【摘要】：選擇性激光燒結(jié)技術(shù)(Selective Laser Sintering,簡(jiǎn)稱(chēng)SLS)是一種以激光作為能源,各種粉末作為原料的3D打印技術(shù)。該技術(shù)因具有成型工藝簡(jiǎn)單、精度高、應(yīng)用材料廣和燒結(jié)制件的結(jié)構(gòu)不受工藝限制等優(yōu)點(diǎn)而備受關(guān)注。尼龍(PA)粉末是當(dāng)前應(yīng)用最普遍的SLS成型材料。PA粉末在SLS成型過(guò)程中會(huì)發(fā)生老化,回收的粉末再次燒結(jié)得到的制品性能差,表面出現(xiàn)了大量的“橘皮”紋理現(xiàn)象,從而導(dǎo)致PA粉末的回收利用率低、成本增加。因此PA粉末的循環(huán)利用有很大的現(xiàn)實(shí)研究意義。本文以PA12粉末為研究對(duì)象,主要研究?jī)?nèi)容及結(jié)果如下:由于PA12粉末的SLS成型是在氧含量特別低的情況下進(jìn)行的,為了模擬PA12在SLS成型過(guò)程中的老化情況,對(duì)PA12粉末進(jìn)行了真空老化研究。結(jié)果表明,老化后的PA12粉末熔體流動(dòng)性出現(xiàn)明顯的下降,分子量明顯的增加,但力學(xué)性能和熱性能方面變化不大有些許提升。導(dǎo)致回收粉循環(huán)利用率低的主要原因是老化后粉末熔體流動(dòng)性的下降。采用機(jī)械共混法將燒結(jié)后的PA12回收粉末和未燒結(jié)的粉末進(jìn)行共混改性,共混后的粉末熔體流動(dòng)性能夠得到明顯改善,但對(duì)回收粉的熱性能和力學(xué)性能的影響不大。為節(jié)約成本,一般采用1:1的比例進(jìn)行共混。選用三種超支化樹(shù)脂Hyper C100、Hyper HPN202和Hyper C181作為PA12回收粉的流變改性劑,然后運(yùn)用機(jī)械共混法對(duì)其進(jìn)行增塑改性。三種超支化樹(shù)脂均能有效的提高PA12回收粉的熔體流動(dòng)性,熔融指數(shù)隨著添加量的增大而增加。Hyper HPN202具有最佳的改善效果,在添加量為1 wt%時(shí),熔體流動(dòng)指數(shù)上升了200.0%,與未添加時(shí)相比,拉伸強(qiáng)度有些許增加,沖擊強(qiáng)度和彎曲模量與未添加時(shí)基本相同,維卡軟化點(diǎn)提高了5.6℃。分別以鄰苯二甲酸酐、苯胺和苯甲酸作為封端劑,采用溶劑沉淀法來(lái)制備封端的PA12粉末,并對(duì)封端改性后的粉末再進(jìn)行真空老化研究。結(jié)果表明,三種封端劑均可以有效的改善PA12粉末老化過(guò)程中分子量增大、熔體流動(dòng)性下降的現(xiàn)象。老化前后,封端的PA12粉末熱性能與力學(xué)性能變化不大。其中鄰苯二甲酸酐的改善效果最好。老化24小時(shí)時(shí),未封端的PA12粉末熔體流動(dòng)指數(shù)降低了62.6%,粘均分子量增加了175.6%。而鄰苯二甲酸酐、苯胺和苯甲酸封端的PA12粉末熔體流動(dòng)指數(shù)分別降低了17.5%、26.1%和31.8%,粘均分子量分別增加了29.1%、49.5%和62.1%。
【學(xué)位授予單位】：武漢工程大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類(lèi)號(hào)】：TQ317;TB383.3
【圖文】：

武漢工程大學(xué)碩士學(xué)位論文成果。取得的相應(yīng)成果[36]有南京航空航天大學(xué)研制的 RA快速成型系統(tǒng)、北京隆源公司開(kāi)發(fā)的 AFS-300 激光快速中科技大學(xué)研制的 HRP 激光成型系統(tǒng)等。S 成型技術(shù)的發(fā)展在很大的程度上來(lái)說(shuō)就是燒結(jié)材料的發(fā)發(fā)展依據(jù)燒結(jié)材料的特點(diǎn)可以分成 2 個(gè)階段[36]：（1）SL點(diǎn)材料，燒結(jié)得到制件。當(dāng)前大多數(shù)燒結(jié)設(shè)備以及工藝都。（2）SLS 技術(shù)用于高熔點(diǎn)材料，直接燒結(jié)制造零件。擇性激光燒結(jié)技術(shù)的原理S 技術(shù)工藝原理如圖 1-1 所示[37-38]。

粉末的燒結(jié)機(jī)理分的聚合物粉末材料均有著比較低的粘性流動(dòng)活化能材料在燒結(jié)過(guò)程中的主要運(yùn)動(dòng)形式，所以聚合物粉料粘性流動(dòng)[69]。Frenkel[70]于 1945 年首次提出了粘性流制認(rèn)為粉末顆粒的表面張力是粘性流動(dòng)燒結(jié)的驅(qū)動(dòng)力的粘度會(huì)對(duì)其燒結(jié)過(guò)程產(chǎn)生阻礙。Frenkel 粘性流動(dòng)燒[71]：?jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi)作用在液滴表面的表面張力γ所作的功起的能量彌散速率互相平衡。顆粒之間的“結(jié)合”速率性而無(wú)法準(zhǔn)確計(jì)算，因此粉末顆粒之間的粘接過(guò)程可的對(duì)心運(yùn)動(dòng)來(lái)簡(jiǎn)化模擬[72]。如 1-2 圖中所示，相等半從開(kāi)始到點(diǎn)接觸 t 時(shí)間后，液滴逐漸接近并形成圓形保持球形。

第 2 章 尼龍 12 粉末的老化研究及性能表征2.1 引言PA12 粉末在 SLS 成型的過(guò)程中會(huì)發(fā)生一定程度的老化，回收后的粉料再次應(yīng)用于 SLS 得到的產(chǎn)品會(huì)有大量的“橘皮”紋理現(xiàn)象出現(xiàn)，而且性能差、致密度低，導(dǎo)致制件不能得以使用。如圖 2-1 所示，（a）是未老化的 PA12 粉末燒結(jié)得到的制品，（b）是回收的 PA12 粉末燒結(jié)得到的制品�？梢悦黠@看出回收粉料燒結(jié)后得到的產(chǎn)品表面粗糙，“橘皮”紋理現(xiàn)象明顯。PA12 的選擇性激光燒結(jié)是在氧含量特別低的環(huán)境中進(jìn)行，而且設(shè)定的燒結(jié)預(yù)熱溫度是 170 ℃。本章旨在研究 PA12 粉末在真空環(huán)境中且溫度為 170 ℃的老化效應(yīng)，分析研究老化前后和隨著老化時(shí)間的加長(zhǎng)PA12 粉末各項(xiàng)性能的變化。

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