用于选择性激光烧结高分子材料的制备与成型研究

发布时间：2017-03-22 02:13

  本文关键词：用于选择性激光烧结高分子材料的制备与成型研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：选择性激光烧结成型技术采用分层叠加的制造原理,集计算机科学、材料科学、软件工程、激光技术等多种先进技术于一身,是当今国际上重要的快速成型技术之一。高分子材料在SLS材料中占有重要地位,应用前景十分广阔。国内外学者对高分子材料的制备与SLS成型原理及工艺有了较深入的研究,但迄今为止,可应用于SLS技术的高分子材料依然有限。本文针对SLS用非结晶性高分子材料的开发与成型进行了一系列研究:(1)以PS为样本系统地研究了非结晶性材料的尺寸精度问题,探讨了制件尺寸以及激光能量密度、预热温度、分层厚度等工艺参数对材料收缩、次级烧结、Z轴盈余、阶梯效应等现象的影响。(2开发了一种新型非结晶性材料苯乙烯-丙烯腈共聚物(SAN)用于SLS技术。采用乳液法合成SAN树脂,通过正交实验确定工艺参数。将SAN烧结件与PS烧结件进行了对比,结果表明:喷雾干燥制得的SAN粉末致密度较高,其烧结件的力学性能较好。(3)对PS及SAN的烧结件用后处理材料进行了一系列实验,研究后处理蜡的配方,得到浸蜡实验的最佳工艺参数。对浸渗后处理烧结件的尺寸精度、力学性能进行测定,结果表明:所有烧结件的尺寸都有不同比例的收缩,烧结件经后处理力学性能都有较大提高,并且SAN的力学强度更好。
【关键词】：3D打印 选择性激光烧结 苯乙烯-丙烯腈共聚物 尺寸精度 后处理
【学位授予单位】：青岛科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TQ317
【目录】：

