水性聚氨酯复合膜的制备及在3D打印上的应用

发布时间：2021-04-21 07:43

　　熔融堆积成型（FDM）是运用在3D打印机上的一种快速成型方法。它具有操作简单、加工性强、耗时短、成本低等优势,但也存在精度低、抗冲击性弱等不足,限制了其在海洋工程装备加工领域的应用。对3D产品表面进行防护,不但可以减少表面缺陷,而且可以增强打印产品的表面韧性,提高安全系数。水性聚氨酯（WPU）作为绿色环保型涂料常被用作表面防护材料,但传统WPU因亲水扩链剂的引入及交联度低,导致其存在防水性差及力学性能不足等问题,因此本文致力于制备综合性能优异的WPU材料,并将其用于FDM打印产品的表面防护。首先在WPU体系中利用化学共聚法引入羟基氟硅油（PTFS）,制备了羟基氟硅油/水性聚氨酯（PTFS/WPU）复合膜。测试结果显示,随着PTFS含量的增多,PTFS/WPU复合膜的拉伸强度呈现先增大后减小的趋势,断裂伸长率变化趋势与之相反,且耐水性得到提高;虽然PTFS对复合膜的拉伸强度有促进作用,但也降低了材料的韧性,并不能同时达到增强增韧的效果。而利用氟硅烷溶液对WPU胶膜表面进行处理,不但增强了WPU复合膜的疏水性,同时也改善了复合膜的力学性能,但仍不能满足实际需求。为了同时提高WPU膜的力学性... 

【文章来源】：大连理工大学辽宁省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：72 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
    1.1 研究背景
    1.2 水性聚氨酯的合成及应用
        1.2.1 水性聚氨酯的合成
        1.2.2 水性聚氨酯的应用
    1.3 水性聚氨酯的改性研究
        1.3.1 有机硅改性
        1.3.2 有机氟改性
        1.3.3 纳米材料改性
    1.4 3D打印技术介绍
        1.4.1 3D打印原理及分类
        1.4.2 3D打印技术在海洋工程中的应用
        1.4.3 FDM成型技术的研究现状
    1.5 本课题的研究目标与内容
2 材料与方法
    2.1 实验试剂与实验仪器
    2.2 测试与表征
        2.2.1 异氰酸酯基（-NCO）含量的测定
        2.2.2 傅立叶红外光谱分析
        2.2.3 拉伸测试
        2.2.4 弯曲测试
        2.2.5 冲击测试
        2.2.6 微观形貌分析
        2.2.7 EDS能谱测试
        2.2.8 耐热性分析
        2.2.9 吸水率测试
        2.2.10 水接触角测试
        2.2.11 附着力测试
3 氟硅改性水性聚氨酯复合材料的制备与性能
    3.1 引言
    3.2 实验部分
        3.2.1 羟基氟硅油/水性聚氨酯复合材料（PTFS/WPU）的制备
        3.2.2 氟化水性聚氨酯（FWPU）复合膜的制备
    3.3 结果与讨论
        3.3.1 傅里叶红外光谱分析
        3.3.2 力学性能测试
        3.3.3 微观形貌分析
        3.3.4 防水性分析
        3.3.5 EDS能谱测试
        3.3.6 复合膜性能对比分析
    3.4 本章小结
4 埃洛石纳米管/水性聚氨酯复合材料的制备及性能研究
    4.1 引言
    4.2 埃洛石纳米管/水性聚氨酯复合材料的制备过程
    4.3 结果与讨论
        4.3.1 傅里叶红外光谱分析
        4.3.2 力学性能测试
        4.3.3 微观形貌分析
        4.3.4 耐热性分析
        4.3.5 防水性分析
    4.4 本章小结
5 水性聚氨酯复合膜在FDM打印试样表面防护上的应用
    5.1 引言
    5.2 实验部分
        5.2.1 试样制备
        5.2.2 正交实验的设计
    5.3 结果与讨论
        5.3.1 正交实验结果分析
        5.3.2 填充率对试样力学性能的影响
        5.3.3 填充图案对试样力学性能的影响
        5.3.4 断面形貌分析
        5.3.5 填充图案对试样吸水率的影响
        5.3.6 水性聚氨酯复合膜对试样性能的影响
        5.3.7 附着力测试
    5.4 本章小结
结论
创新点
参考文献
攻读硕士学位期间发表学术论文情况
致谢


【参考文献】：
期刊论文
[1]异氰酸酯功能化氧化石墨烯/热塑性聚氨酯弹性体复合材料的制备与性能[J]. 白静静,尹建宇,高雄.  复合材料学报. 2018(07)
[2]FDM 3D打印高分子材料改性及应用进展[J]. 李新,孙良双,杨亮,彭家丽,李洪波,叶正涛.  胶体与聚合物. 2017(03)
[3]功能石墨烯改性水性聚氨酯及其性能[J]. 郑春森,赵海平,姚伯龙,王良多,孙常青.  复合材料学报. 2017(12)
[4]埃洛石纳米管/聚乙烯醇-淀粉复合膜的结构与性能[J]. 王松,贾志欣,周向阳,谢东,陈明周,罗远芳,贾德民.  复合材料学报. 2017(12)
[5]氟化聚乙烯醇/SiO2超疏水薄膜的制备及性能[J]. 杜海燕,宋震,郝晓刚,梁镇海,王永洪,申迎华.  高分子材料科学与工程. 2016(10)
[6]功能化改性还原氧化石墨烯-碳纳米管/热塑性聚氨酯复合材料膜的制备及性能[J]. 欧忠星,郑玉婴,肖东升,曹宁宁.  复合材料学报. 2016(03)
[7]Optimization of fused deposition modeling process parameters:a review of current research and future prospects[J]. Omar A.Mohamed,Syed H.Masood,Jahar L.Bhowmik.  Advances in Manufacturing. 2015(01)
[8]无机粒子对聚醚型聚氨酯微相分离的影响[J]. 余翔,吕志平,佟玉超,杨茹果.  高分子材料科学与工程. 2013(07)
[9]氨基硅油接枝聚碳酸亚丙酯水性聚氨酯的合成与性能[J]. 徐成书,蔡再生,邢建伟,任燕,孟娜,戈晶晶.  高分子材料科学与工程. 2013(04)
[10]聚（对亚苯基-1,3,4-噁二唑）纤维表面氟化处理研究[J]. 贾二鹏,杨潇,刘向阳,叶光斗,徐建军.  高分子学报. 2012(04)

硕士论文
[1]FDM快速成型表面质量及其性能研究[D]. 周倩.山东大学 2017
[2]水性聚氨酯丙烯酸酯复合乳液的合成、表征与性能研究[D]. 伊廷法.太原理工大学 2017
[3]水性聚氨酯/改性无机纳米颗粒复合材料的制备与性能[D]. 范新建.天津工业大学 2017



本文编号：3151362