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3D打印材料的研究结论

更新时间: 2019-12-27 16:31:52  查看次数: 24    

加入MWNTs后,MWNTs/ABS复合材料在导电性、拉伸强度、显微硬度等方面都有提高,但是大量的MWNTs的存在破坏了ABS集体的连续性,复合材料的冲击强度、断裂伸长率都有所降低,材料变得比较脆。而且MWNTs/ABS复合材料的溶体流动性也随着MWNTs添加量的增加而减小,复合材料的脆性、低流动速率在打印成型过程中抵抗内应力的能力较弱,会导致打印过程中断丝,打印件翘曲、开裂等问题,严重影响了其在3D打印中的应用。


采用苯乙烯—丁二烯—苯乙烯塑料(SBS)来改性MWNTs/掺混型ABS复合材料以提高复合材料的韧性以及流动性,SBS苯乙烯类热塑性弹性体,是苯乙烯—丁二烯苯乙烯三段共聚物,具有优良的拉伸强度、弹性以及热流动性,与ABS具有良好的相容性,M.L.Shofner等制备了碳纤维含量为10%的气相生长的3D打印碳纤维/ABS复合打印耗材,制备的打印耗材的拉伸强度和拉伸弹性模量增大,但韧性和流动性变差;A.R.Torrado Perez等采用熔融共混法制备了ABS/热塑性弹性体共混物3D打印耗材,共混物具有良好的打印表面精度和较低的翘曲,但是其弯曲性能和拉伸强度比较低。采用SBS来增韧改性MWNTs含量为10%的掺混型MWNTs/ABS复合材料,并研究不同SBS含量的SBS/MWNTs/ABS复合材料的导电性、力学性能、热稳定性、微观组织形貌、动态力学性能等。


通过将SBS添加到MWNTs/ABS复合材料中来提高复合材料的韧性,通过对材料性能进行测试得到以下结论:

  1. SBS的加入影响了MWNTs在复合材料中的分布,MWNTs相互搭接所形成的导电网络被SBS隔绝开,导致复合材料电导率有所降低,当添加量为40%时,复合材料的电导率为0.39S/cm,相比MWNTs/ABS复合材料电导率降低了54%;
  2. SBS的加入的确起到了增韧作用,虽然随着SBS添加量的增加复合材料的拉伸强度、弯曲强度降低了,相比于MWNTs/ABS复合材料分别降低了70%、72.1%;但是复合材料的断裂伸长率以及冲击强度随着SBS添加量的增加而提高,分别提高到17.02%、380.81MPa,相比MWNTs/ABS复合材料分别提高120%、105%;
  3. SBS的加入提高了复合材料的稳定性,当SBS添加量为40%时复合材料的热分解温度为370℃左右,分解结束温度在610℃左右;
  4. SBS加入后,复合材料内部聚丁二烯含量增加,复合材料的储能模量、损失模量逐渐减小,玻璃转化温度稍有提高。


通过对比各项性能,在SBS含量为30%时,复合材料的综合力学性能最佳,具有一定的拉伸强度、弯曲强度以及冲击强度,并且导电性良好。



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