3D打印碳纤维增强PLA试件的力学性能分析

以300目短切碳纤维(CF)和聚乳酸(PLA)为实验原料,分别配制CF质量分数为5%、10%、15%和20%的CF/PLA混合料,再经双螺杆挤出机挤出造粒后得到CF/PLA复合材料。分别以纯PLA和不同组分的CF/PLA复合材料为实验材料,在粒料3D打印机上制备抗拉伸、压缩、弯曲和冲击试样,并做力学性能测试。实验结果表明,随着CF含量的增加,材料最大拉伸强度呈先增大后减小的趋势,当CF含量为5%时,材料的平均拉伸强度最大,为48.45 MPa。材料的平均弯曲和压缩强度随CF含量的增加均呈先减小后增大再减小的趋势,且无CF填充时,二者的强度值最大,分别为114.77 MPa和103.94 MPa。材料的抗冲击强度随着CF含量的增大呈先增大后减小的趋势,当CF含量为5%时,材料的抗冲击强度最大,为14.49 kJ/m~2。     

聚乳酸/聚己内酯共混材料的性能研究

采用熔融共混的方法制备了聚乳酸(PLA)/聚己内酯(PCL)共混材料,研究了PLA/PCL共混材料的动态力学性能、力学性能、热性能和微观形貌。结果表明,制备的PLA/PCL共混材料为部分相容体系;材料拉伸强度随PCL含量的增加先增加后降低,当PCL质量分数为30%时,材料的拉伸强度为55.9 MPa,比纯PLA提高了8%;冲击强度随PCL含量的增加而增大,当PCL质量分数为50%时,材料的冲击强度为14.7 kJ/m2,比纯PLA提高了2.5倍。     

3D打印ABS改性聚碳酸酯力学性能分析

以(ABS)和聚乳酸(PC)为实验原料,分别配制ABS质量分数为10%、20%、30%和40%的PC/ABS混合料,再经双螺杆挤出机挤出造粒后得到PC/ABS复合材料。分别以纯PC和不同组分的PC/ABS复合材料为实验材料,在粒料3D打印机上制备抗拉伸和冲击试样,并对打印制品做力学性能测试。实验结果表明,随着ABS含量的增加,制品最大拉伸强度呈先减小后增大再减小的趋势,当ABS含量为30%时,复合材料的平均拉伸强度最大,为54.84 MPa。制品的抗缺口冲击强度随着ABS含量的增大呈先增大后减小的趋势,当ABS含量为30%时,材料的抗冲击强度最大,为24.8 kJ/m~2。     

有机硅改性聚氨酯增韧聚乳酸的研究

针对聚乳酸(PLA)韧性差的特点,采用有机硅改性热塑性聚氨酯(TPSiU)对PLA通过熔融共混进行增韧改性,考察了TPSiU含量对PLA/TPSiU共混物微观结构、热性能及力学性能等的影响。研究结果表明,TPSiU的加入,使PLA由脆性材料转变为韧性材料,共混物的拉伸强度、弹性模量,冲击强度均随TPSiU含量的增加呈先增大后减小的趋势,当TPSiU的质量分数为20%时,PLA/TPSiU共混物的断裂伸长率提高约8倍。PLA/TPSiU共混物中两相呈海-岛结构,相容性欠佳,而且随着TPSiU含量的增加,"岛"相尺寸逐渐增大。另外,TPSiU的加入对PLA的热性能稍有影响,当TPSiU质量分数为10%时,共混体系的耐热性与纯PLA相当。     

混合纤维增强树脂矿物复合材料研究

为了研究作为精密机床床身基础构件的混合纤维增强树脂矿物复合材料的性能,以钢纤维质量分数、丝瓜络纤维质量分数、钢纤维长径比为考察因素,采用正交试验设计方法开展16组钢–丝瓜络纤维混合增强树脂矿物复合材料试件压缩强度与阻尼比测试试验。结果表明,钢纤维质量分数对材料压缩强度的影响最大,丝瓜络纤维质量分数对材料阻尼比的影响最大。随着丝瓜络纤维的添加,试件压缩强度与阻尼比均出现先增大后减小的趋势,当丝瓜络纤维质量分数达到0.1%时,试件的压缩强度为98.095 0 MPa,阻尼比为0.172 7。钢纤维添加量与试件压缩强度呈线性递增趋势,且当钢纤维质量分数达到0.4%时,试件阻尼比达到最大值,为0.170 7,当钢纤维质量分数为0.8%时,试件的整体性能最优。当钢纤维长径比为60时,试件的压缩强度为100.063 0 MPa,阻尼比为0.170 9。混合纤维增强树脂矿物复合材料的最佳组分为:丝瓜络纤维质量分数0.1%,钢纤维质量分数0.8%,钢纤维长径比60。     

