PS/ABS复合粉末选择性激光烧结工艺参数的实验研究

针对选择性激光烧结件力学性能和尺寸精度差的问题,通过机械混合法制备了聚苯乙烯/丙烯腈-丁二烯-苯乙烯塑料(PS/ABS)的复合粉末。在预热温度85℃、8层网格支撑等条件下,采用单因素实验法研究激光功率、扫描速度、扫描间距和单层厚度对烧结件强度和相对误差的变化规律,并用正交试验对工艺参数进行优化。结果表明,烧结件的弯曲强度随着激光功率的增加而提高,随扫描速度、扫描间距和单层厚度的增加而降低。Z向尺寸相对误差随着激光功率的增加而增大,随着扫描速度、扫描间距和单层厚度的增加而减小;由极差分析可知,激光功率对PS/ABS烧结件弯曲强度和Z向尺寸相对误差的影响最大;最优的工艺参数组合为:激光功率30 W、扫描速度1 200 mm/s、扫描间距0.32 mm和单层厚度0.26 mm,此时烧结件的弯曲强度为7.85 MPa,Z向尺寸相对误差为1.30%。     

选择性激光烧结尼龙制件翘曲研究

通过大量的复合尼龙粉末烧结实验,研究不同工艺参数如激光功率、铺粉厚度、预热温度对制件翘曲程度的影响,并采用翘曲高度法、弦长与实长的差异法来表征翘曲程度,根据实验数据绘出了尼龙制件翘曲程度随各工艺参数的变化曲线,总结出了制件翘曲程度随各工艺参数变化的趋势。     

选择性激光烧结聚苯乙烯/玻璃纤维制件的工艺研究

将聚苯乙烯(PS)粉与玻璃纤维(GF)粉通过机械混合制备复合粉料,利用选择性激光烧结技术制备了PS/GF烧结制件,在激光功率25 W、预热温度75℃下研究了扫描速度、单层厚度和扫描间距对PS/GF制件弯曲强度和Z向尺寸的影响,并对工艺参数进行了正交优化。结果表明,在实验取值范围内,随上述3种工艺参数值的增大,制件弯曲强度呈降低趋势,而Z向尺寸相对误差由正值逐渐向负值发展。正交试验结果表明,扫描速度对制件的弯曲强度和尺寸精度影响最大,扫描间距影响次之,单层厚度影响最小;确定了扫描速度1 200 mm/s、单层厚度0.25 mm、扫描间距0.28 mm为最佳工艺参数,此时制件弯曲强度为10.41 MPa,Z向尺寸相对误差为2.35%,基本满足制件的应用要求。     

SBS和纳米CaCO_3增容PP/SAN体系的研究

研究了苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物(SBS)单独添加和与纳米CaCO3复配添加对聚丙烯/苯乙烯-丙烯腈共聚物(PP/SAN)共混体系相容性的影响。结果表明:SBS用量为6 phr时,体系的分散性尺寸降低,分布均匀性改善,有一定的增容效果,但当其用量为10 phr时,体系的相容性变差;SBS和纳米CaCO3先在双辊塑炼机上混炼后再复配添加,当纳米CaCO3/SBS质量比为2/1、总添加量为10 phr时,增容效果好于单独添加SBS的体系;改变纳米CaCO3/SBS的配比体,系的拉伸强度和缺口冲击强度变化不大。     

GF/碳酸钙复合改性PS选择性激光烧结实验

针对选择性激光烧结工艺中聚苯乙烯(PS)粉末烧结件强度不足的缺点,通过添加玻璃纤维(GF)粉末和碳酸钙粉末制备PS/GF/CaCO_3复合粉末来提高烧结件强度。采用单因素实验法、弯曲强度测试和扫描电子显微镜分析探索了PS/GF/CaCO_3复合粉末烧结件成型的不同工艺参数范围,研究了不同工艺参数对烧结件弯曲强度的影响。结果表明,分层厚度在0.18~0.22 mm范围内,扫描间距在0.25~0.29 mm范围内,扫描速度在1 500~1 800 mm/s内可以确保PS/GF/CaCO_3复合粉末烧结件成型;分层厚度为0.18 mm,扫描间距为0.25 mm,扫描速度为1 500 mm/s时,PS/GF/CaCO_3复合粉末烧结件弯曲强度最高,可达10.94 MPa;在PS/GF/CaCO_3复合粉末烧结件成型的工艺参数范围内,随着分层厚度、扫描间距、扫描速度的增大,弯曲强度降低。     

