解PEEK材料开始：

聚醚醚酮英文名称polyetheretherketone，它是芳香族半结晶高分子聚合物，其分子主链由芳基、酮键和醚键组成。质地坚硬，底色为灰/褐色，在最大结晶度下的密度可达1.32g/cm3.

聚醚醚酮具有超极强的耐热性、化学稳定性和热塑性塑料的成型加工性，是目前公认的性能最佳的高分子材料。

图1 聚醚醚酮分子式结构

图2 聚醚醚酮粒子

PEEK合成首次在1962年报道。

它在1977年由英国ICI (帝国化学) 公司开发成功。

1980年开始投产。

1982年注册VICTREX (威格斯)并沿用至今。

2007年ICI卖给荷兰公司后VICTREX独立，目前属于英国上市公司。

至20世纪80年代中期，我国国内开始研制，吉林大学1990年发表了制造专利，并少量生产。

目前世界主要品牌有威格斯，赢创、索尔维，国产主要是吉大、中研等。

1、机械性能。聚醚醚酮是韧性与刚性兼备的材料。其拉伸性能优于大多数热塑性工程塑料。在很宽的温度范围内可以保持非常稳定的机械性能。与其他耐高温工程塑料相比，表现突出。

2、优异的耐热性。未增强纯树脂热变形温度为160℃，当用20%～30%的玻璃纤维增强时，热变形温度可提高到280～300℃。聚醚醚酮的热稳定性良好，在空气中420℃。2h情况下失重仅为2%，500℃时为2.5%，500℃时才产生显著的热失重。聚醚醚酮的长期工作温度约为250℃，在此温度下，仍可保持较高的拉伸强度和弯曲模量。

3、耐疲劳性能。它对交变应力的耐疲劳性能是所有塑料中最棒的，可以与合金媲美。另外，PEEK还具有优异的耐蠕变性能，可以在使用期内承受极大的应力，不会因时间的延长而产生明显的延伸。

4、电绝缘性能。聚醚醚酮的电绝缘性能非常优异，体积电阻率约为10～10Ω·cm。它在高频范围内仍具有较小的介电常数和介电损耗。例如，在10Hz时，它的介电常数仅为3.2，介电损耗仅为0.02。

5、化学稳定性。聚醚醚酮的化学稳定性也非常好，除浓硫酸外，几乎对任何化学试剂都非常稳定，即使在较高的温度下，仍能保持良好的化学稳定性。另外，它还具有极佳的耐热水性和耐蒸汽性。在200~250 ℃的蒸汽中可以长时间使用。

6、阻燃性。聚醚醚酮有很好的阻燃性，在通常的环境下很难燃烧，即使是燃烧，发烟量及有害气体的释放量也是很低的，甚至低于聚四氟乙烯等低发烟量的聚合物。

7、耐辐射性。它还具有优良的耐辐射性。它对α射线、β射线、γ射线的抵抗能力是目前高分子材料中最好的。用它包覆的电线制品可耐1.1×10Gy的γ射线。

8、自润滑性。PEEK在所有塑料中具有出众的滑动特性，适合于严格要求低摩擦系数和耐磨耗用途的场合，特别是用碳纤维、石墨、PTFE改性的PEEK自润滑非常优越。

9、耐水解性。吸水性小，树脂及其复合材料不受水和高压水蒸气的化学影响，在高温及高压蒸汽或水环境下可以连续使用而保持良好的机械性能。

10、加工性能。聚醚醚酮在熔点以上有良好的熔融流动性和热稳定性。因而具有热塑性塑料的典型成型加工性能，因此可用注塑、挤出、吹塑、层压等成型方法，还可纺丝、制膜。虽然聚醚醚酮熔融加工温度范围为360～400℃，但是由于它的热分解温度在520℃以上，因而它仍具有很宽的加工温度范围。

自20世70、80年代ICI公司以VICTREX商标将PEEK商业化以来，迄今为止仍只有英国、德国、中国、瑞士、印度等少数国家真正掌握PEEK树脂合成技术。除英国威格斯公司（VICTREX）外，还有德国赢创集团（EVONIK）、比利时索尔维集团（SOLVEY）、中国长春吉大特塑工程研究有限公司、吉林中研高性能工程塑料有限公司、盘锦中润特塑有限公司、金发科技股份有限公司等是全球主要的PEEK树脂的供应商。

特种塑料在直升机、无人机上的应用非常广泛，通常用量可达50%～80%。特别是对结构材料的损伤阻抗、弹击损伤容限及抗疲劳特性都具有更高的要求，选用具有较优耐候性、耐腐蚀性和抗疲劳特性的特种塑料是直升机追求结构效应的最有效途径。同时在各类民用飞机部件，用于飞机起落架系统。所有飞机制造商都选用了特种塑料替代原本的合金材料。

PEEK料及其改性料用于汽车零部件中的组件上，例如德国UmbH 公司的牌号为450GL 30 的30% GF玻纤增强PEEK复合材料生产载货车滤油网，在奔驰公司载货车上成功使用。得益于PEEK料及其改性料的诸多优点，在机械工程领域以前偏好选用钢铁和金属合金的部件，正逐渐被这一类的工程塑料所代替，如齿轮、支撑件、滑动元件、垫片、阀门组件以及更多的应用。

PEEK在高温、高压和高湿度等恶劣的环境下，仍能保持良好的电绝缘性，并在很宽的温度范围内具有不易变形，因此能作为理想的电绝缘材料而逐渐应用在电子电器领域。其中英国威格斯（VICTREXTM）公司生产的PEEK系列树脂专用料熔点高达350℃，具有良好的耐磨性、尺寸稳定性、低释气性、低吸湿性、耐化学品性和介电性，且其加工性能优异，可制成0.1～0.2ｍｍ厚的高性能薄壁绝缘制品。

石油和天然气行业要求材料耐高温、高压(HTHP)、拥有高机械强度和良好的耐化学性，适用于极端环境。石油和天然气行业当前常用的材料包括PEI、PTFE、PA6和PEEK。这些塑料特有的电性能使它们满足部件的特定设计需求。其中PEEK料及改性料的产品通过ENISO 23936-1和NORSOKM-710的测试后验证了其对暴露的恶劣环境具有良好的耐受性。典型的应用领域如水听器外壳、密封件、阀座、支撑环、衬套和齿轮等。这些材料带来的优势包括减轻部件重量、具有良好的耐腐蚀性、热脱耦和低噪声排放。

PEEK及其复合材料具有良好的生物相容性，得到了美国食品药品监督管理局（FDA）的认可；PEEK还具有生物惰性，根据ISO10993-10：1995，证明其不具有致敏性，基因毒性测试结果显示其不会引起任何染色体畸变。因此，PEEK及其复合材料在生物医用领域应用前景广阔，同时，利用3D打印技术可定制任意形状和结构的植入体和人工骨。

（来源：根据塑库网、一线生基等相关资料整理）

3月24日(周二)下午 14:00-15:00

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