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3D打印的水溶性支撐材料PVA樹脂的介紹

（一） 為什么3D打印需要水溶性的支撐材料？

FDM快速成型機(jī)（熔融噴絲型）采用單、雙噴頭的深層分析

眾所周知FDM（3D打印的一種）快速成型機(jī)（熔融噴絲型）在制作過程中需要有支撐結(jié)構(gòu)，快速成型技術(shù)中關(guān)于支撐技術(shù)的難點(diǎn)和技術(shù)核心是如何讓支撐結(jié)構(gòu)能夠支撐住工件、同時又能把支撐結(jié)構(gòu)很容易地從工件上剝離出去。

目前解決這個難題的方法有兩個：一、工件和支撐采用不同的材料，支撐材料為水溶性的，把帶有支撐結(jié)構(gòu)的工件放在專用的液體中，可以將支撐結(jié)構(gòu)融化掉。這樣以來，就必須有兩個噴頭，一個噴頭噴出工件的材料，一個噴頭噴出水溶性的支撐材料，這就是所說的雙噴頭FDM快速成型機(jī)。目前美國STRATSYS公司的FDM快速成型機(jī)就是采用的水溶性支撐雙噴頭技術(shù)；國內(nèi)的也有采用雙噴頭技術(shù)的，但是和美國STRATSYS公司不同的是所采用的支撐材料不是水溶性材料，所以支撐分離性要差一些。二、通過優(yōu)化支撐接觸部的微狀結(jié)構(gòu)、支撐部的比例和材料的性能，如同SLA光固化快速成型技術(shù)一樣，工件和支撐采用同一材料，這種支撐技術(shù)只需要一個噴頭就可以了，這就是所說的單噴頭技術(shù)FDM快速成型機(jī)。所以，無論單噴頭技術(shù)還是雙噴頭技術(shù)，其核心需要解決的是支撐的分離問題，只要能良好的解決分離問題，采用單、雙噴頭都是可以的，比較單噴頭技術(shù)和雙噴頭技術(shù)，還是各有優(yōu)缺點(diǎn)：一、雙噴頭水溶性支撐技術(shù)，其優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)內(nèi)腔的支撐比較容易去除，缺點(diǎn)是雙噴頭定位精度差、維護(hù)復(fù)雜、故障率高。二、單噴頭支撐技術(shù)，其優(yōu)點(diǎn)是精度高、維護(hù)簡單，缺點(diǎn)是內(nèi)腔部分支撐不易去除。

（二）常用的水溶性支撐材料聚乙烯醇（PVA）是什么？

聚乙烯醇（PVA）是一種用途廣泛的水溶性高分子聚合物，其性能介于塑料和橡膠之間。

水溶性機(jī)理：聚乙烯醇是人們最熟悉的水溶性高分子，它是白色、粉末狀樹脂，由聚醋酸乙烯水解而得。其結(jié)構(gòu)式為：

由于分子鏈上含有大量側(cè)基———羥基，聚乙烯醇具有良好的水溶性。

性質(zhì)

聚乙烯醇是一種白色粉末狀、片狀或絮狀固體，玻璃轉(zhuǎn)化溫度60～85°C。聚乙烯醇含有許多醇基，具有極性，且可與水形成氫鍵，故能溶于極性的水；聚乙烯醇也可溶于熱的含羥基溶劑如甘油、苯酚等，不溶于甲醇、苯、丙酮、汽油等一般有機(jī)溶劑。

按聚合度可分為超高聚合度（分子量25～30萬）、高聚合度（分子量17～22萬），中聚合度（分子量12～15萬）和低聚合度（分子量2.5～3.5萬）。醇解度一般有完全醇解（醇解度98～100％）、部分醇解（醇解度87～89％）和醇解度78％三種。產(chǎn)品牌號中一般將聚合度的千、百位數(shù)字放在前面，醇解度放在后面，例如聚乙烯醇17-99即表示聚合度為1700，醇解度為99％。

制取

乙烯醇單體不穩(wěn)定。聚乙烯醇不能從單體乙烯醇制備，只能通過聚醋酸乙烯酯部分或全部水解制取。具體過程為聚醋酸乙烯酯在堿作用下與甲醇反應(yīng)制得。

用途

用途非常廣泛，可用作漿料、涂料、黏著劑（例如透明膠水）、穩(wěn)定劑、分散劑、乳化劑、增厚劑、感光劑和填充材料等。

毒性

無毒，對皮膚無刺激作用，不會引起皮膚過敏，但粉塵對眼部有刺激作用。吸入、攝入或經(jīng)皮膚吸收后對身體有害.

注意：封面圖片來自深圳光華偉業(yè)，PVA配圖來自日本可樂麗，純屬介紹知識，并不用于商業(yè)用途

附公司介紹：

深圳市光華偉業(yè)實(shí)業(yè)有限公司：自2007年開始從事3D打印材料的研制，現(xiàn)已成功開發(fā)出PLA、ABS、PVA（水溶性支撐材料）、PC、HIPS、導(dǎo)電和尼龍等各類3D打印耗材。我們擁有自主開發(fā)的專業(yè)生產(chǎn)線，擁有自主知識產(chǎn)權(quán)的配方。產(chǎn)品強(qiáng)度高，韌性好，線徑精準(zhǔn)，色澤均勻，熔點(diǎn)穩(wěn)定。

可樂麗：波瓦爾樹脂是可樂麗在全球率先實(shí)現(xiàn)工業(yè)化的功能性樹脂，也是可樂麗集團(tuán)的核心產(chǎn)品之一。在日本、德國、新加坡建立了該產(chǎn)品的三極生產(chǎn)體制，占有世界最大的市場份額。

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