如果你曾經(jīng)用PLA材料3D打印過花盆，并親眼目睹它曾經(jīng)防水的結(jié)構(gòu)隨著時(shí)間的推移逐漸破裂并開始漏水，那么你就知道聚合物會(huì)降解。你應(yīng)該使用防潮性能更好的聚丙烯材料。

那么那個(gè)汽車零件或者那個(gè)肥皂盒怎么樣？

有些聚合物在耐受日常化學(xué)品方面比其他聚合物更勝一籌，例如弱酸性洗滌劑、泳池氯氣和發(fā)動(dòng)機(jī)潤滑油。選擇合適的耐化學(xué)性線材對于 3D 打印部件在嚴(yán)苛環(huán)境下的使用壽命和安全性至關(guān)重要。本文，我們將探討不同類型 3D 打印線材的耐化學(xué)性，并探討哪一種最適合您的下一個(gè)項(xiàng)目。

什么是耐化學(xué)性？

3D 打印泳池配件需要耐化學(xué)品和紫外線（來源：Derrick Cassel via Printables）

一些聚合物絲對某些化學(xué)物質(zhì)具有很強(qiáng)的耐化學(xué)性，這意味著它們不會(huì)因接觸某些化學(xué)物質(zhì)而分解（腐蝕、溶解、膨脹等）。有些聚合物耐酸，有些耐溶劑，有些耐酒精和燃料。

雖然耗材的聚合物結(jié)構(gòu)和分子量會(huì)影響其耐化學(xué)性，但這些數(shù)據(jù)通常不會(huì)列在材料隨附的技術(shù)數(shù)據(jù)表中。您可能也不知道耗材中的各種添加劑會(huì)如何增強(qiáng)或削弱其耐化學(xué)性。其他影響聚合物耐化學(xué)性的因素包括高溫、暴露于化學(xué)品中的時(shí)間、機(jī)械應(yīng)力、濕度、氧氣暴露等等

遺憾的是，燈絲的技術(shù)數(shù)據(jù)表中通常沒有像抗沖擊性或機(jī)械強(qiáng)度那樣披露耐化學(xué)性的評分。因此，這些信息應(yīng)作為一般指導(dǎo)原則：用于水和溫和的家用化學(xué)品時(shí)，應(yīng)使用 PETG 或 ASA 等材料；用于燃料、油和更強(qiáng)的試劑時(shí)，應(yīng)使用尼龍或 PP 等工程塑料；而超高分子聚合物（PEEK、Ultem 等）則用于最極端的情況。

一、肥皂盒、浴室和廚房容器

廚房收納盒模型，由 Frosbe 通過 MakerWorld 制作（來源：Frosbe）

肥皂盒、廚房收納盒或浴室容器經(jīng)常接觸水、洗滌劑（通常為弱堿性），以及可能的清潔劑（漂白劑、醋等）。它們還會(huì)接觸溫水和潮濕的環(huán)境。

對于這些打印，您需要具有良好防潮性和輕微耐化學(xué)性的燈絲，例如 PETG、ASA 或聚丙烯。

PETG（聚對苯二甲酸乙二醇酯）對水和大多數(shù)溫和家用化學(xué)品具有極強(qiáng)的耐受性。它吸水率不高，并且耐受肥皂、弱酸和弱堿。它能耐受酒精或醋等常見清潔劑，但會(huì)受到丙酮或苯等強(qiáng)溶劑的侵蝕。它易于打印，并且在潮濕環(huán)境下的耐用性比 PLA 更好。

ASA（丙烯腈苯乙烯丙烯酸酯） 是浴室用品的理想選擇。它對水、清潔劑，甚至檸檬酸等弱酸均具有極佳的耐受性，即使長時(shí)間暴露在空氣中，其性能也幾乎不會(huì)發(fā)生變化。與ABS類似，ASA可以耐受肥皂和酒精，但應(yīng)避免接觸強(qiáng)溶劑（例如丙酮會(huì)破壞ASA）。ASA還具有抗紫外線的優(yōu)勢，適合在陽光充足的浴室或戶外使用。

