四氢呋喃可用于溶解 PLA 并将 PLA 物体粘在一起吗?

3D打印 解放军 安全 后期处理
2021-05-05 14:42:19

根据维基百科,四氢呋喃溶解PLA。它显然也溶解了PET。

THF 被认为是一种相对无毒的溶剂,其半数致死剂量 (LD 50 ) 与丙酮相当。

维基百科进一步指出,只要你让它远离空气流通,它就不会特别危险,这样它就不会形成过氧化物。

THF 造成的一种危险源于其在空气中储存时会形成高度爆炸性的过氧化物的趋势。

好吧,与其他可能的溶剂相比,这似乎是可以接受的,这些溶剂都非常危险。现在手头的问题是实用的:

  • 四氢呋喃实际上是丙酮的可行替代品吗,它只适用于 ABS?

我问是因为它确实溶解了 PLA 的事实并不意味着它会很好地工作。它可能会损坏 PLA 结构,比维基百科说的毒性更大或干燥不好。

2个回答

根据修一佐藤,大树Gondo,孝之和田,真治Kanehashi&一清永井:上无定形聚(乳酸)膜的溶剂诱导结晶的各种液体的有机溶剂的影响应用聚合物科学杂志的卷129第3期(2013) , p1607-1617来源,四氢呋喃被归类为 PLA 的溶剂。1608页的具体条目:

Group  Solvent          Solvent type    dd   dp   dh   dt   Result
Ether  Tetrahydrofuran  Polar aprotic  16.8  5.7  8   19.4  soluble

dd dp dh 和 dt 值在第 1607 页解释:

使用汉森溶解度参数 (HSP) 系统地研究了 60 种液体有机溶剂对 PLA 的影响。HSP是分析高分子材料与有机溶剂相互作用的数字化方法之一。在 HSP 分析中,所有溶剂都有三个参数:分子间色散键的能量 (dd)、分子间的偶极分子间力 (dp) 和分子间的氢键 (dh)。所有溶剂的特征在于三维结构中的一个点,在该点上 dd、dp 和 dh 绘制在三个相互垂直的轴上。通常,如果各种有机溶剂的 HSP 值接近给定聚合物的 HSP 值,则认为该溶剂与聚合物材料相容。

因子 dt 是总汉森溶解度参数 - 越大,它是一种更好的溶剂。

19.4 是一种相当好的溶剂但极易爆炸:在空气中 20000 ppm (2%) 是爆炸性的,因此一个区域的允许浓度为 2000 ppm

备择方案

类似的强溶剂是苯 (dt = 18.6),它更容易获得且爆炸性更低,但更致命(10000-20000 ppm 烟雾)并且允许浓度为 500 ppm

乙酸乙酯也是一种溶剂 (dt = 18.2) 并且更容易使用。它在与四氢呋喃相同的浓度下具有爆炸性,但它的蒸气压仅为其一半左右(73 mmHg 与 132 mmHg),因此可以更安全地储存,并且对身体的侵蚀性较小。它有时用于通过均热板使 PLA 平滑,并且价格仅为约 90 欧元/升,用于纯净物,也用于一些指甲油去除剂,放入安全混合物中。

丙酮被归类为更好的溶剂 (dt = 20.1),并且已知它可以充当胶水并在暴露时间后软化 PLA,但根据经验,它不能平滑它。它是最容易获得的(指甲油去除剂和家庭仓库),并且是最不致命的选择。

丙烯-1,2-碳酸酯被归类为溶剂,dt = 27.2,它的性能要好得多。它已被用作乙酸乙酯来源的替代品,其 MSDS 是相当温和的来源化学级液体的价格为 130 欧元/升。

结论

由于四氢呋喃的爆炸性,它不是一种可行的替代品。它不是比苯的改进,至少可以安全地储存。

以丙酮为基准,四氢呋喃不应使蒸汽室中的表面光滑,因为它是比丙酮更差的溶剂。软化和溶解物体的时间也应该比丙酮更长,但加热浴或用它涂覆表面可能有助于产生所需的暴露时间。

然而,其可比的乙酸乙酯已被声称成功地用作清洁剂、蒸汽平滑剂和刷在表面平滑剂上,并且可以通过加热帮助溶解度来更好地使用,这可以比乙酸乙酯更安全地完成。四氢呋喃。在适当的化学混合物中,它的储存问题也可以解决。

更好的替代品是丙烯-1,2-碳酸酯,它是一种更好的溶剂,而且危险性要小得多。

TL;博士:不,四氢呋喃是不能够溶解PLA在合理的时间1无热激活,它具有比丙酮更糟糕的特性。可以说它可以用于焊接零件,但二氯甲烷会更有效。


1 - 佐藤、贡多等人。在上述论文中:溶解度测试在 35+-1 °C 下进行 24 小时。这意味着我们将薄膜长时间暴露在大量溶剂中。薄膜有多薄?非常薄:PLA 薄膜是通过将 2 wt% 的二氯甲烷溶液浇铸到玻璃钟型容器中的平底玻璃培养皿上并通过在室温下在大气压下干燥来制备的。使每种溶剂蒸发 48 小时。然后将干燥的 PLA 薄膜在真空下在 70°C 下热处理 48 小时以消除残留溶剂并获得无定形 PLA 薄膜。然后,将热处理过的 PLA 薄膜在室温下在大气压下冷却。

从我读到的内容来看,THF 并不是非常有效,似乎二氯甲烷或 DCM 实际上是更好的溶剂。不幸的是,我对两者都没有个人经验。

不过,这相当令人讨厌,因为 LD 50仅为 0.5 至 5 g/kg [1] [2]