聚己内酯/纳米羟基磷灰石复合材料的3D打印及性能

以纳米羟基磷灰石(nano-HA)和聚己内酯(PCL)为原料,通过熔融共混方式制备不同nano-HA含量的PCL/nano-HA复合材料。采用熔体微分3D打印机打印PCL/nano-HA复合材料测试试样,测试其力学性能,并通过差示扫描量热仪和X射线衍射仪进行了分析。结果表明:随着nano-HA质量分数的增加,PCL/nano-HA复合材料3D打印试样的拉伸强度和弯曲强度均呈现先增大后减小的趋势,而压缩强度一直增大,结晶性能变好;当nanoHA质量分数为20%时,3D打印试样的拉伸强度和弯曲强度均达到最大值,分别为23.3MPa和21.4MPa;当压缩应变为10%时,nano-HA质量分数为40%的PCL/nano-HA复合材料试样的压缩应力为最大值,为31.4MPa。PCL/nano-HA复合材料打印试样中只含nano-HA和PCL两种相,有利于其保持良好的生物活性,有望在生物组织支架中得到应用。     

聚氨酯/环氧树脂泡沫材料的制备及性能研究

采用环己烷、水为共发泡剂制备了聚氨酯、环氧树脂、聚乙二醇为主体成分的硬质泡沫材料,利用热失重仪、光学显微镜等对泡沫材料的热性能、力学性能及泡孔结构进行了研究。结果表明,随着聚乙二醇的加入,泡沫材料的压缩强度和冲击强度均呈现先增大后减小的趋势,当聚乙二醇含量为30份(质量份数,下同)时,泡沫材料的压缩强度和冲击强度均达到较佳水平;加入环氧树脂能够提高泡沫材料的热分解温度,且当其含量为15～20份时,泡沫材料的压缩强度和冲击强度均达到较高水平;泡沫材料的压缩强度、冲击强度在环己烷与水质量比为10/1时达到最大值。     

玻璃纤维增强聚丙烯的力学性能研究

研究了玻璃纤维(GF)和马来酸酐接枝聚丙烯(PP-g-MAH)对聚丙烯力学性能的影响。结果表明:随着GF与PP的质量比增加,玻璃纤维增强聚丙烯的拉伸强度增加,冲击强度总体呈下降趋势。当PP与GF的质量比为55∶45时,拉伸强度最高,达到45MPa。当PP与GF的质量比一定时,在玻璃纤维增强聚丙烯复合材料中添加增容剂马来酸酐接枝聚丙烯(PP-g-MAH),可使其拉伸强度得到很大的提高,但是冲击性能却下降。当PP与GF的质量比为75∶25时,随PP-g-MAH与PP/GF复合材料的质量比增加,其拉伸强度先增大后减小,其冲击性能总体呈下降趋势。当PP-g-MAH,PP和GF的质量比为15∶75∶25时,其综合性能最优,拉伸强度为50.5MPa,冲击强度为4.3kJ/m2。     

POM／TPU共混物的力学性能和摩擦磨损性能研究

采用双螺杆挤出熔融共混的方法制备了聚甲醛(POM)和热塑性聚氨酯弹性体(TPU)/增容剂Z共混物.考察了共混物的力学性能、摩擦磨损性能,并通过扫描电子显微镜(SEM)观察其微观形态结构以及磨损表面形貌.结果表明:加入增容剂z可以使共混体系的相容性得到改善,提高了缺口冲击强度;当TPU的质量分数为30份时,缺口冲击强度达到13.8 kJ/m2,比纯POM提高了126%;共混物的摩擦磨损性能下降,随着TPU的用量的增加共混物的摩擦因数呈现先减小后增大趋势,而磨损量随之增大.     

PAPP/PPG组合多元醇对刚性聚氨酯力学性能的影响

以多亚甲基多苯基异氰酸酯(PMDI)为硬段,苯酐聚酯多元醇(PAPP)和聚丙二醇(PPG400)的组合多元醇为软段,制得双组分聚氨酯树脂。通过万能材料试验机、简支梁冲击试验机研究了PAPP的含量及类型对聚氨酯力学性能的影响。结果表明:随着PAPP含量的增加,聚氨酯的拉伸强度和冲击强度先增大后减小。PAPP官能度为3的聚氨酯的拉伸强度大于PAPP官能度为2和4的聚氨酯,但冲击强度小于后者。随着PAPP分子质量的增加,拉伸强度先不变后减小,冲击强度逐渐增大。在PAPP的质量分数为30%时,PAPP分子质量为400,官能度为3的聚氨酯力学性能最好,此时,拉伸强度和弹性模量分别为68.3 MPa和2.86 GPa,冲击强度为71.3 k J/m~2。