Jamburgg 通過 Makerworld 制作的帶排水功能的蛤殼式肥皂盒模型（來源：Jamburgg）

不過，聚丙烯 (PP)或許是您的最佳選擇。它化學(xué)性質(zhì)極其惰性，并且由于幾乎可以耐受所有家用化學(xué)品，因此已在商用家用塑料產(chǎn)品中得到廣泛應(yīng)用。它不受水、堿性肥皂甚至漂白劑或酸性清潔劑的影響。PP 在潮濕環(huán)境下不會(huì)膨脹或降解。它的缺點(diǎn)是打印困難（翹曲和床面粘附問題）以及相對較低的耐熱性（在約 100°C 時(shí)會(huì)軟化），但對于肥皂盒來說，這通?？梢越邮堋?/span>

為什么不選擇 PLA？避免在潮濕或接觸化學(xué)物質(zhì)的情況下使用 PLA。PLA 耐化學(xué)性較差，長時(shí)間暴露在潮濕環(huán)境中會(huì)水解（分解）。它最初可能能吸水，但隨著時(shí)間的推移，PLA 皂盒會(huì)軟化或破裂。相比之下，PETG、ASA 或 PP 等材料在潮濕、肥皂環(huán)境中仍能保持完整性，而 PLA 在這些環(huán)境中會(huì)降解。

二、汽車配件及機(jī)械零件

Practical3D 通過 MakerWorld 制作的大眾斯柯達(dá)奧迪座椅模型漏斗（來源：Practical3D）

汽車和發(fā)動(dòng)機(jī)部件——排氣口、發(fā)動(dòng)機(jī)艙支架以及油箱蓋或漏斗——可能會(huì)接觸到燃料（汽油或柴油）、機(jī)油、冷卻液（乙二醇防凍液）、液壓油和油脂。引擎蓋下的部件也面臨高溫。

在這種情況下，化學(xué)物質(zhì)的暴露可能會(huì)很嚴(yán)重：汽油和柴油是有機(jī)溶劑，油和油脂可以慢慢滲透塑料，防凍劑（乙二醇）加上其他汽車護(hù)理化學(xué)品（脫脂劑、剎車油等）可能會(huì)對聚合物產(chǎn)生腐蝕作用。

對于汽車零件，工程級和高性能熱塑性塑料是您的最佳選擇。

Jesse 通過 Makerworld 制作的雪地摩托冰鉆支架模型（來源：Jesse）

尼龍（聚酰胺 PA6/PA12，而非 PA11） 廣泛用于功能性汽車印刷。它對油和汽油等碳?xì)浠衔镆约岸喾N有機(jī)溶劑具有良好的耐受性。事實(shí)上，尼龍不會(huì)受到丙酮或燃料的損害，因此非常適合用于制造燃油管路連接器或油箱蓋等部件。需要注意的是，尼龍會(huì)吸收水分（濕氣），這會(huì)隨著時(shí)間的推移降低其機(jī)械強(qiáng)度。不過，對于需要在中等溫度下處理油脂或燃料的發(fā)動(dòng)機(jī)部件，尼龍（尤其是碳纖維增強(qiáng)級以提高剛性）仍然是首選。

聚丙烯 (PP)在汽車領(lǐng)域表現(xiàn)出色。它是抵抗汽油、柴油、機(jī)油和發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻液的最佳材料之一。許多汽車油箱和電池盒實(shí)際上都是由 PP 制成的。它不會(huì)與脂肪族碳?xì)浠衔铮ㄈ剂系闹饕煞郑┌l(fā)生化學(xué)反應(yīng)。

PP 還能抵抗道路鹽和稀釋的電池酸液（硫酸）。對于可能接觸燃油或酸液的部件，例如液體容器、漏斗或清洗器，請使用 PP。PP 的局限性在于耐熱性：PP 的熱變形溫度（約 100 °C）在高溫發(fā)動(dòng)機(jī)艙內(nèi)可能處于臨界溫度，因此應(yīng)避免將其放置在發(fā)動(dòng)機(jī)或排氣管附近。

ASA，即丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物 (ABS)，適用于要求較低的汽車應(yīng)用（例如，車內(nèi)旋鈕、車外飾件、傳感器外殼）。它們耐水、耐冷卻液，并且耐溫和化學(xué)品。例如，ASA 打印部件在長時(shí)間暴露于水/乙二醇基防凍液甚至漂白劑后均未出現(xiàn)性能下降。它們可以輕松處理油性指紋和道路污垢。但是，請勿將 ABS 或 ASA 直接用于可能與燃料或強(qiáng)溶劑接觸的地方。此外，ABS 和 ASA 在 95~105 °C 左右開始軟化，因此安裝在發(fā)動(dòng)機(jī)缸體上的部件可能會(huì)變形。它們可用于制造汽車傳感器支架、保險(xiǎn)絲盒或裝飾性發(fā)動(dòng)機(jī)罩等。

