Является ли тетрагидрофуран пригодным для растворения PLA и склеивания объектов PLA вместе?

Согласно Википедии, тетрагидрофуран растворяет PLA. Это также, по-видимому, растворяет ПЭТ.

ТГФ считается относительно нетоксичным растворителем, при этом средняя летальная доза (LD50) сопоставима с таковой для ацетона.

Википедия далее утверждает, что это не особенно опасно, если вы держите его подальше от циркуляции воздуха, чтобы он не образовывал перекиси.

Одна из опасностей, которую представляет ТГФ, вытекает из его склонности к образованию взрывоопасных пероксидов при хранении в воздухе.

Так что это кажется приемлемым по сравнению с другими возможными растворителями, которые все до смешного опасны. Рассматриваемый вопрос теперь носит практический характер:

  • Является ли тетрагудрофуран на самом деле жизнеспособной заменой ацетону, который работает только с АБС?

Я спрашиваю, потому что тот факт, что он растворяет PLA, на самом деле вовсе не означает, что он будет хорошо работать. Это может повредить структуру PLA, быть более токсичным, чем говорится в Википедии, или плохо высыхать.

, 👍6

Обсуждение

Лично я бы либо использовал эпоксидную смолу (так как в ПЛА много микровоидов), либо "3D-ручку", чтобы выдавить немного жидкого ПЛА и склеить детали, что-то вроде пистолета для горячего клея., @Carl Witthoft

Мне было любопытно, насколько хорошо он работает, но в паре мест, где я смог найти его для продажи, он был довольно дорогим. Цены варьировались от 70 до более чем 100 долларов США за 100 мл (самое дешевое, что я смог найти в любом количестве), хотя цена не росла почти так же быстро, как росло количество. Цена зависела от того, насколько тщательно он был обработан для сушки и какие у него были консерванты. И последнее, только потому, что смертельная доза сравнима с ацетоном, это не означает, что она в целом так же безвредна, как ацетон., @T. M.

Я не думаю, что назвал бы это "не особенно опасным". Из [раздела "хранилище" MSDS](https://lakeland.edu/PDFs/MSDS/1268/Tetrahydrofuran%20(Fisher).pdf): "При нормальных условиях хранения пероксидируемые соединения могут образовывать и накапливать пероксиды, которые могут взорваться при воздействии тепла или удара. Этот материал наиболее опасен, когда уровни перекиси концентрируются путем дистилляции или испарения. ТГФ никогда не следует перегонять до сухости. Условия, которых следует избегать: Свет, источники воспламенения, влага, избыточное тепло, испарение почти до сухости, замкнутые пространства"., @Mark


2 ответа


-1

Из того, что я прочитал, ТГФ не очень эффективен, похоже, что дихлорметан или DCM на самом деле являются лучшим растворителем. К сожалению, у меня нет личного опыта ни с тем, ни с другим.

Однако это довольно неприятно, так как LD50 составляет всего 0,5-5 г/кг[1][2].


,

Я собираюсь провести дополнительные исследования, но пока я могу с уверенностью сказать, что THF растворяет PLA намного лучше, чем то, как ацетон растворяет ABS. Так что это суперэффективно по сравнению с тем, что я когда-либо видел. Однако это также довольно неприятно. Всего несколько минут работы с ним привели к тошноте и головной боли. Рекомендуется соблюдать меры предосторожности!, @Tomáš Zato - Reinstate Monica


4

По словам Сюити Сато, дайки Гондо, Такаюки ВАДА Синдзи Kanehashi & Kazukiyo Нагаи: влияние различных жидкие органические растворители растворитель‐индуцированной кристаллизации аморфного Поли(молочная кислота) фильм в журнал прикладной науке о полимерах, объем 129 выпуск 3 (2013), p1607-1617источник, Тетрагидрофуран классифицируется как растворитель для PLA. Конкретная запись на странице 1608:

Group  Solvent          Solvent type    dd   dp   dh   dt   Result
Ether  Tetrahydrofuran  Polar aprotic  16.8  5.7  8   19.4  soluble

Значения dd dp dh и dt описаны на странице 1607:

Влияние 60 жидких органических растворителей на PLA систематически исследуется с использованием параметра растворимости Хансена (HSP). HSP является одним из методов оцифровки для анализа взаимодействия полимерных материалов с органическими растворителями. При анализе HSP все растворители имеют три параметра: энергия дисперсионных связей между молекулами (dd), дипольная межмолекулярная сила между молекулами (dp) и водородные связи между молекулами (dh). Все растворители характеризовались точкой в трехмерной структуре , в которой dd, dp и dh нанесены на три взаимно перпендикулярные оси. Как правило, если значения HSP различных органических растворителей близки к значениям HSP данного полимера, растворитель считается совместимым с полимерным материалом.

Коэффициент dt является общим параметром растворимости Хансена - чем он больше, тем лучше растворитель.

19.4 является довольно хорошим растворителем, но чрезвычайно взрывоопасным: в воздухе 20000 частей на миллион (2%) являются взрывоопасными, и, следовательно, допустимая концентрация в районе составляет 2000 частей на миллион.

Альтернативы

Аналогичным мощным растворителем был бы бензол (dt = 18,6), который более легкодоступен и менее взрывоопасен, но более смертоносен (пары 10000-20000 частей на миллион) и имеет допустимую концентрацию 500 частей на миллион. Источник

Этилацетат также является растворителем (dt = 18,2) и более доступен. Он взрывоопасен в той же концентрации,что и источник тетрагидрофурана, но имеет лишь около половины давления паров (источник 73 мм рт.ст. против источника 132 мм рт. ст.), поэтому может храниться более безопасно и менее агрессивен для организма. Иногда он используется для разглаживания PLA с помощьюисточника паровой камерыи продается только по цене около 90 евро/л за чистый материал, а также используется в некоторых средствах для снятия лака для ногтей, смешанных в безопасной смеси.

Ацетон классифицируется как лучший растворитель (dt = 20,1), и известно, что он действует как клей и размягчает PLA с некоторым временем выдержки, но, судя по опыту, он не может его разгладить. Он доступен наиболее легко (жидкость для снятия лака и в магазине товаров для дома) и является наименее смертоносным вариантом.

Пропилен-1,2-карбонат классифицируется как растворитель и намного лучше справляется с этим при dt = 27,2. Он был использован в качестве альтернативыисточнику этилацетата, и его MSDS является довольно щадящимисточником. Он поставляется по цене 130 евро/л за химическую жидкость.

Заключение

Тетрагидрофуран не является жизнеспособной заменой из-за его взрывоопасных свойств. Это не является улучшением по сравнению с бензолом, который, по крайней мере, можно безопасно хранить.

Используя ацетон в качестве эталона, тетрагидрофуран не должен разглаживать поверхность в паровой камере, так как он является худшим растворителем, чем ацетон. Размягчение и растворение предметов также должно занимать больше времени, чем раствор ацетона, но нагретая ванна или покрытие ею поверхности могут помочь увеличить необходимое время экспозиции.

Тем не менее, было заявлено, что его сопоставимый этилацетат успешно используется в качестве средства для очистки, сглаживания пара и чистки поверхности, и его можно использовать лучше, повышая растворимость путем нагрева, что может быть намного безопаснее с этилацетатом, чем с ТГФ. При правильной химической смеси проблема ее хранения также может быть решена.

Лучшей альтернативой является пропилен-1,2-карбонат, который является лучшим растворителем и гораздо менее опасным.

tl;dr: Нет, тетрагидрофуран не способен растворять PLA за разумное время1 без тепловой активации и обладает худшими характеристиками, чем ацетон. Возможно, его можно было бы использовать для сварки деталей, но дихлорметан был бы более эффективным.


