选择性激光烧结尼龙12/石墨烯复合粉末材料的研究
发布时间：2021-07-06 21:44
选择性激光烧结是一种典型的3D打印技术,该技术依赖于粉末材料的优良性能,尤其是高分子及其复合粉末材料。近年来,高分子纳米复合材料被引入到选择性激光烧结高分子复合粉末的制备技术中,与纯尼龙12粉末或者微米级填料增强的尼龙12粉末相比,纳米填料改性的尼龙12粉末能够有效提升烧结件的性能。石墨烯具有优异的机械性能和导热导电性能。大量研究结果显示,仅仅添加少量的石墨烯就能有效提升高分子的力学性能、热性能和电性能,因此石墨烯对于开发高性能的高分子复合材料潜力巨大。为此,本文采用溶剂沉淀法和机械共混法制备尼龙12/（氧化）石墨烯复合粉末材料,主要研究工作如下:采用改进的Hummers方法以石墨粉为原料,在浓硫酸、硝酸钾和高锰酸钾的强氧化作用下合成氧化石墨,辅以长时间的超声剥离制备可分散于水和乙醇的氧化石墨烯（graphene oxide,GO）,并利用FTIR、TEM、XRD手段进行表征测试。结果表明,制备的氧化石墨烯含有大羧基、羟基、环氧基等含氧官能团,呈片层褶皱结构,片层间距为0.89nm。为了获得分散性好的石墨烯乙醇分散液,选用聚乙烯吡咯烷酮分散购买的石墨烯粉体,而且石墨烯和氧化石墨烯的乙醇...
【文章来源】：武汉工程大学湖北省
【文章页数】：93 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
SLS成型工艺原理图
图 1-2 SLS 粉末材料特性[10]1）流动性和堆积密度：粉末材料一定水平的流动性和堆量具有重要影响。对于高分子材料来说，通过乳液聚合获末具有最好的流动性，通过溶剂沉淀法获得的土豆状（pot动性次之，通过低温粉碎法获得的表面粗糙没有规则的。对于球形粉末来说，较高堆积密度的粉末能够获得机械度烧结件，但对外形不规则的粉末来说，较高堆积密度则的流动性[11]。为了提高粉末材料的流动性，通常会加入二、硅酸镁、氧化铝、磷酸盐玻璃、硼酸盐玻璃、玻璃氧化滑石粉、云母粉和高岭土等无机填料[5]。2）激光吸收能力：烧结过程依赖于粉末材料充分吸收激常纯高分子粉末无法满足这个要求，添加一定量的石墨可以有效改善粉末材料对激光辐射能量的吸收能力。3）烧结性能：烧结层粉末的熔融和固化是非常复杂的过
合物链扩散、化学交联等机理也有涉及[5]。从液相烧结机理来看，颗粒熔融后在毛细管力驱动下并依靠黏度扩散，相互之间形成连接结构，足够多的低粘度熔融物就能够固化成愈加致密的结构。（4）热性质：熔体黏度、熔体表面张力和粉末表面能等热性质对粉末的烧结性能影响很大[11,13]。 为了减小由结晶和冷却引起的应力和变形，在整个烧结过程中，粉床温度始终保持在结晶和熔融温度之间。半结晶和无定形聚合物具有非常不同的热性质，如图 1-3 所示，分别是商业化 PA11、PA12 和 PS 粉末的 DSC 曲线[5]，因此三种材料的烧结工艺参数也存在较大差异。
【参考文献】：
期刊论文
[1]选择性激光烧结3D打印聚合物及其复合材料的研究进展[J]. 李志超,甘鑫鹏,费国霞,夏和生. 高分子材料科学与工程. 2017(10)
[2]尼龙12/OMMT纳米复合粉末的制备及性能[J]. 彭梦飞,汪艳. 工程塑料应用. 2017(03)
[3]原位聚合法制备热塑性聚氨酯/多壁碳纳米管复合材料及其性能研究[J]. 雷雁洲,段宪法,刘兴兴,李振中. 塑料工业. 2016(09)
[4]选择性激光烧结3D打印用高分子复合材料[J]. 史玉升,闫春泽,魏青松,文世峰,朱伟. 中国科学:信息科学. 2015(02)