TPU（熱塑性聚氨酯） 可用于制造柔性部件，例如墊圈、密封件或軟管。TPU 在耐化學(xué)性領(lǐng)域是一個(gè)令人驚喜的競爭者。某些 TPU 長絲對汽車液體具有極強(qiáng)的耐受性，并且能夠耐受水（甚至鹽水）、乙二醇基防凍液和燃料，且膨脹程度極小。TPU 的耐油和耐燃料性能已得到充分證實(shí)（聚氨酯常用于燃油軟管和密封件）。打印的 TPU 墊圈比打印的柔性 PLA 或 TPE 更能耐受汽油。只需確保 TPU 的耐熱等級足夠（有些材料可以間歇性地承受 100°C 的高溫）。TPU 是耐燃料 O 形圈、柔性聯(lián)軸器或減震電機(jī)支架的理想選擇。

對于高溫或極端環(huán)境的引擎蓋下部件，普通塑料難以勝任。在這種情況下，像 PEEK 或 PEI 這樣的材料能夠耐受高溫和化學(xué)侵蝕，適用于真正要求嚴(yán)苛的發(fā)動(dòng)機(jī)部件。

三、戶外和花園項(xiàng)目

McFlyFPV 通過 MakerWorld 推出的 Intex Bestway 插座適配器泳池清潔器吸力模型（來源：McFlyFPV）

戶外 3D 打印物品（例如花盆、噴頭、軟管接頭、氣象站外殼等）必須經(jīng)受水、紫外線照射，有時(shí)還可能接觸園藝化學(xué)品。這些化學(xué)品可能包括肥料（可能是弱腐蝕性或酸性鹽）、農(nóng)藥/殺蟲劑（有些是溶劑型）或泳池化學(xué)品，例如氯（一種強(qiáng)氧化劑）。此外，戶外部件會(huì)經(jīng)歷溫度波動(dòng)和天氣變化（雨、雪），這些都會(huì)加劇化學(xué)反應(yīng)。

ASA在戶外表現(xiàn)出色。它具有極強(qiáng)的耐水性和耐洗滌劑性，并且能夠耐受肥料中的弱酸/堿。更重要的是，ASA 在紫外線照射下仍能保持其韌性，而 ABS 則會(huì)脆化。對于可能受潮或接觸植物養(yǎng)料或溫和農(nóng)藥的噴頭組件、管件或園藝工具支架而言，ASA 是首選。ASA 的耐氯性適中——在含氯的泳池環(huán)境中不會(huì)立即開裂，但長時(shí)間接觸強(qiáng)氧化劑（含氯漂白劑）最終會(huì)導(dǎo)致任何苯乙烯基塑料降解。盡管如此，對于大多數(shù)戶外用途（雨水、土壤、陽光、肥料），ASA 仍然是可靠的選擇。

PamArt 通過 Makerworld 制作的旋轉(zhuǎn)噴水器模型（來源：PamArt）

PETG是另一種適合戶外使用的全能材料。它能輕松應(yīng)對水、酒精和弱化學(xué)品。例如，PETG 不受水或溫和清潔劑的影響，并且能夠耐受低濃度的多種鹽和酸。它常用于植物水培系統(tǒng)和戶外圍欄。然而，PETG 的抗紫外線能力有限（長時(shí)間暴露在紫外線下可能會(huì)變色或變脆），因此如果暴露在陽光下，ASA 可能是更好的選擇。對于存放在陰涼處或偶爾在戶外使用的部件，PETG 的耐化學(xué)性（以及易于打印的特性）使其成為一個(gè)不錯(cuò)的選擇。

聚乙烯 (PE) 或聚丙烯 (PP)具有高惰性，由于其耐化學(xué)性，常用于戶外塑料產(chǎn)品（水桶、花園家具）。PP 可以耐受稀釋的肥料、殺蟲劑或泳池化學(xué)品。它們不耐堿或酸，即使面對強(qiáng)烈的園藝化學(xué)品也不會(huì)腐蝕。如果您擁有可以處理這些材料的打印機(jī)或改裝件（它們密度低且易變形），PP 或 PE 部件（例如，定制的軟管接頭或花盆）將可以使用很長時(shí)間。PP 本身也具有很強(qiáng)的抗紫外線能力（優(yōu)于 ABS，但不如 ASA）。對于業(yè)余愛好者來說，PE 和 PP 的 3D 打印難度非常高——它們需要特定的打印床表面和外殼來防止變形。如果打印成功，它們制成的部件將具有注塑成型的戶外塑料的性能，能夠抵御濕氣和化學(xué)物質(zhì)的侵蝕。

