选择性激光烧结聚丙烯粉末的制备与性能研究

来源 :中国科学院大学(中国科学院重庆绿色智能技术研究院) | 被引量 : 1次 | 上传用户:Shan417
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随着选择性激光烧结(SLS)技术的不断发展,用于SLS的高分子聚合物粉末需求量也相应上升。为解决当前选择性激光烧结原料种类少、烧结制件翘曲和收缩变形问题,本文采用高温诱导结晶法对工业化聚丙烯(PP)粉末(即原料粉)进行改性,制备所得PP改性粉具有球形度高、粒径小、烧结窗口宽、熔体黏度低等优点,更适用于SLS成型。此方法工艺简单,经济成本低,所用的分散介质均为油类等可循环使用且环境友好型的物质,为SLS用材料制备提供了一个新方向。主要研究内容如下:(1)利用高温诱导结晶法,将原料粉进行改性。研究了工艺参数对粉末球形度、粒径、烧结窗口的影响,确定了最佳工艺条件:加工温度170℃,加工时间6h,搅拌速度1000r/min,分散介质为甘油和硅油按体积比2:1混合。通过此工艺制备出球形度高、表面光滑的PP粉。该粉末的平均粒径为132.2μm,烧结窗口为50.3℃,松散堆积密度和紧致堆积密度分别为0.501g/cm3和0.411g/cm3,熔融指数为58.9g/10min。最后借助差示扫描量热(DSC)和X射线粉末衍射(XRD)研究了粉末烧结窗口拓宽的原因。(2)采用SLS技术制备单层成型件,所用材料为原料粉和改性粉末。在不同的烧结工艺下制备了 PP的烧结件,并表征了其尺寸精度。研究表明,烧结工艺和材料性能均对PP烧结件的尺寸精度产生了影响。烧结工艺参数对PP烧结件翘曲性能的影响如下:激光功率>预热温度>扫描方式。收缩成型尺寸精度影响大小因素依次排序则为:预热温度>激光功率>扫描方式。PP改性粉在预热温度110℃,激光功率40W,扫描间距0.10mm,扫描速度200mm/s条件下,烧结件在X方向尺寸收缩平均值和标准差分别为0.7mm和0.4mm;Y方向尺寸收缩平均值和标准差分别为1.0mm和0.5mm,远好于原料粉烧结件。且由于改性后PP的熔体粘度降低,所得烧结件的孔隙率和表面精度均高于原料粉烧结件。总之,改性粉末所制备的3D成型件表现出良好的尺寸精度。
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