导读：尼龙是一种聚酰胺（PA）合成聚合物，在增材制造中，它可以以长丝的形式（PA6）用于FDM3D打印技术，也可以以粉末形式（PA11和PA12）用于SLS选择性激光烧结或惠普的MultiJetFusion等技术。
与PLA或者光敏树脂等材料相比，尼龙打印件具有较强的韧性和强度，在3D打印行业中是一种使用率很高的材料，但它也存在一些争议。比如聚酰胺的成分、材料的可回收性和可重复使用的程度，以及制造过程中的气体排放。此外，环保问题是如今所有公司都在考虑和必须考虑的一个方面。
△3D打印用的尼龙长丝，图源：eSUN易生
为了更好地了解尼龙材料在3D打印行业中的作用，以及它的碳足迹，本文将分析粉末和长丝两种形式的尼龙材料的特点和性能。
那么，PA6长丝是如何打印的？PA11和PA12有什么不同？3D打印行业在尼龙的使用和可持续性方面的情况如何，是否有可行的替代品？本期文章将为所有这些提供答案，以便更多地了解这种材料的可持续性以及制造业的发展方向。
△尼龙粉末3D打印件
PA6—一种使用条件苛刻的3D打印长丝
PA6长丝是一种半结晶的热塑性聚合物，是全球使用最广泛的聚酰胺之一。PA6的熔点为℃，由于其良好的性能/成本比，被广泛用于各种应用。虽然它传统上被用于工业制造，但由于优异的机械性能和创造高性能部件的能力，它已逐渐在3D打印领域得到普及。此外，与PLA或ABS等标准塑料相比，PA6是一种更难3D打印的材料。它的工作温度范围是-°C，所以必须确保有一个合适的工作环境，以保证它不会收缩。
尼龙的来源与其他类型的聚酰胺不同，它是通过开环聚合形成的，即通过许多聚合物合成的路线之一。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）聚合物中一个比较的特殊案例。在分析PA6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。
△PA6尼龙耗材PolyMideCoPA打印零件，图片来源：Polymaker
PA11和PA12的组成以及对环境的影响
在化学方面，PA11和12非常相似，尽管它们在聚合物的主链上只相差一个碳原子。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，从而形成了不一样的物质。除此之外，用于3D打印的聚酰胺粉末之间的主要区别在于其来源。PA11是一种半结晶聚合物，它是由"绿色"原料生成的，其合成过程比PA12更接近于PA6。这种类型的尼龙是生物基的，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。就其应用而言，PA11主要应用在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。也就是说，在侵蚀性环境和暴露在这些条件下的功能原型部件中。
△可持续的蓖麻籽，可用于生产PA11，图源：Stratasys
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。正如我们已经提到的，由于其出色的机械性能，使它成为这类专业领域中关键材料。
Sculpteo网站在提及PA11HP材料时，说明了这两种聚酰胺之间的差距。该网站指出："我们的PA11HP是基于%的可再生生物质资源。从蓖麻植物蓖麻籽中提取制成油，然后，油料被转化为单体（11-氨基十一烷酸），最后被聚合成PA11。这种PA11材料是PA12的可持续替代品，而且可以用于制造接触皮肤的部件"。这表明，就可持续性而言，PA11应该是首先转型的生物塑料，尽管还需要考虑到最终3D打印部件的应用。
△SLS激光烧结PA，照片来源：Formlabs
鉴于这两种PA的特性，生物塑料乍一看似乎是传统塑料的更好替代品，因为它部分由可再生资源制成，并且可以进行生物降解。话虽如此，考虑到尼龙的特性，我们还是需要