對于特殊需求（例如經(jīng)常浸泡在含氯泳池中或暴露于強(qiáng)效農(nóng)用化學(xué)品的部件），請考慮使用PVDF（聚偏氟乙烯） 等工業(yè)材料（如有）——PVDF 幾乎不受腐蝕性化學(xué)品和紫外線的影響（它用于制造化學(xué)管道和屋頂）。PVDF 耗材適用于高端打印機(jī)，能夠抵抗腐蝕性強(qiáng)的酸、氯和氧化劑，而這些物質(zhì)會(huì)腐蝕普通塑料。

四、汽車零部件、油泵、航空航天

3D 打印無人機(jī)部件可能會(huì)接觸潤滑油、電機(jī)熱量和其他化學(xué)物質(zhì)（圖片：美國陸軍中士布列塔尼·康利）

當(dāng)標(biāo)準(zhǔn)塑料無法滿足需求時(shí)，工程師們會(huì)轉(zhuǎn)向高性能熱塑性塑料和工程級聚合物，它們具有卓越的耐化學(xué)性（通常還具有耐高溫性）。這些材料是高要求應(yīng)用領(lǐng)域中聚合物金字塔的頂端。雖然它們可能價(jià)格昂貴或打印難度較高，但它們能夠支持涉及腐蝕性環(huán)境、高溫環(huán)境或兩者兼而有之的項(xiàng)目。

PEEK（聚醚醚酮） 通常被認(rèn)為是性能卓越的3D打印耗材。它具有卓越的耐化學(xué)性和熱穩(wěn)定性，即使暴露于會(huì)導(dǎo)致其他塑料變形的腐蝕性化學(xué)品和高溫下，也能保持其性能。PEEK能夠耐受酸、堿、溶劑和油類，且影響極小——只有強(qiáng)氧化劑（如發(fā)煙硝酸）或長時(shí)間接觸沸騰的濃縮試劑才會(huì)對其產(chǎn)生影響。這種耗材需要工業(yè)打印機(jī)（擠出溫度約400°C，加熱室），但它可以生產(chǎn)航空航天和醫(yī)療領(lǐng)域中使用的部件，而其他塑料則無法在這些領(lǐng)域生存。如果您需要3D打印組件，例如酸性溫泉泵或燃燒室附近的發(fā)動(dòng)機(jī)部件，那么PEEK幾乎可以勝任。

在尖端應(yīng)用領(lǐng)域（化學(xué)反應(yīng)器、油氣工業(yè)部件等），新型專用線材也正在涌現(xiàn)。例如，PPS（聚苯硫醚） 等材料或?qū)Ｓ泄不煳锟梢蕴峁┍萈EEK更優(yōu)異的化學(xué)惰性，并可在高端設(shè)備上打印。這些高性能選項(xiàng)能夠通過3D打印部件（這些部件曾經(jīng)需要加工PTFE或模制部件）來降低成本，同時(shí)還能自信地應(yīng)對腐蝕性環(huán)境。

機(jī)油和擋風(fēng)玻璃清洗液加注漏斗支架，由 Code72 通過 MakerWorld 提供（來源：Code72）

PEI（聚醚酰亞胺，例如Ultem） 是另一種耐高溫?zé)崴苄运芰?。PEI比PEEK（噴嘴溫度約350°C）打印起來略微容易，并且具有出色的耐化學(xué)性。它耐酸、醇、油等，但長時(shí)間暴露在強(qiáng)堿和酮類物質(zhì)中可能會(huì)腐蝕（請務(wù)必檢查具體的耗材）。PEI通常用于可滅菌醫(yī)療器械和飛機(jī)部件，因此非常適合用于接觸化學(xué)物質(zhì)且高溫（工作溫度高達(dá)約170°C）的部件。

