3D打印凹凸棒土改性光敏树脂制备及力学性能

采用硅烷偶联剂KH550接枝改性凹凸棒土,通过超声分散和3D打印技术进一步制备了有机凹凸棒土/光敏树脂复合物。采用傅里叶变换红外光谱对改性前后的凹凸棒土结构进行了表征;通过拉伸强度和冲击强度试验对复合光敏树脂的力学性能进行了研究;采用扫描电镜观察了复合树脂冲击断面的形貌和改性凹凸棒土在树脂中的分散情况。结果表明:改性凹凸棒土的加入有助于光敏树脂韧性的提高,当添加质量分数3%时,复合光敏树脂的冲击强度最佳。     

3D打印条件对可降解聚乳酸力学性能的影响

采用3D打印方式制备降解左旋聚乳酸（PLLA）样品,通过冲击及拉伸试验研究不同打印条件对样品冲击强度、拉伸强度、拉伸模量及断裂伸长率的影响。结果表明,随着打印填充密度的增加,样品的冲击强度、拉伸强度及拉伸模量增大,断裂伸长率先增后减;随着打印速度的增加,样品的拉伸强度和拉伸模量增大,冲击强度及断裂伸长率减小;随着打印温度的增加,样品的冲击强度、拉伸强度和拉伸模量增大,断裂伸长率减小;打印填充密度、打印速度、打印温度分别为70 %、100 mm/s、210 ℃时,样品的综合性能最佳。     

Filler Wetting in Miscible ESBR/SSBR Blends and Its Effect on Mechanical Properties

The selective wetting behavior of silica in emulsion styrene butadiene rubber (ESBR)/solution styrene butadiene rubber (SSBR) blends is characterized by the wetting concept, which is further developed for filled blends based on miscible rubbers. It is found that not only the chemical rubber–filler affinity but also the topology of the filler surface significantly influences the selective filler wetting in rubber blends. The nanopore structure of the silica surface has been recognized as the main reason for the difference in the wetting behavior of the branched ESBR molecules and linear SSBR molecules. However, the effect of nanopore structure becomes more significant in the presence of silane. It is discussed that the adsorption of silane on silica surface constricts the nanopore to some extent that hinders effectively the space filling of the nanopores by the branched ESBR molecules but not by the linear SSBR molecules. As a result, in silanized ESBR/SSBR blends the dominant wetting of silica surface by the tightly bonded layer of SSBR molecules causes a low‐energy dissipation in the rubber–filler interphase. That imparts the low rolling resistance to the blends similar to that of a silica‐filled SSBR compound, while the ESBR‐rich matrix warrants the good tensile behavior, i.e., good abrasion and wear resistance of the blends.

     

纤维对3D打印混凝土打印性能与力学性能的影响

为了研究纤维掺入对3D打印混凝土(3DPC)性能的影响,通过掺入聚乙烯醇(PVA)、聚丙烯(PP)纤维以及剑麻纤维,探究了纤维对3DPC流变性能、打印性能、力学性能以及孔结构的影响规律。流变性能测试结果表明,3DPC的静态屈服应力与三种纤维的掺量均呈线性上升关系,但纤维对3DPC流变性能的影响程度有所差异。打印性能测试结果表明PVA纤维的掺入会降低3DPC的可挤出性,但能明显提高挤出后混凝土的尺寸均匀性。力学性能与孔结构的测试结果表明,PP纤维对3DPC抗压强度有明显的提升效果,剑麻纤维对3DPC抗折强度有最显著的增强效果,而纤维掺量提高会降低3DPC表观密度,使内部孔隙率增加,从而导致高掺量纤维的增强效果弱于低掺量纤维。     

Influence of Filler Precoating and Printing Parameter on Mechanical Properties of 3D Printed Acrylonitrile Butadiene Styrene/Zinc Oxide Composite

Acrylonitrile butadiene styrene (ABS)/zinc oxide(ZnO) composites have been fabricated via fused deposition modelling technique. The effect of filler precoating and printing parameters on mechanical properties of the composites are investigated. The incorporation of precoated fillers and increase of infill density improve the tensile strength, Young’s modulus and hardness of the composites. Printing pattern determines mainly the tensile properties of the composites but has no significant effect on the hardness. Based on experimental results, it is suggested that line pattern printed with precoated fillers at medium dispenser speed and 100% infill density has resulted improved mechanical properties.     

