热塑性聚氨酯弹性体3D打印研究

发布时间：2025-03-14 22:34

　　采用传统橡胶材料制备的充气式轮胎由于具有速度快、减震性能好、抗湿滑、自重轻等优势,目前得到了广泛的应用。但是充气式轮胎也存在着抗刺扎性能差,易爆胎等安全隐患,因此非充气式轮胎的开发和利用逐渐成为轮胎领域研究的热点之一。本论文中采用热塑性聚氨酯弹性体材料,尝试通过熔融沉积成型(FDM)的3D打印技术制备出非充气轮胎,并进行性能研究和工艺改进。该思路的优势在于不需要制造模具,即可实现各种结构非充气轮胎的快速试制。本论文中首先利用拉伸测试、TGA测试、DSC测试、TMA测试、变温拉伸测试、等双轴拉伸测试等方法研究了热塑性聚氨酯弹性体材料的性能。综合各方面性能对比,LANXESS-PC930的拉伸强度达到45.1MPa,软化温度达到180℃,玻璃化温度Tg达到-46.4℃,同时耐曲挠性最好、拉伸回复过程中滞后圈面积所代表的的能耗最小。此外随温度升高,LANXESS-PC930的储能模量E'和拉伸强度都相对最优。因此,LANXESS-PC930的综合性能更加优异。采用JGRW-线材基于FDM技术3D打印了标准拉伸样条,并通过对比3D打印成型样条的拉伸强度和断面形貌,研究了 FDM技术3D打印工艺与...

【文章页数】：88 页

【学位级别】：硕士

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摘要
ABSTRACT
主要符号和缩略词说明
第一章 绪论
    1.1 引言
    1.2 热塑性聚氨酯弹性体
        1.2.1 热塑性聚氨酯弹性体简介
        1.2.2 热塑性聚氨酯弹性体研究现状
        1.2.3 热塑性聚氨酯弹性体耐热性分析
    1.3 3D打印技术及应用概述
        1.3.1 3D打印技术简介
        1.3.2 TPU材料3D打印概述
        1.3.3 TPU 3D打印材料国内外研究现状
        1.3.4 TPU材料3D打印在各领域的应用
    1.4 非充气轮胎概述
        1.4.1 非充气轮胎简介
        1.4.2 非充气轮胎国内外研究现状
        1.4.3 非充气轮胎的成型工艺
    1.5 本论文的目的和意义
    1.6 本论文的主要研究内容
    1.7 本论文的创新点
第二章 热塑性聚氨酯弹性体材料的性能研究
    2.1 引言
    2.2 实验部分
        2.2.1 实验原料
        2.2.2 实验仪器和设备
        2.2.3 高性能热塑性聚氨酯弹性体的筛选
        2.2.4 测试与表征方法
            2.2.4.1 傅立叶变换红外光谱测试(FTIR)
            2.2.4.2 热重测试(TGA)
            2.2.4.3 差示扫描量热法测试(DSC)
            2.2.4.4 热机械性能测试(TMA)
            2.2.4.5 拉伸测试
            2.2.4.6 等双轴拉伸测试
            2.2.4.7 变温拉伸测试
            2.2.4.8 动态机械热分析测试(DMA)
            2.2.4.9 耐曲挠性测试
    2.3 结果与讨论
        2.3.1. TPU材料的初步筛选
            2.3.1.1 TPU材料的拉伸测试分析
            2.3.1.2 TPU材料的热重测试分析
            2.3.1.3 TPU材料的热机械性能分析
            2.3.1.4 TPU材料的DSC测试分析
            2.3.1.5 小结
        2.3.2 非充气轮胎3D打印TPU材料的筛选
            2.3.2.1 TPU材料的FTIR测试分析
            2.3.2.2 TPU材料的拉伸测试分析
            2.3.2.3 TPU材料的热重测试分析
            2.3.2.4 TPU材料的TMA测试分析
            2.3.2.5 TPU材料的DSC测试分析
            2.3.2.6 TPU材料的变温拉伸测试分析
            2.3.2.7 TPU材料的双轴拉伸测试分析
            2.3.2.8 TPU材料的耐曲挠性测试分析
            2.3.2.9 TPU材料的DMTA测试分析
    2.4 本章小结
第三章 3D打印TPU线材的制作以及3D打印工艺的研究
    3.1 引言
    3.2 实验部分
        3.2.1 实验原料
        3.2.2 实验仪器和设备
        3.2.3 FDM技术3D打印工艺的探究
        3.2.4 测试与表征方法
            3.2.4.1 熔融指数测试
            3.2.4.2 流变性能测试
            3.2.4.3 3D打印样条的拉伸测试
            3.2.4.4 3D打印样条横截面形貌的SEM测试
    3.3 结果与讨论
        3.3.1 熔融指数测试分析
        3.3.2 流变性能测试分析
        3.3.3 3D打印温度分析
        3.3.4 3D打印填充率分析
        3.3.5 3D打印样条横截面形貌分析
    3.4 本章小结
第四章 TPU材料非充气轮胎的3D打印成型与性能研究
    4.1 引言
    4.2 实验部分
        4.2.1 实验原料
        4.2.2 实验仪器和设备
        4.2.3 非充气轮胎的3D打印成型
        4.2.4 测试与表征方法
            4.2.4.1 非充气轮胎的三向刚度测试
    4.3 结果与讨论
        4.3.1 第一代非充气轮胎的3D打印探究
        4.3.2 第一代非充气轮胎的3D打印成型
        4.3.3 第二代非充气轮胎的3D打印成型
        4.3.4 第三代非充气轮胎的3D打印成型
        4.3.5 非充气轮胎的三向刚度测试分析
    4.4 本章小结
第五章 结论
参考文献
致谢
研究成果
作者和导师简介
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本文编号：4034717