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四氢呋喃可用于溶解 PLA 并将 PLA 物体粘在一起吗?

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它在空气中储存时会形成高度爆炸性的过氧化物。

好吧,与其他可能都非常危险的可能的溶剂相比,这似乎是可以接受的。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。

就我个人而言,我要么使用环氧树脂(因为 PLA 中有很多微孔)或“3D 笔”来挤出一点液体 PLA 并粘合零件,有点像热胶枪。
我很好奇它的效果如何,但在我能找到它出售的几个地方,它相当昂贵。 100 毫升的价格从 70 美元到超过 100 美元不等(我能找到的最便宜的数量),尽管价格上涨的速度几乎没有数量增加那么快。价格取决于干燥处理的仔细程度以及经过何种防腐处理。最后,仅仅因为致死剂量与丙酮相当,并不意味着其总体上与丙酮一样温和。
我不认为我会称 THF“不是特别危险”。来自 [MSDS 的“储存”部分](https://lakeland.edu/PDFs/MSDS/1268/Tetrahydrofuran%20(Fisher).pdf):“在正常储存条件下,过氧化化合物会形成并积累过氧化物,受热或冲击时可能会爆炸。当过氧化物水平通过蒸馏或蒸发浓缩时,这种材料最危险。切勿将 THF 蒸馏至干。应避免的条件:光、火源、湿气、过热、蒸发至接近干燥,密闭空间。”

2个回答

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]

我会做更多的研究,但到目前为止,我可以肯定的是,THF 溶解 PLA 的效果比丙酮溶解 ABS 的效果要好得多。因此,与我所见过的相比,它非常有效。不过,也有点恶心。仅仅几分钟的时间就会导致恶心和头痛。建议采取预防措施!

根据 Shuichi Sato、Daiki Gondo、Takayuki Wada、Shinji Kanehashi 和 Kazukiyo Nagai: 《应用聚合物科学杂志》第 129 卷第 3 期(2013 年)中各种液体有机溶剂对溶剂诱导的无定形聚(乳酸)薄膜结晶的影响, p1607-1617 来源,四氢呋喃被归类为 PLA 的溶剂。第 1608 页上的具体条目:

 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)、分子间偶极分子间力 (dp) 和分子间氢键 (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 是总的汉森溶解度参数 - 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

替代品

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,但它的蒸气压只有其一半左右(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),众所周知,它可以充当胶水并在暴露时间后软化 PLA,但根据经验,它无法平滑它。它最容易获得(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、蒸汽平滑和刷涂表面平滑剂,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在合理的时间内没有1热活化,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。

我查看的第一个 MSDS 列出了基于毒性的最大允许暴露水平 200 ppm,不到最低爆炸水平的 1%。如果您从毒性的角度安全地使用 THF,它就不会爆炸。 (另一方面,存储仍然是一个问题。)
@Mark 超过毒性剂量并没有您建议的那么有用。如果你把一些放在瓶子里,没有人关心溶剂上方的气隙是否含有有毒水平的 THF 蒸气,因为你不会把头伸进瓶子里。但是,如果气隙中含有爆炸性水平的 THF 蒸气,就会出现大问题。这不仅仅是存储:大多数印刷品都是多孔的,会吸收你用来完成它们的任何东西的蒸汽。零件内部最终会出现多少浓度的 THF?
丙酮根本不溶解PLA。爆炸风险是一个复杂的问题。通常,烧瓶内部不包含爆炸性气体混合物,因为氧分子最终会进入由 THF 自然形成的过氧化物化合物中。然而,这种化合物本身就具有爆炸性。
@TomášZato 我已经阅读了这篇论文。丙酮能够溶解他们在设置中测试的薄膜,THF 也是如此。来自论文:*溶解度测试在 35+-1°C 下进行了 24 小时。*,这意味着两者都是*溶剂,但都不是*好*。您可以使用上述任何一种溶剂来削弱表面层并允许交叉粘合 - 请阅读“合理的时间”这个词,它指的是相当缓慢的过程。
@DanHulme,再次参考MSDS,瓶子顶部的空气空间也不会爆炸:THF的蒸气压相当高,粗略估计大约为15% THF .爆炸上限是 11.9%,所以有 * 太多 * THF 爆炸。同样,高蒸气压意味着成品零件不会有足够的 THF 被困住,不会成为问题:它会迅速逃逸到更大的大气中并被稀释到爆炸下限以下。 THF 是危险的,但不是因为您关注的原因。
忽略了丙烯-1,2-碳酸酯,为此添加了 dt=**27.2** 并相对化了一些。
那是 [苯是已知的致癌物](https://en.wikipedia.org/wiki/Benzene#Health_effects) 还是 [石油醚](https://en.wikipedia.org/wiki/Petroleum_ether) 中的苯?
@AndrewMorton 苯在与甲苯相关的非极性芳烃中。是的,令人讨厌的致癌物质。它也在燃料中

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