不同填料对HDPE机械性能和微波加热性能影响

为改善高密度聚乙烯（HDPE）的微波加热性能，将HDPE分别与碳黑、ZnO、滑石粉等共混制备成复合材料，并分别对3种复合材料的机械性能和微波加热性能进行测试分析。结果表明，3种填料中，碳黑对HDPE微波加热性能的改善最为明显，滑石粉最差，ZnO处于两者之间；为保证复合材料的使用性能，在HDPE中加入这3种填料的含量不宜过高，否则将导致复合材料力学性能快速下降。     

三维四步法纱线不同运动式样编织复合材料力学性能分析

通过对三维四步法1×3式样、1×5式样编织复合材料几何细观结构的研究,采用六边形纤维束截面假设,建立了一种三维四步法1×3式样、1×5式样编织复合材料有限元3D模型,对其拉伸、压缩和剪切力学性能进行了理论分析,并与试验结果进行了对比,验证了有限元3D模型的准确性。     

三维机织复合材料力学性能分析与研究

通过对三维机织复合材料几何细观结构的研究,分析了三维机织复合材料的力学性能,采用椭圆形纤维束截面假设并结合实际的纱线形态建立了一种新的三维机织复合材料力学模型,对三维机织复合材料的拉伸、压缩和层间剪切强度进行了理论分析,并与实验结果进行了对比,验证了力学模型的正确性。     

浸润剂的制备及对3D打印产品力学性能的影响

以环氧树脂和丙烯酸酯类单体为主要原料制备了两种用于3D打印产品的浸润剂。用两种浸润剂和石蜡对3D打印的聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)试样进行了处理,研究了浸润剂对PMMA力学性能的影响。结果表明,反应型浸润剂对选择性激光烧结和喷墨砂型打印的产品有明显的增强作用,环氧浸润剂处理的产品经后处理后力学性能优于丙烯酸浸润剂处理的产品,黏度对环氧浸润剂的增强效果有较大影响。     

湿度变化对交替3D打印试件微结构及力学性能的影响研究

本文提出一种全新的硅酸盐水泥(PC)与碱激发矿渣(AAS)交替3D打印工艺,并基于该工艺打印了硅酸盐水泥-碱激发矿渣复合试件。在试件干燥前后,分别采用X射线断层扫描成像技术(CT)分析了各复合试件以及碱激发矿渣打印试件的微观结构,并测试了各试件干燥前后的抗折与抗压强度。结果表明,碱激发矿渣与硅酸盐水泥的抗干缩性能不同,在内部湿度下降时,两种材料的打印界面容易因干缩不一致而开裂,引起打印成品微结构劣化以及力学性能下降。尽管如此,采用交替3D打印工艺,硅酸盐水泥有效弥补了碱激发矿渣强度的不足,打印成品的抗折与抗压强度均高于碱激发矿渣打印试件。对比逐层交替与逐列交替两种3D打印方法,逐层打印试件的抗折强度更高,而逐列打印试件的抗压强度更高。上述研究成果对3D打印混凝土技术的推广运用有一定指导意义。     

CF表面改性对3D打印PLA/CF试件力学性能的影响

以短切碳纤维(CF)和聚乳酸(PLA)为实验原料,用硝酸在恒温水浴加热条件下对短切CF进行表面处理,并做表征,结果表明,硝酸处理后短切CF的表面粗糙度显著增大,并且出现了较多的沟槽;硝酸处理后CF(002)和(100)石墨晶面的衍射强度有明显提升,并且CF表面C元素含量相对未处理的有所降低,而O元素和N元素的含量有所提高。在双螺杆挤出造粒机上分别配比CF质量分数为5%的未经硝酸处理和硝酸处理后的PLA/CF粒料颗粒,并在粒料3D打印机上制得两种纤维增强的拉伸、弯曲、冲击试件,研究了短切CF的表面处理对3D打印PLA/CF试件综合力学强度的影响。结果表明,硝酸处理后PLA/CF试件的综合力学性能有明显提升。     