PVDF常用于化學(xué)罐和管道的內(nèi)襯。在 3D 打印中，如果能獲得 PVDF 線材，它就是那些必須耐受氯、溴、強(qiáng)氧化性酸或溶劑混合物（甚至?xí)茐哪猃埢?ABS）的部件的首選。但 PVDF 的缺點(diǎn)是打印溫度較高，操作起來比較棘手。

五、實(shí)驗(yàn)室和化學(xué)品處理部件

任何化學(xué)制品的持有者最終都會(huì)接觸到化學(xué)物質(zhì)，所以要知道什么會(huì)與什么發(fā)生反應(yīng)（來源：s5862140 & Sunnyallday

有些項(xiàng)目需要直接接觸實(shí)驗(yàn)室試劑或工業(yè)化學(xué)品，例如高中化學(xué)課上的漏斗、燒杯架和傳感器探頭。這些應(yīng)用可能會(huì)使打印部件暴露于強(qiáng)酸（如鹽酸或硫酸）、強(qiáng)堿（如氫氧化鈉/堿液或氨水）或腐蝕性溶劑（丙酮、甲苯、乙醇等）。

如前所述，聚丙烯是實(shí)驗(yàn)室的首選材料，因?yàn)樗苣褪芏喾N化學(xué)物質(zhì)。因此，許多實(shí)驗(yàn)室瓶子和容器都采用聚丙烯制成。聚丙烯可以耐受強(qiáng)酸強(qiáng)堿（在典型濃度下，它不懼鹽酸、硫酸或氫氧化鈉）。它還能耐受多種溶劑（酒精、丙酮等），但強(qiáng)氧化劑（如濃硝酸或鉻酸）會(huì)隨著時(shí)間的推移對其產(chǎn)生腐蝕。如果您需要打印一個(gè)用于酸堿的燒杯，或者一個(gè)用于堿性清洗槽的固定裝置，那么如果您能打印出所需的形狀，聚丙烯是理想的選擇。它的化學(xué)惰性涵蓋了除最強(qiáng)氧化劑之外的大多數(shù)試劑。

Brighton3D Forge 通過 MakerWorld 制作的化學(xué)實(shí)驗(yàn)室溶液燒杯標(biāo)簽（來源：Brighton3D Forge）

PVC（聚氯乙烯）是另一種很少用于3D打印的塑料，但它確實(shí)存在。它對無機(jī)酸（鹽酸和硫酸）、堿（氫氧化鈉）、碳?xì)浠衔铮ㄆ秃筒裼停┮约叭軇ù?、酮和酯）具有?yōu)異的耐受性。盡管PVC在最終的3D打印部件中發(fā)揮了重要作用，但目前市場上通常只找到一個(gè)PVC線材品牌：Fillamentum的Vinyl 303。為什么？因?yàn)榕欧?。使用PVC時(shí)，最好佩戴口罩和防護(hù)手套，穿上打印完成后脫下清洗的實(shí)驗(yàn)服，并在打印后用肥皂清洗暴露的皮膚。

PC可承受中等程度的化學(xué)腐蝕，并且耐水和酒精。它的優(yōu)點(diǎn)是透明，非常適合用作實(shí)驗(yàn)室器具。然而，PC 對許多溶劑和強(qiáng)堿的耐受性較差——當(dāng)暴露于高 pH 值的清潔劑或某些化學(xué)品時(shí)，可能會(huì)發(fā)生應(yīng)力開裂。

正如我們上文所述， PPS是一種高性能熱塑性塑料，具有極強(qiáng)的耐化學(xué)性；它常被提及在 200°C 以下的任何溶劑中均不溶解。目前市面上有 PPS 耗材（通常需要約 280°C 的高溫才能打?。?。PPS 幾乎比任何普通塑料都能更好地耐受刺激性化學(xué)物質(zhì)，甚至是高溫強(qiáng)酸或強(qiáng)堿。如果您正在設(shè)計(jì)像熱酸浴裝置或腐蝕性化學(xué)泵組件這樣的部件，PPS 值得考慮，因?yàn)樗軌虻钟?PP 可能失效的挑戰(zhàn)。

對于任何關(guān)鍵的實(shí)驗(yàn)室應(yīng)用，請務(wù)必查閱特定聚合物和試劑的化學(xué)兼容性圖表。每種材料都有其局限性——例如，ABS 可以承受 10% 的鹽酸，但無法承受 100% 的丙酮。如果可能，最好測試一下打印的樣品。

編譯整理：ALL3DP