尼龙类材料能够担负起3D打印的环保大旗么？

尼龙是一种属于聚酰胺（PA）组的合成聚合物，是聚酰胺纤维（锦纶）的通俗称呼。在3D打印中尼龙也是常用的一种的材料，有用于FDM 3D打印工艺的线材（PA6），还有用于选择性激光烧结（SLS）或粘合剂喷射（MJF）的粉末（PA11和PA12）。

虽然尼龙在3D打印行业中是一种使用率很高的材料，而且有不错的性能，但是在环保性方面则不是很理想。

01. PA6

PA6线材是一种半结晶的热塑性聚合物，是全世界使用最广泛的尼龙之一。PA6的熔点为220℃，多种传统工艺都可以进行加工，而且由于其良好的性能和成本比，被广泛用于各种领域。近年来还逐渐在3D打印领域得到普及。与PLA或ABS等标准塑料相比，PA6是一种更难进行3D打印的材料。它的工作温度范围是250-270°C，所以必须确保有一个合适的工作环境，以便它不会收缩。

PA6是通过开环聚合形成的，即通过许多聚合物的合成路线之一。这使它成为缩合（整个单体分子成为聚合物的一部分）和加成（单体分子成为聚合物的一部分时失去一部分）聚合物之间比较的一个特殊案例。在分析聚酰胺6的环境影响并向更可持续的材料发展时，必须考虑到两个重要方面。首先是用于获得该材料的生产过程，其次是该转换过程中涉及的原材料；两者都将确定这种聚酰胺的碳足迹。

02. PA11和PA12

在化学方面，PA11和PA12非常相似，它们只在主链上相差一个碳原子。然而，这一个原子在聚合物的组织方式上产生了巨大的差异。PA11是一种半结晶的是生物基的聚合物，即它是由来自植物衍生物的可再生原料生产的，主要是蓖麻油。主要应用于需要良好的耐化学性、灵活性、低渗透性和尺寸稳定性的地方。

PA12是一种精细的合成粉末，一般从石油中提取。它的基本特性是由聚酰胺本身的化学结构，以及添加到成分中的添加剂或纤维所赋予的。它最重要的特性是对化学制剂、环境条件和冲击的高度抵抗力，以及低吸水性、高加工性，最后是良好的耐磨性和滑动性。在其主要应用中，这种塑料被用于先进工业，如汽车或航空业。

为了实现环保，菲赛普S3公司基于生物物资研发出了生物尼龙PA11 HP。“我们的PA11 HP是基于100%的可再生生物质资源生产的。我们从蓖麻植物中提取了蓖麻籽，再制成油。然后，将油转化为单体（11-氨基十一烷酸），最后被聚合成PA11 HP。它可以用来作为PA11和PA12的替代品。” 设计主管努诺-内维斯（Nuno Neves）介绍道。

乍一看生物基尼龙比石油基尼龙更环保，不过内维斯表示：“为了确定生物尼龙与传统尼龙相比是否对环境更有利，我们必须考虑两种尼龙整个生命周期中的几个因素，包括生产、温室气体排放和回收机会等。经过严格的测试才能得出结论，而不是随便扛起环保的旗帜。”

与其他合成塑料一样，尼龙不是一种可以被环境降解的材料。因此，处理塑料最好的方式就是回收，将其转化。但是目前很多城市都没有处理生物塑料的设备，比如PA11，这就导致目前生物塑料很难回收。再考虑到生物塑料能够降解，因此目前大部分的生物塑料最终被填埋，并产生甲烷，这种温室气体比二氧化碳强23倍，这将比传统塑料造成更大的臭氧消耗。

在3D打印领域，SLS 3D打印有一个关键优势。打印时无需额外的支撑，部件周围的粉末可以起到支撑作用，而高达70%的未烧结粉末可以被重新用于未来的打印。比FDM工艺更节约材料。

很明显，制造业中使用的所有材料都会对环境产生一些影响，无论是通过气体的排放还是通过部件的可回收程度。从长远来看，生物基尼龙会比石油基尼龙更为环保。