铁水脱硫渣做填料对橡胶材料力学性能的影响

以铁水脱硫渣做天然橡胶填料制备橡胶材料,研究铁水脱硫渣/炭黑配比、铁水脱硫渣粒径和硫化时间对橡胶材料力学性能的影响.结果表明,铁水脱硫渣/炭黑配比为20∶30时,橡胶材料的力学性能降低幅度较小,实现最大化利用铁水脱硫渣.橡胶材料中铁水脱硫渣粒径过大或过小均会造成其在天然橡胶中的分散性与相容性变差,导致力学性能降低;当硫化时间为30 min,橡胶材料力学性能最优.     

POSS增强PMMA热性能和力学性能研究

采用溶液共混法将笼形纳米粒子甲基丙烯酸甲酯基多面低聚倍半硅氧烷（MMA-POSS）与聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）共混制备无机/有机纳米复合材料。利用傅里叶红外光谱仪、核磁共振波谱仪和场发射扫描电子显微镜对材料进行了结构表征。场发射扫描电子显微镜观察复合物薄膜表面形态显示,当MMA-POSS含量较小时,薄膜表面均匀平整,MMA-POSS均匀地分散于PMMA基体中,复合材料的热稳定性和力学性能得到明显改善,其玻璃化转变温度（Tg）和热分解温度（Td）显著提高,POSS含量为1.0 %（质量分数,下同）时,Tg 和Td分别提高了16.9 ℃和21.0 ℃。     

PEG对双组分AM-MBAM-YSZ凝胶打印浆料性能的影响

通过在水基AM-MBAM-YSZ浆料中加入水溶性高分子PEG,并将可反应单体与引发剂分离,制备了固相含量为52vol%,室温下可稳定储存数天、混合后固化可控的双组份打印浆料.浆料粘度为11.2 Pa·s(剪切速率100 s-1),屈服应力为510.7 Pa,浆料打印的线条尺寸均匀、边缘平整,坯体表面无剥离,烧结后显微结构均匀致密.打印线条烧结后的相对密度为99.3%,圆柱试样烧结后的相对密度为95.6%.     

芳纶增强复合材料波纹夹层3D打印与力学性能研究

为解决波纹夹层结构传统制备方法存在的问题,采用熔融沉积(FDM)3D打印技术制备芳纶增强聚乳酸复合材料波纹夹层结构,并研究切片层高与打印温度对波纹夹层结构力学性能的影响。结果表明:当试样的切片层高为0.1 mm,打印温度为210℃时,复合材料波纹夹层结构的力学性能最好;试样的弯曲强度和冲击强度与切片层高呈负相关;随着打印温度的升高,试样的弯曲强度和冲击强度呈现先增大后减小的趋势。通过分析复合材料电镜图发现,切片层高的降低,有利于芳纶与聚乳酸基体的结合。     

聚酰胺12制品3D打印成型力学性能研究

应用3D打印技术中的熔融沉积成型法(FDM)和选择性激光烧结工艺(SLS)制备聚酰胺12(PA12)试样,研究了3D打印中构建不同取向方式对PA12力学性能的影响。同时,将3D打印试样与传统注射成型试样对比,比较了两者的性能差异。结果表明,FDM技术中构建不同打印取向影响PA12制品的力学性能,与注射成型相比,FDM试样的拉伸强度可达注塑件的56.3 %左右,断裂伸长率约为注塑件的60.9 %;SLS技术中,不同打印取向对制品的拉伸强度无明显影响,其拉伸强度可达注塑件的90 %以上,但其断裂伸长率较低,不足注塑件的10 %。     

Effect of Agglomeration on Mechanical Properties of Porous Zirconia Fabricated by Partial Sintering

