PE/PBT原位成纤增强复合材料的形态和力学性能研究

采用挤出-熔体拉伸-淬冷法制得了聚乙烯/聚对苯二甲酸丁二醇酯（PE/PBT）原位复合纤维和原位增强材料,研究了挤出后熔体拉伸速度对PBT微纤形态和复合纤维强度的影响以及原位成纤复合材料的性能。结果表明：随着熔体拉伸速度的增加,PBT微纤的平均直径先减小后增大,复合纤维相对强度基本呈上升趋势。在注塑样条中,随着PBT含量的增加,材料的拉伸强度先增大后减小,但比普通共混材料的力学性能好。     

熔融微分3D打印制造MWCNTs/PLA可导电功能性制品

3D打印技术发展已日趋成熟,其特殊的增材制造原理使得材料利用率极高,方便快捷的成型方法推动了3D技术的发展。但3D打印产品使用耗材单一、制品强度较弱、应用范围不广泛等缺点抑制了3D打印技术在传统塑料加工行业的应用。一种新型聚合物熔体微分3D打印设备,可使用碳纳米管(MWCNTs)/聚乳酸(PLA)复合材料制造可导电3D打印产品。结果表明:该复合材料(10%MWCNTs)导电制品导电率可达到1.6 S/m,且该复合材料具有优异的可打印性能;使用聚合物熔体微分3D打印机以纸片为基材打印制造简易电路图,该电路图在纸基板上附着力强;使用熔体微分3D打印机制作防静电托盘制品,SEM图像表明,该托盘制品层与层之间结合紧密,成型精度以及刚度均可符合使用要求。通过实验对比,验证了该新型聚合物熔体微分3D打印机对MWCNTs/PLA复合材料制备可导电制品具有可行性,且可为3D打印电路板及防静电制品提供理论基础和技术指导。     

MWNTs/ABS导电3D打印复合耗材的制备与性能

通过双螺杆共混挤出制备不同含量的多壁碳纳米管(MWNTs)/丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS)导电3D打印复合材料。研究了挤出加工次数和MWNTs含量对导电3D打印复合材料的导电性能的影响,分析了不同MWNTs添加量导电3D打印材料的力学行为。结果表明:随挤出加工次数的增加,MWNTs在ABS中的分散更加均匀;增加MWNTs含量不仅可以显著提高3D打印材料的导电性,而且也能提高复合材料的拉伸强度和显微硬度,但材料的韧性下降明显。控制最佳挤出条件,制成了具有防静电功能的导电3D打印复合材料,进行熔融沉积成型(FDM)打印测试效果良好。     

连续碳纤维增强热固性酚醛树脂复合材料的3D打印工艺及性能研究

针对连续碳纤维增强热固性酚醛树脂复合材料3D打印成型工艺的技术难题,本文提出了浸渍-原位预固化-后固化的3D打印成型方案,实现了连续碳纤维增强热固性酚醛树脂复合材料的3D打印成型,并研究浸渍温度对酚醛树脂接触角与表面张力,以及打印工艺对样件形貌和力学性能的影响规律。结果表明:当浸渍温度为40 ℃,预固化温度为180 ℃时,纤维-树脂界面结合效果最佳,原料具备成型条件;当打印间距为0.5 mm时,样件的弯曲强度及模量达到最大值,分别为660.00 MPa和57.99 GPa,层间剪切强度达到20.14 MPa。此连续碳纤维增强热固性酚醛树脂复合材料一体化制备工艺解决了3D打印热固性树脂原位成型难的问题,为制备具有复杂结构的连续纤维增强热固性树脂复合材料提供了参考。     

工业级熔体微分3D打印技术制作大型工业制品

桌面3D打印技术已得到社会认可,而针对工业级大型3D打印技术的研究很少。工业级熔体微分3D打印技术,采用螺杆塑化熔融方式,具有更大的成型尺寸;可加入颗粒状聚合物,拓宽3D打印耗材种类;使用3 mm大喷嘴,有效提高打印速度。该工业级熔体微分3D打印技术中各个打印参数(如层高、喷嘴直径等)设置对于制品成型及制品力学性能有着至关重要的影响。将不同基材的玻纤复合材料作为研究对象,运用自主搭建的工业级熔体微分3D打印实验平台,研究不同打印参数下制品成型效果。通过SEM电镜图、TGA热重分析仪、DSC差示扫描量热法、拉力测试仪对制品及原材料进行分析。文章验证了该新型工业级熔体微分3D打印机对玻纤复合材料制备大型3D打印制品的可行性,且可以为工业级大型3D打印技术的发展提供理论基础和技术指导。     

废弃天然纤维增强高密度聚乙烯复合材料性能研究

选用纺织工业废弃苎麻落麻纤维和造纸工业废弃的竹屑纤维为增强体,采用双螺杆熔融共混挤出工艺,制备天然纤维增强高密度聚乙烯（PE-HD）复合材料。考察纤维种类、含量变化对天然纤维增强复合材料熔体流动速率、微观断面形貌、拉伸性能、弯曲性能的影响。结果表明,2种废弃纤维都能有效提高PE-HD的拉伸性能和弯曲性能,其中苎麻落麻纤维的增强效果优于竹屑纤维,加入20% 苎麻落纤维复合材料拉伸强度比纯PE-HD提高21%,弯曲强度提高了41.9%。     