接枝改性SBS对PS/SBS/CaCO_3复合材料形态和力学性能的影响

采用马来酸酐(MAH)和苯乙烯(St)作为接枝单体,通过溶液聚合法合成接枝极性基团的苯乙烯-丁二烯-苯乙烯三嵌段共聚物(SBS),然后与聚苯乙烯(PS)基体、碳酸钙(CaCO_3)粒子复合,用傅立叶红外光谱仪表征接枝处理前后SBS表面化学结构的变化;并研究了SBS改性对复合材料微观结构和力学性能的影响.结果表明:双单体溶液聚合法成功地将极性基团接枝在SBS链上;填充SBS-g-MAH后,促进CaCO_3在PS基体中的分散、改善PS-CaCO_3粒子间界面粘接,起到良好的增容作用;SBS-g-MAH和CaCO_3粒子对PS基体具有协同增强增韧作用,同时能提高复合材料的拉伸强度和冲击强度.     

溶液聚合法改性SBS对HIPS/SBS/纳米CaCO3复合材料形态和力学性能的影响

采用马来酸酐(MAH)和苯乙烯(St)作为接枝单体,通过溶液聚合法合成了接枝极性基团的苯乙烯-丁二烯-苯乙烯三嵌段共聚物(SBS),然后与高抗冲聚苯乙烯(HIPS)基体、纳米碳酸钙(NCaCO3)粒子复合,用傅立叶红外光谱仪表征了接枝处理前后SBS表面化学结构的变化;并研究了SBS改性对复合材料微观结构和力学性能的影响.结果表明:双单体溶液聚合法成功地将极性基团接枝在SBS链上;填充SBS-g-MAH后,促进了NCaCO3在HIPS基体中的分散,改善了HIPS-NCaCO3粒子间的界面黏结,起到了良好的增容作用;SBS-g-MAH和NCaCO3粒子对HIPS基体具有协同增强增韧作用,能同时提高复合材料的拉伸屈服强度和冲击强度.     

气相沉积CF改性PS的选择性激光烧结

由于普通碳纤维(CF)对聚苯乙烯(PS)烧结件弯曲强度的改善有限,在前期理论及实验基础上,对CF材料做气相沉积处理,制备PS/CF复合材料,再进行选择性激光烧结(SLS)实验,验证其增强效果;然后,改变经气相沉积法处理的CF与PS的配比,分析CF含量对制件强度及精度的影响;最后结合扫描电子显微镜(SEM)观察烧结件断面内部结构并进行分析。结果表明,经气相沉积处理的CF含量为10%时复合材料的弯曲强度较高,达10.17 MPa,比纯PS制件提高约76.3%。微观形貌SEM显示,随着CF含量的增加,孔隙量增加,从而导致SLS烧结件的强度降低。     

工艺参数对尼龙6选择性激光烧结制件致密度的影响

针对高性能聚合物尼龙6材料的选择性激光烧结(SLS)工艺,研究了不同激光功率与扫描速度对成型件致密度的影响并进行了工艺优化。实验中激光功率10~50 W,扫描速度1 000~5 000 mm/s,其他工艺参数保持恒定。引入能量密度对激光功率与扫描速度的综合作用进行研究。结果表明:随着激光功率的增加或扫描速度的增大,制件的致密度呈现先增大后减小的趋势;随着能量密度的增加,制件的致密度呈现先增大后减小的趋势。在不同工艺参数下,获得制件的最大致密度为86.74%,此时激光功率为30 W,扫描速度为2 000mm/s,能量密度为0.043 J/mm^2。选定致密度为衡量指标,通过响应面回归分析模型建立了激光功率、扫描速度与致密度的优选工艺图谱,得到最优的工艺参数为激光功率45 W,扫描速度3 465 mm/s,此时预测的制件致密度为88.971%。     

PS/CF复合粉末激光选区烧结工艺研究

为提高聚苯乙烯粉末烧结件的强度,制备了聚苯乙烯/碳纤维(PS/CF)复合粉末,采用正交实验方法研究了不同工艺参数对PS/CF复合粉末SLS烧结件弯曲强度的影响,确定了最优工艺参数。结果表明,复合粉末试样的弯曲强度最高可达7.49 MPa,比纯PS粉提高2.88倍;弯曲强度随扫描速度和层厚的增大而减小,随预热温度的增加而增大;PS/CF复合粉末的最优工艺参数为扫描速度1 800 mm/s,预热温度85℃,层厚0.18 mm。     