Porous ZrO₂ ceramics were fabricated by compacting a fine ZrO₂ powder, followed by pressureless sintering. Two unidirectional pressures of 30 and 75 MPa were used to prepare the green compacts. The strength and the fracture toughness of porous ZrO₂ specimens sintered from the compacts prepared by 75 MPa were substantially higher than those by 30 MPa, especially for the specimens with low porosity. However, the corresponding Young's moduli were identical. This caused the strain to failure of these porous bodies to increase significantly with increasing compaction pressure. Microstructural analyses showed that a number of voids and small flaws existed in the green compacts prepared by the lower pressure, due to the agglomeration of fine ZrO₂ grains. It was revealed that the ZrO₂ agglomeration resulted in a localized nonuniform shrinkage and degraded the mechanical properties of porous ZrO₂ ceramics.     

Improving the Mechanical Properties of Poly Methyl Methacrylate Nanocomposites for Dentistry Applications Reinforced with Different Nanoparticles

Properties of poly methyl methacrylate are improved using different nanoparticles for denture applications and the best combination is selected using multi-criteria decision-making methods. For these purposes, poly methyl methacrylate is melt compounded with TiO₂, SiO₂, and Al₂O₃ nanoparticles and then injection molded. The results of mechanical tests revealed that by addition of TiO₂ and SiO₂, the impact strengths of poly methyl methacrylate were increased 229 and 62%, respectively. Also, the results indicated a significant improvement in Young’s modulus and hardness. The implementation of multi-criteria decision-making methods illustrated that TiO₂ nanoparticles are the best candidate for improving the properties of poly methyl methacrylate for dental applications.     

3D打印PLA/麦秸粉复合材料的力学性能优化

将聚乳酸(PLA)作为基体,麦秸粉作为增强体,通过挤出成型工艺制备用于熔融沉积成型3D打印的木塑复合材料。采用正交试验设计的方法,通过对复合材料的力学性能进行测试,探索最佳的制备工艺。结果表明,随着麦秸粉平均粒径的增加,复合材料的弯曲强度与冲击强度出现先上升后下降的趋势,当平均粒径为120μm时,弯曲强度与冲击强度分别达到60.51 MPa,12.84 k J/m~2;麦秸粉的含量在1%时,复合材料的弯曲强度与冲击强度达到最大值,分别为62.87 MPa,12.72 k J/m~2;硅烷偶联剂KH550的加入会提高复合材料的力学性能,对冲击强度的作用效果强于弯曲强度,当KH550的添加量为8%时,冲击强度达到12.90 k J/m~2;马来酸酐接枝聚丙烯相容剂(MAPP)的添加会使复合材料的弯曲强度与冲击强度先上升后下降,当MAPP含量为1%时,复合材料的弯曲强度与冲击强度分别为62.68 MPa,11.91 k J/m~2,达到最大值。     

甘油对聚乳酸／淀粉复合材料机械性能的影响

聚乳酸是一种生物降解高分子材料,具有良好的透明性、良好的机械性能和易于加工的优点,但是比较昂贵,为了降低成本,加人廉价的其他材料,制得复合材料是一种可选择的方式.淀粉来源广泛,而且价格低廉,是一种天然的可降解高分子,因此将聚乳酸和淀粉进行共混制的复合材料能够有效的降低成本.但是聚乳酸/淀粉复合材料的韧性比较差,这限制了它的应用.在聚乳酸和淀粉80:20(质量比)的情况下,我们向复合材料中加入甘油,改善复合材料的韧性.分别加入0%、8%、16%、24%和32%的甘油,我们采用熔融共混的方法制备了聚乳酸/淀粉复合材料.通过力学性能测试和SEM等分析,研究了在不同甘油含量的情况下,复合材料力学性能.通过研究发现,随着甘油含量的增加,复合材料力学性能先上升后下降,当甘油加入量为8%(淀粉质量)时,性能最好.SEM分析表明,甘油的加入能够改善聚乳酸/淀粉复合材料的相容性.