1 - Сато, Гондо и др. в вышеупомянутой статье: Тесты на растворимость проводились в течение 24 ч при температуре 35+-1 °C. это означает, что мы имеем дело с длительным воздействием тонкой пленки огромным количеством растворителя. насколько тонкая пленка? Очень тонкие: Пленки PLA были получены путем наливания 2 мас. % раствора дихлорметана в стеклянную чашку Петри с плоским дном в стеклянном сосуде колоколообразного типа и сушки при атмосферном давлении при комнатной температуре. Каждому растворителю было позволено испариться в течение 48 ч. Высушенные пленки PLA затем подвергали термической обработке под вакуумом в течение 48 ч при температуре 70 °C для удаления остаточного растворителя и получения аморфных пленок PLA. Затем термически обработанные пленки PLA охлаждали при комнатной температуре под атмосферным давлением.

,

В первых MSDS, которые я просмотрел, был указан максимально допустимый уровень воздействия, основанный на токсичности, 200 частей на миллион, что составляет менее 1% от минимального уровня взрывчатого вещества. Если вы используете ТГФ безопасно с точки зрения токсичности, он не взорвется. (Хранение, с другой стороны, все еще является проблемой.), @Mark

@Марк, превышающий токсичную дозу, не помогает так сильно, как вы предполагаете. Если вы положите немного в бутылку, никого не волнует, содержит ли воздушный зазор над растворителем токсичный уровень паров ТГФ, потому что вы не засовываете голову в бутылку. Но если в воздушном зазоре содержится взрывоопасный уровень паров ТГФ, у вас возникает большая проблема. Это не просто хранение: большинство отпечатков пористые и впитывают пары всего, что вы используете для их отделки. Какая концентрация ТГФ окажется внутри детали?, @Dan Hulme

Ацетон вообще не растворяет PLA. Риск взрыва-сложный вопрос. Как правило, внутренняя часть колбы не содержит взрывоопасной смеси газа, потому что молекулы кислорода попадают в пероксидное соединение, которое естественным образом образуется из ТГФ. Однако это соединение само по себе довольно взрывоопасно., @Tomáš Zato - Reinstate Monica

@TomášZato Я прочитал статью. Ацетон способен растворять пленку, которую они тестировали в установке, как и ТГФ. из статьи: *Тесты на растворимость проводились в течение 24 ч при 35+-1 °C.*, что означает, что оба *являются* растворителем, но ни один из них не является *хорошим*. Вы можете использовать любой из упомянутых растворителей, чтобы ослабить поверхностный слой и обеспечить перекрестное склеивание - прочитайте слово "разумное время", которое относится к довольно медленному процессу., @Trish

@DanHulme, снова ссылаясь на MSDS, в воздушном пространстве в верхней части бутылки также не будет взрывоопасного уровня: давление паров ТГФ довольно высокое, и, по приблизительным оценкам, оно составит около 15% ТГФ. Верхний предел взрывчатого вещества составляет 11,9%, так что для взрыва *слишком много* ТГФ. Аналогично, это высокое давление пара означает, что готовая деталь не будет иметь достаточного количества захваченного ТГФ, чтобы стать проблемой: он быстро уйдет в более плотную атмосферу и будет разбавлен ниже нижнего предела взрываемости. ТГФ опасен, но не по тем причинам, на которых вы фокусируетесь., @Mark

Пропустив пропилен-1,2-карбонат, добавили для этого dt=**27.2** и немного релятивизировал., @Trish

Является ли это [бензол известным канцерогеном](https://en.wikipedia.org/wiki/Benzene#Health_effects) или бензин, как в [петролейном эфире](https://en.wikipedia.org/wiki/Petroleum_ether)?, @Andrew Morton

@AndrewMorton Бензол как неполярный ароматический углеводород, связанный с толуолом. Да, мерзкая, канцерогенная дрянь. Он также находится в топливе, @Trish