工艺参数对PS/改性滑石粉SLS烧结件力学性能的影响

利用硅烷偶联剂KH560对滑石粉进行表面改性,之后将其与聚苯乙烯(PS)粉机械共混,制备PS/改性滑石粉复合粉末。在预热温度85℃和8层网格支撑等条件下,采用选择性激光烧结(SLS)工艺将粉末制备成烧结件。采用扫描电子显微镜观察了滑石粉与PS的界面,发现通过对滑石粉进行表面改性,不仅可以使其均匀地分散于PS粉中,而且两者的相容性也得到了改善。通过正交实验法研究了SLS工艺参数对PS/改性滑石粉烧结件力学性能的影响。利用极差分析法与综合平衡法得到了多指标下的最优工艺参数组合,即单层厚度0.18 mm,扫描间距0.28 mm,激光功率27 W,扫描速度1 200 mm/s,此时PS/改性滑石粉烧结件的拉伸强度为4.29 MPa,弯曲强度为14.4 MPa,冲击强度为4.4 k J/m~2,相比纯PS粉烧结件分别提高了4.9%,10%和56%。     

聚苯乙烯粉选择性激光烧结的支撑烧结研究

为了解决聚苯乙烯(PS)粉选择性激光烧结(SLS)成型工艺中制件成型缺陷问题,通过一系列烧结实验,分析了缺陷的种类及原因,利用"二次烧结"现象,以试样Z向尺寸高度和尺寸方差为评价指标,在最优烧结工艺参数支撑扫描速度4 500 mm/s,支撑扫描间隔为3 mm下对不同层数和类型的支撑扫描进行了对比实验。结果表明,支撑扫描可有效改善制件翘曲问题,当支撑层数为8层,支撑类型为网格型时,制件质量较好。     

激光选区烧结PS制件的精度研究

通过对聚苯乙烯粉末在全熔融状态下选区激光烧结,研究激光烧结工艺参数(激光功率、扫描速度、扫描间距、铺粉厚度)和等能量密度对烧结件的成型精度的影响规律。结果表明,零件的尺寸误差随着激光功率的增加而增大,随着扫描速度、扫描间距、铺粉厚度的增加而减小;在等能量密度的状态下,零件的尺寸误差基本稳定。     

组分配比对激光烧结PS/PA成型件性能的影响

采用共聚聚酰胺(PA)粉末与聚苯乙烯(PS)粉末复合,通过选择性激光烧结机制得成型件,并对成型件的断面微观结构、尺寸精度、密度、弯曲强度以及表面粗糙度进行了表征分析,以探究不同组分配比对PS/PA复合材料成型件性能的影响。结果表明,随着PA含量的增加,PS/PA成型件内粉末颗粒的黏结程度增大,成型件弯曲断面更加平整;PS/PA比例为1∶4时,成型件尺寸精度相较于其他实验组更好;随着PA含量的增加,PS/PA复合材料成型件的密度逐渐增大,PS/PA比例为1∶2、1∶3、1∶4、1∶5时,成型件密度较大且密度值接近;随着PA含量的增加,PS/PA成型件的弯曲强度呈上升趋势,且在PS/PA比例为1∶2、1∶3、1∶4、1∶5的实验组内,成型件弯曲强度明显上升;PS/PA比例为1∶4时,成型件表面粗糙度最小。     

PS粉末SLS快速成型收缩率实验研究

为了得到聚苯乙烯粉末的选择性激光烧结(SLS)快速成型最佳工艺参数,采用正交试验方法,结合SLS实验,分析影响烧结试样尺寸精度的4个主要因素,并得到最佳工艺参数及在此工艺下的修正系数。结果表明,随着激光功率的增加,试样的收缩率呈先增加后减小的趋势;随着扫描速度和铺粉厚度的增加,试样的收缩率呈减小趋势;随着预热温度的升高,试样的收缩率呈先减小后增加的趋势。最佳工艺参数为:激光功率44 W、扫描速度1 900 mm/s、铺粉层厚0.23 mm、预热温度70℃。水平方向修正系数为1.004 9,竖直方向修正系数为1.005 0。在最佳工艺参数下烧结的修正尺寸后的试样满足精度要求。