• 摘要3-4
• ABSTRACT4-12
• 1. 绪论12-30
• 1.1 选择性激光烧结成型技术简介12-15
• 1.1.1 选择性激光烧结技术的发展概述12
• 1.1.2 选择性激光烧结技术的工艺原理12-13
• 1.1.3 选择性激光烧结技术的特点13-14
• 1.1.4 选择性激光烧结技术的应用14-15
• 1.2 选择性激光烧结高分子材料15-29
• 1.2.1 选择性激光烧结高分子材料的发展概述15-17
• 1.2.2 选择性激光烧结高分子材料的研究进展及发展方向17-21
• 1.2.2.1 聚碳酸酯17-18
• 1.2.2.2 聚苯乙烯18
• 1.2.2.3 ABS18
• 1.2.2.4 超高分子量聚乙烯18-19
• 1.2.2.5 聚丙烯19
• 1.2.2.6 尼龙19-20
• 1.2.2.7 其他高分子材料20-21
• 1.2.2.8 选择性激光烧结高分子材料的发展趋势21
• 1.2.3 选择性激光烧结高分子材料的制备方法21-25
• 1.2.3.1 粉末材料的制备21-23
• 1.2.3.2 高分子材料的助剂23-25
• 1.2.3.3 高分子材料与助剂的混合制备方法25
• 1.2.4 选择性激光烧结高分子材料的烧结原理25-26
• 1.2.4.1 CO2激光器能量的输入特性25
• 1.2.4.2 高分子材料激光烧结成型机理25-26
• 1.2.5 选择性激光烧结高分子材料的后处理26-29
• 1.2.5.1 浸蜡选择26-27
• 1.2.5.2 浸渗树脂的选择27-28
• 1.2.5.3 稀释剂与固化剂28-29
• 1.3 论文选题的目的、意义和研究的主要内容29-30
• 2 选择性激光烧结成型精度分析30-42
• 2.1 前言30-32
• 2.1.1 CAD模型造成的误差30-31
• 2.1.2 设备造成的误差31
• 2.1.3 工艺参数不当造成的误差31-32
• 2.1.4 烧结件后处理造成的误差32
• 2.2 成型收缩与次级烧结、Z轴盈余现象32-34
• 2.2.1 成型收缩32
• 2.2.2 次级烧结32-33
• 2.2.3 Z轴盈余33-34
• 2.3 实验部分34
• 2.3.1 实验原料34
• 2.3.2 实验仪器34
• 2.3.3 实验操作34
• 2.3.3.1 试样制备34
• 2.3.3.2 尺寸精度的测定34
• 2.3.3.3 密度的测定34
• 2.4 结果与讨论34-40
• 2.4.1 分层厚度对精度的影响34-35
• 2.4.2 预热温度对精度的影响35-36
• 2.4.3 激光能量密度对精度的影响36-37
• 2.4.4 制件尺寸对精度的影响37-39
• 2.4.5 成型方向对精度的影响39-40
• 2.5 本章小结40-42
• 3 乳液法合成SAN树脂及其SLS烧结42-60
• 3.1 前言42-45
• 3.1.1 苯乙烯与丙烯腈的共聚特点42-43
• 3.1.2 丙烯腈含量对SAN基本物理性质的影响43-45
• 3.1.3 丙烯腈含量对SAN力学性能的影响45
• 3.1.4 粉末致密度45
• 3.2 实验部分45-48
• 3.2.1 实验试剂45-46
• 3.2.2 实验仪器46
• 3.2.3 粉末的制备46
• 3.2.4 粉末的后处理46
• 3.2.5 试样制备46
• 3.2.6 测试方法46-48
• 3.2.6.1 分子量的测定46-47
• 3.2.6.2 转化率及固含量计算47
• 3.2.6.3 粉料堆积密度测定47-48
• 3.2.6.4 SAN粉末Tg测定48
• 3.2.6.5 力学性能测试48
• 3.3 结果与讨论48-51
• 3.3.1 乳化剂对转换率与分子量的影响48-49
• 3.3.2 引发剂用量对转化率与分子量的影响49
• 3.3.3 反应条件对转化率与分子量的影响49-50
• 3.3.4 扫描电镜表征形貌50
• 3.3.5 堆积密度50-51
• 3.4 粒度分布51
• 3.5 选择性激光烧结工艺51-58
• 3.5.1 工艺参数范围的确定51-55
• 3.5.2 正交实验步骤55
• 3.5.3 正交实验结果55-58
• 3.6 SAN树脂烧结的力学性能58-59
• 3.7 本章小结59-60
• 4 激光烧结快速成型件后处理技术60-73
• 4.1 前言60-63
• 4.1.1 材料的润湿性60-61
• 4.1.2 影响渗透的因素61-62
• 4.1.3 后处理树脂62-63
• 4.1.3.1 应用于后处理树脂的要求62
• 4.1.3.2 固化剂的选择62-63
• 4.1.3.3 促进剂与稀释剂的选择63
• 4.2 实验部分63-65
• 4.2.1 实验原料63
• 4.2.2 实验仪器63
• 4.2.3 试样制备及后处理63-65
• 4.2.3.1 待后处理试样制备63-64
• 4.2.3.2 纳米二氧化硅改性环氧树脂基体64
• 4.2.3.3 固化剂的用量64
• 4.2.3.4 后处理工艺流程64-65
• 4.2.3.5 力学性能测试65
• 4.2.3.6 尺寸精度测试65
• 4.2.3.7 孔隙率测试65
• 4.3 结果与讨论65-72
• 4.3.1 浸蜡工艺65-68
• 4.3.1.1 后处理蜡的配置65-67
• 4.3.1.2 后处理温度与环境温度的影响67
• 4.3.1.3 浸蜡时间67
• 4.3.1.4 尺寸精度67-68
• 4.3.1.5 烧结件浸蜡后的表面处理68
• 4.3.2 树脂浸渗工艺68-72
• 4.3.2.1 活性稀释剂的用量68
• 4.3.2.2 固化剂用量68-69
• 4.3.2.3 纳米二氧化硅含量对力学性能的影响69
• 4.3.2.4 后处理对两种材料密度、孔隙率、力学性能的影响69-71
• 4.3.2.5 SEM观察71
• 4.3.2.6 尺寸精度71-72
• 4.4 本章小结72-73
• 总结与展望73-75
• 参考文献75-82
• 致谢82-83
• 攻读学位期间发表的学术论文83-84

【参考文献】

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