[5]石墨烯的制备与表征研究[J]. 李旭,赵卫峰,陈国华. 材料导报. 2008(08)
[6]尼龙12热氧稳定性研究[J]. 汪艳,史玉升,黄树槐. 武汉工程大学学报. 2008(04)
[7]激光烧结尼龙12/累托石复合材料的结构与性能[J]. 汪艳,史玉升,黄树槐. 复合材料学报. 2005(02)
博士论文
[1]选择性激光烧结高分子材料及其制件性能研究[D]. 汪艳.华中科技大学 2005
本文编号：3269026
【文章来源】：武汉工程大学湖北省
【文章页数】：93 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
SLS成型工艺原理图
图 1-2 SLS 粉末材料特性[10]1）流动性和堆积密度：粉末材料一定水平的流动性和堆量具有重要影响。对于高分子材料来说，通过乳液聚合获末具有最好的流动性，通过溶剂沉淀法获得的土豆状（pot动性次之，通过低温粉碎法获得的表面粗糙没有规则的。对于球形粉末来说，较高堆积密度的粉末能够获得机械度烧结件，但对外形不规则的粉末来说，较高堆积密度则的流动性[11]。为了提高粉末材料的流动性，通常会加入二、硅酸镁、氧化铝、磷酸盐玻璃、硼酸盐玻璃、玻璃氧化滑石粉、云母粉和高岭土等无机填料[5]。2）激光吸收能力：烧结过程依赖于粉末材料充分吸收激常纯高分子粉末无法满足这个要求，添加一定量的石墨可以有效改善粉末材料对激光辐射能量的吸收能力。3）烧结性能：烧结层粉末的熔融和固化是非常复杂的过
合物链扩散、化学交联等机理也有涉及[5]。从液相烧结机理来看，颗粒熔融后在毛细管力驱动下并依靠黏度扩散，相互之间形成连接结构，足够多的低粘度熔融物就能够固化成愈加致密的结构。（4）热性质：熔体黏度、熔体表面张力和粉末表面能等热性质对粉末的烧结性能影响很大[11,13]。 为了减小由结晶和冷却引起的应力和变形，在整个烧结过程中，粉床温度始终保持在结晶和熔融温度之间。半结晶和无定形聚合物具有非常不同的热性质，如图 1-3 所示，分别是商业化 PA11、PA12 和 PS 粉末的 DSC 曲线[5]，因此三种材料的烧结工艺参数也存在较大差异。
【参考文献】：
期刊论文
[1]选择性激光烧结3D打印聚合物及其复合材料的研究进展[J]. 李志超,甘鑫鹏,费国霞,夏和生. 高分子材料科学与工程. 2017(10)
[2]尼龙12/OMMT纳米复合粉末的制备及性能[J]. 彭梦飞,汪艳. 工程塑料应用. 2017(03)
[3]原位聚合法制备热塑性聚氨酯/多壁碳纳米管复合材料及其性能研究[J]. 雷雁洲,段宪法,刘兴兴,李振中. 塑料工业. 2016(09)
[4]选择性激光烧结3D打印用高分子复合材料[J]. 史玉升,闫春泽,魏青松,文世峰,朱伟. 中国科学:信息科学. 2015(02)
[5]石墨烯的制备与表征研究[J]. 李旭,赵卫峰,陈国华. 材料导报. 2008(08)
[6]尼龙12热氧稳定性研究[J]. 汪艳,史玉升,黄树槐. 武汉工程大学学报. 2008(04)
[7]激光烧结尼龙12/累托石复合材料的结构与性能[J]. 汪艳,史玉升,黄树槐. 复合材料学报. 2005(02)
博士论文
[1]选择性激光烧结高分子材料及其制件性能研究[D]. 汪艳.华中科技大学 2005
本文编号：3269026
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