聚己内酯/纳米羟基磷灰石复合材料的3D打印及性能

以纳米羟基磷灰石(nano-HA)和聚己内酯(PCL)为原料,通过熔融共混方式制备不同nano-HA含量的PCL/nano-HA复合材料。采用熔体微分3D打印机打印PCL/nano-HA复合材料测试试样,测试其力学性能,并通过差示扫描量热仪和X射线衍射仪进行了分析。结果表明:随着nano-HA质量分数的增加,PCL/nano-HA复合材料3D打印试样的拉伸强度和弯曲强度均呈现先增大后减小的趋势,而压缩强度一直增大,结晶性能变好;当nanoHA质量分数为20%时,3D打印试样的拉伸强度和弯曲强度均达到最大值,分别为23.3MPa和21.4MPa;当压缩应变为10%时,nano-HA质量分数为40%的PCL/nano-HA复合材料试样的压缩应力为最大值,为31.4MPa。PCL/nano-HA复合材料打印试样中只含nano-HA和PCL两种相,有利于其保持良好的生物活性,有望在生物组织支架中得到应用。     

PE/PTT原位成纤复合材料形态及力学性能研究

用挤出-熔体拉伸-淬冷法制得了聚乙烯/聚对苯二甲酸丙二醇酯(PE/PTT)原位成纤增强纤维,以普通共混纤维作为对照,研究了挤出后熔体拉伸速度对PTT成纤形态和纤维强度的影响。结果表明:原位成纤作用对材料力学性能的提高在注塑样条中得到了体现。拉伸速度越大,液滴转化为纤维的数量越多,形成的微纤越多;但若拉伸速度过大,在本实验范围内,纤维强度反而有所下降;在注塑样条中,随着PTT含量的增加,材料的拉伸强度先增大后减小。     

意德合作开发FRP高速3D打印技术

正日前,意大利公司CMS与德国弗劳恩霍夫研究所合作开发了一种基于挤出工艺的纤维增强热塑性复合材料零部件高速3D打印技术。CMS公司与弗劳恩霍夫研究所称,此次合作重点研究了一种全新的、用于高速3D打印技术的混合体系及热塑性复合材料零部件的加工。     

用于3D打印的改性聚乳酸丝材的制备与研究

以聚乳酸(PLA)为基材,Joncryl ADR 4370S为扩链剂,采用熔融共混工艺制备了改性PLA,并通过熔融挤出制得用于3D打印的PLA丝材。研究了ADR扩链剂对PLA热性能、熔体强度、力学性能的影响。结果表明,ADR扩链剂提高了PLA的耐热性和熔体强度;相比纯PLA,改性PLA的力学性能有所提高,当ADR用量为0.4%时,改性PLA的力学性能最佳。采用熔融沉积成型桌面3D打印机测试了PLA丝材的打印效果,结果表明,ADR用量为0.4%时,改性PLA丝材的综合打印性能最好。     

用于3D打印的微晶纤维素/聚乳酸复合材料制备与性能研究

以微晶纤维素（MCC）为增强材料、聚乳酸（PLA）为基体,通过高温熔融共混、挤出、拉丝等流程,制备适用于熔融沉积成型（FDM）3D打印技术的MCC/PLA复合材料,并通过FDM型3D打印机打印出成品。讨论了MCC添加量对该复合材料的力学性能、热性能、微观结构以及3D打印性能的影响。研究结果表明,随着MCC添加量的增加,复合材料的力学性能呈现先增高后下降的变化趋势,当MCC添加量为3%时,其拉伸强度和弯曲强度达到最高,分别为54.55 MPa和64.25 MPa。红外分析证实了微晶纤维素与聚乳酸在熔融时发生了接枝共聚反应。热性能分析表明,添加少量MCC,可以提高复合材料的热稳定性和PLA的结晶度。MCC添加量为3%的MCC/PLA复合材料其力学性能、打印性能和外观达到最佳,可应用于FDM型3D打印技术。     

纤维增强树脂复合材料3D打印流场分析与仿真

以纤维增强树脂基复合材料为研究对象,该材料由碳纤维和聚乳酸高分子材料复合而成。利用ANSYS CFX软件模块,对复合材料的流体状态和压力场进行了数值仿真,探究了以熔融沉积(FDM) 3D打印工艺制备纤维增强复合材料的流动特性和打印机理。首先,结合纤维增强复合材料的流动和受力规律,建立了打印流道及复合材料的三维模型;其次,描述了用于数值仿真复合材料的参数,得到了纤维增强树脂复合材料熔融成型时内部流场状态和界面压力分布,并进行了分析讨论;最后,通过实验验证了3D打印用于纤维增强树脂复合材料成型制造的可行性。研究结果为纤维增强树脂基复合材料的3D打印应用提供了必要的仿真与实验基础。     

