適用于FDM的聚碳酸酯材料研究.pdf

1、隨著世界范圍內(nèi)掀起振興制造業(yè)的浪潮，傳統(tǒng)的減材制造已逐漸不能滿足現(xiàn)代制造業(yè)智能、快速、高精度的要求。增材制造技術(shù)作為一種前沿性的先進(jìn)制造技術(shù)，在這種背景下獲得迅速發(fā)展。材料的開(kāi)發(fā)是3D打印技術(shù)的基礎(chǔ)和關(guān)鍵所在，不斷研發(fā)適用于3D打印技術(shù)的新型材料及改善現(xiàn)有材料的性能，才能拓展3D打印技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域，滿足更高的應(yīng)用需求。FDM技術(shù)是目前3D打印中普及程度最高的技術(shù)，無(wú)論在家庭還是辦公環(huán)境下，都可以方便使用。但是FDM主要應(yīng)用的是熔點(diǎn)較低的

2、熱塑性塑料，如聚乳酸、ABS等，還不能大量應(yīng)用于工程領(lǐng)域中。聚碳酸酯、尼龍、聚醚醚酮等工程塑料目前還不能用于大多數(shù)FDM型3D打印機(jī)，只有少量可以應(yīng)用在特殊的高溫打印機(jī)上。因此，如何對(duì)聚碳酸酯等工程塑料進(jìn)行改性研究，使其適用在通用的FDM型3D打印機(jī)上，將會(huì)有效推動(dòng)FDM技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展。
　　本文使用雙螺桿擠出機(jī)對(duì)聚碳酸酯及其聚碳酸酯/ABS和聚碳酸酯/聚苯乙烯合金材料進(jìn)行熔體流動(dòng)改性及增韌改性實(shí)驗(yàn)，制備出了通用于FDM的聚碳酸

3、酯材料，打印制品的拉伸強(qiáng)度約50MPa，簡(jiǎn)支梁缺口沖擊強(qiáng)度20kJ/m2，熱變形溫度76℃。通過(guò)熔融指數(shù)測(cè)試、DSC測(cè)試、力學(xué)性能等的測(cè)試分析，研究了聚碳酸酯及其合金熔體流動(dòng)改性的效果及對(duì)3D打印過(guò)程的影響；通過(guò)力學(xué)性能、熱變形溫度、線膨脹系數(shù)的測(cè)試及掃描電鏡對(duì)沖擊斷面的觀察分析，分析了不同增韌劑在基體中的分布及其對(duì)基體的增韌效果，提出可能的增韌機(jī)理。最終綜合得出適用于FDM型3D打印技術(shù)的聚碳酸酯及其合金材料的組成體系，及制備工藝和使

4、用參數(shù)。
　　研究表明，聚己內(nèi)酯對(duì)聚碳酸酯有良好的流動(dòng)性改進(jìn)。100份聚碳酸酯中加入20份聚己內(nèi)酯，流動(dòng)性提升3倍以上，3D打印時(shí)絲與絲、層與層之間的粘結(jié)力提升，拉伸強(qiáng)度只有少量下降，聚碳酸酯打印時(shí)的翹曲問(wèn)題也得以改善，但是流動(dòng)改性后的聚碳酸酯的缺口沖擊強(qiáng)度嚴(yán)重下降。線形的SBS與聚碳酸酯的相容性差，在聚碳酸酯基體中分散不良，對(duì)聚碳酸酯的增韌效果不突出；核殼型的MBS顯著增加韌性的同時(shí)，拉伸強(qiáng)度并沒(méi)有過(guò)分降低。
　　制備聚碳

5、酸酯合金材料時(shí)，先要選擇合適的相容劑。LOTADERAX8900(乙烯-丙烯酸甲酯-甲基丙烯酸縮水甘油酯三元無(wú)規(guī)共聚物)、馬來(lái)酸酐接枝 ABS、苯乙烯-馬來(lái)酸酐共聚物三種相容劑中，加入10份相容劑LOTADER? AX8900能夠使合金良好相容、成型穩(wěn)定。對(duì)聚碳酸酯合金繼續(xù)進(jìn)行流動(dòng)性改性以及增韌改性，聚碳酸酯/ABS合金在加入15份及以上聚己內(nèi)酯改性后也可以用于FDM型3D打印，但繼續(xù)增韌的性能提升效果不明顯，加入3~6份MBS后，也能