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研究ABS共混材料更好的应用于FDM工艺

更新时间: 2020-01-13 16:01:14  查看次数: 258    
研究分别采用SAN接枝的高胶粉、SAN树脂、K树脂以及不同拓扑结构的SBS/SEBS/SIS热塑性弹性体对连续本体法合成的ABS8391树脂进行熔融共混改性,主要研究分析了其流变性能和力学性能的变化,并对其部分共混物合金进行挤出拉丝后应用于FDM工艺,对其打印温度范围、成型件与加热板粘结力以及打印翘曲度进行测试。通过实验研究,得到以下结论:


在ABS中加入SAN接枝的高胶粉能提高其韧性和熔体强度,加入超高分子量的SAN能较快的增强共混物的熔体强度;加入分子量较低的聚合物如低分子量SAN树脂、K树脂等能改善其加工流动性,降低ABS剪切黏度对剪切速率的依赖性。所以在ABS中加入含较高橡胶含量的聚合物一般能提高其韧性和熔体强度;加入较大分子链的聚合物能提高其熔体强度;加入分子量较低并与ABS相容性较好的聚合物一般能提高其加工流动性、降低其剪切黏度对剪切频率的依赖性。


在ABS8391中加入不同拓扑结构的SBS791/792/803明显改善了ABS的加工流动性,显著降低其剪切黏度和模量对剪切频率的依赖性,提高了其低频下的熔体强度。相对于线性结构的SBS,星型结构SBS/ABS在低频下两相结构更加稳定、具有较高的熔体强度,但其模量对温度具有较高的敏感性、加工温度区间要窄。使用SEBS对ABS进行共混改性时,其共混物合金的加工流动性依赖于SEBS的分子量;低分子量的SEBS能改善ABS的加工流动性,分子量相对ABS较高的SEBS会使ABS加工流动性变差;在同样分子量情况下,星型结构SEBS/ABS合金的加工流动性要好于线性结构SEBS/ABS合金。ABS中SEBS的加入能提高ABS在低频下的熔体强度,提高其断裂伸长率,但冲击韧性和强度有一定降低。


在ABS中加入少量SIS既能非常显著提高其加工流动性,提高其低频下熔体强度,减少剪切模量对剪切频率的依赖性;又能保持其具有足够的强度、模量以及韧性。当SIS加入质量分数为5%时,三种不同结构SIS/ABS合金的MFR值相对于纯ABS8391提高了50%左右,当SIS的质量分数达到10%时,其MFR值提高100%以上。SIS加入量为5%时,其拉伸强度、断裂伸长率、弯曲强度、弯曲模量以及缺口冲击强度分别还能保持没有加入SIS时的98%、91%、95%、97%和94%。


通过对选定的几种ABS共混物进行FDM打印温度、成型件与加热板粘结力以及成型件翘曲程度的测试,其结果符合理论分析。聚合物材料较低的熔融温度可以减少制件冷却成型时的温度差,减少收缩和变形;打印温度下较好的加工流动性,减少了材料成型过程中内应力的积累;聚合物模量对剪切频率和温度较低的依赖性可以减少材料冷却成型过程中的各相异向收缩,从而减少内应力的产生和积累;冷却成型过程中较高的熔体强度,成型后较高的模量以及成型层与底部成型件具有较好粘结力的材料提高了材料成型过程中抵抗内应力作用的能力。



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