工业陶瓷粉末-聚合物共混3D打印喂料配比的研究

结合现有橡胶挤出机喂料和挤出方式研发出适用于工业陶瓷粉末-聚合物共混喂料的3D打印成型方法。通过对不同工业陶瓷粉末与聚合物配比的共混喂料进行扫描电子显微镜、熔体流动性和表观粘度分析得出,当工业陶瓷粉末的体积分数为0.680 0,即质量分数为0.922 3时,共混喂料的综合性能最佳,打印坯体和烧结制品满足设计要求。     

FDM技术制备高分子复合材料研究进展

熔融沉积成型(FDM)是3D打印技术的一种,但其制品强度不能满足工业化的要求。在熔融沉积成型中向高分子基体中加入纤维来制备复合材料从而达到增强的目的,已经成为国内外3D打印研究的热点。从非连续纤维与连续纤维增强高分子复合材料的成型方法两个方面总结了FDM技术制备纤维增强高分子复合材料国内外的研究进展,并着重介绍其制备装置、成型工艺及存在的主要问题,最后对其前景进行了展望。     

长玻纤增强聚丙烯复合材料

采用熔体浸渍工艺制备了长玻纤增强聚丙烯材料,研究了MA、DCP含量对一步法挤出长玻璃纤维增强PP复合材料力学性能和界面的影响。结果表明:固定MA用量,DCP含量的增加导致了一步法反应挤出长玻璃纤维增强PP复合材料的力学性能恶化;当MA添加量为0.8%,DCP添加量为0.08%时,一步法挤出长玻璃纤维增强PP复合材料的力学性能最优。     

美国Impossible Objects与BASF联手开发3D打印复合材

<正>日前,美国公司Impossible Objects在"RAPIC TCT"3D打印展上发布两项公告称,该公司与BASF(美国)合作推出3D打印用碳纤维增强尼龙6(PA6)复合材料,并于近期开发出了新型3D打印设备CBAM-2。通过与BASF合作,Impossible Objects公司的Model One和CBAM-2型3D打印机将为BASF的Ultrasint PA6粉末提供打印支持,方便用户采用高性能碳纤维增强PA6复合材料生产零部件。据Impossible Objects公司称,碳纤维增强PA6复合材料跟PA12相比,具有更高的强度和更佳的温度特性,而成本却更低。碳纤维增强PA6复合材料部件的强度为传统熔融沉积工艺(FDM)部件的4倍,为射流熔融工艺(MJF)     

基于螺杆挤出式工业陶瓷3D打印技术的最佳成型工艺研究

结合现有橡胶挤出机的喂料挤出方式研发出一种适用于工业陶瓷聚合物共混材料的新型三维（3D）打印成型方法。根据工业陶瓷聚合物共混的最佳混合喂料配方,利用自主设计的新型螺杆挤出式3D打印机进行打印成型实验,将输料温度、喷头温度、出料速度、成型平台温度4个因素作为实验变量,采用正交试验打印出实验模型毛坯件,根据所得毛坯件的表面精度和成型品质进而确定出工业陶瓷聚合物共混3D打印最佳成型工艺。     

空天领域用3D打印纤维复合材料研究进展

3D打印技术是一种将材料、电气、机械、数控和计算机技术集成到一起的新型成型技术,具有材料利用率高、成本低、工艺简单易行等特点;纤维复合材料,是一种具有高比强度、比模量、可设计性强的材料。而3D打印纤维复合材料的制备,是3D打印制造领域与玻璃钢材料制备的交叉研究方向。本文介绍了3D打印工艺在纤维复合材料领域的优势、成型方法,阐述了3D打印在该领域的研究意义、技术难点,对国内外先进机构在航空航天领域的最新研究进展进行了综述分析,最后对该研究的未来发展方向进行了展望。     

长纤维增强热塑性复合材料技术与设备的研究

总结了长纤维增强热塑性复合材料技术与设备的最新技术,包括长纤维增强热塑性复合材料造粒技术、长纤维增强在线配混并直接挤出成型技术、长纤维增强在线配混并直接模压成型技术和长纤维增强在线配混并直接注射成型技术.     

利用原位纳纤和长支链聚丙烯协同作用制备高熔体聚丙烯

采用挤出-拉伸-热处理成型工艺制备了聚丙烯/聚对苯二甲酸乙二醇酯(PP/PET)原位成纤复合材料,以提高PP的熔体强度。研究了PET纳米级纤维对复合材料的熔体强度、流变性能和发泡性能的影响,结果显示材料的熔体强度从9 889 kPa·s提高到55 215 kPa·s。进一步通过在PP/PET复合材料中添加长支链聚丙烯(LCBPP,熔体强度22 453 kPa·s)使材料的熔体强度提高到80 769 kPa·s,可见LCBPP与原位纳纤对提高PP的熔体具有协同作用。流变数据显示PET纳纤的引入使复合材料的储能模量和复数黏度显著升高,这是因为PET纳纤能够增加熔体的缠结程度,从而使其熔体强度得到提高。最后从模压发泡性能上也证明了PP熔体强度的提高,这也说明此方法可用于工业发泡领域以提高低熔体强度材料的发泡性能。