以聚乳酸（PLA）為基體,連續(xù)玻璃纖維為增強(qiáng)體,采用熔融浸漬工藝制備連續(xù)玻璃纖維預(yù)浸絲,將制得的預(yù)浸絲作為3D打印耗材用于熔融沉積（FDM）的3D技術(shù)來(lái)制備連續(xù)玻璃纖維增強(qiáng)PLA復(fù)合材料試樣,并研究了打印溫度、層厚和打印速度對(duì)復(fù)合材料力學(xué)性能的影響。結(jié)果表明,當(dāng)打印層厚為0. 5 mm,打印溫度為230℃,打印速度為2 mm/s時(shí),連續(xù)玻璃纖維增強(qiáng)PLA復(fù)合材料的彎曲性能最佳,彎曲強(qiáng)度和彎曲模量分別為327. 84 MPa和20. 293 GPa。綜合考慮復(fù)合材料的力學(xué)性能、表面質(zhì)量和尺寸穩(wěn)定性,連續(xù)玻璃纖維增強(qiáng)PLA復(fù)合材料的最佳打印層厚為0. 5 mm,適宜的打印溫度范圍為200²20℃,打印速度范圍為2⁴ mm/s。 

【文章來(lái)源】：塑料工業(yè). 2020,48(01)北大核心CSCD

【文章頁(yè)數(shù)】：5 頁(yè)

【部分圖文】：

打印層厚對(duì)CGF/PLA復(fù)合材料彎曲性能的影響

當(dāng)層厚為0.5 mm，打印速度為2 mm/s時(shí)，打印溫度對(duì)CGF/PLA復(fù)合材料力學(xué)性能的影響如圖5。從圖中可以看出，升高噴嘴溫度有利于提高CGF/PLA復(fù)合材料的彎曲強(qiáng)度和彎曲模量，這是由于升高噴嘴溫度可以降低PLA的黏度并改善PLA的流動(dòng)性，在噴嘴的擠壓作用下更容易滲入到纖維單絲之間，進(jìn)而改善PLA在纖維束中的二次浸漬效果。另外，較高的熔體溫度可以加強(qiáng)相鄰兩層沉積線的樹(shù)脂界面結(jié)合，從而提高CGF/PLA復(fù)合材料的力學(xué)性能。但隨著打印溫度的升高，CGF/PLA復(fù)合材料的表面質(zhì)量變差，如圖6所示，這主要是由于更高的打印溫度，需要更長(zhǎng)的時(shí)間來(lái)充分冷卻，而當(dāng)打印速度一定時(shí)，沒(méi)有完全冷卻的沉積線容易被移動(dòng)的噴嘴所拖動(dòng)，導(dǎo)致沉積線翹起，影響復(fù)合材料的表面質(zhì)量以及尺寸穩(wěn)定性。綜合考慮，CGF/PLA復(fù)合材料適宜的打印溫度范圍為200～220℃。2.4 打印速度對(duì)復(fù)合材料力學(xué)性能的影響

2.4 打印速度對(duì)復(fù)合材料力學(xué)性能的影響層厚為0.5 mm，打印溫度為210℃時(shí)，打印速度對(duì)CGF/PLA復(fù)合材料力學(xué)性能的影響如圖7所示。從圖中可以看出隨著打印速度的提高，彎曲強(qiáng)度顯著降低，這主要是由于打印速度過(guò)高時(shí)，預(yù)浸絲在噴嘴內(nèi)停留時(shí)間太短，PLA不能及時(shí)的全部熔融，同時(shí)也縮短了PLA對(duì)纖維束的浸漬時(shí)間，對(duì)PLA和纖維單絲之間的界面結(jié)合產(chǎn)生不好的影響，當(dāng)復(fù)合材料試樣在受到外力作用時(shí)基體材料首先斷裂，載荷不能傳遞到纖維束，導(dǎo)致彎曲強(qiáng)度低。雖然降低打印速度可以提高CGF/PLA復(fù)合材料的力學(xué)性能，但打印速度過(guò)低時(shí)，會(huì)導(dǎo)致成型周期較長(zhǎng)，對(duì)提高打印效率具有不利的影響。另外，隨著打印速度的增加，噴嘴在移動(dòng)過(guò)程中出絲速率加快，當(dāng)打印到制品拐角處時(shí)，因來(lái)不及完全冷卻被拉起，導(dǎo)致制品邊緣不平整，且成型尺寸與模型尺寸產(chǎn)生差異。如圖8所示，隨著打印速度的提高，試樣表面質(zhì)量變差，且試樣成型尺寸變短。綜合考慮CGF/PLA復(fù)合材料的力學(xué)性能和制品的表面質(zhì)量，打印速度范圍在2～4 mm/s內(nèi)較為適合。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]連續(xù)纖維增強(qiáng)熱塑性復(fù)合材料在汽車(chē)上的應(yīng)用[J]. 陳東,劉偉,雷紹闊.  上海塑料. 2019(01)
[2]碳纖維增強(qiáng)熱塑性復(fù)合材料成型工藝的研究進(jìn)展[J]. 于天淼,高華兵,王寶銘,果春煥,姜風(fēng)春.  工程塑料應(yīng)用. 2018(04)
[3]連續(xù)纖維增強(qiáng)熱塑性復(fù)合材料研發(fā)與應(yīng)用進(jìn)展[J]. 孫銀寶,李宏福,張博明.  航空科學(xué)技術(shù). 2016(05)
[4]連續(xù)纖維增強(qiáng)熱塑性復(fù)合材料熱變形性能研究進(jìn)展[J]. 徐子航,劉東,錢(qián)群,祝穎丹,徐海兵,陳剛,和顏春.  玻璃鋼/復(fù)合材料. 2015(10)
[5]首款碳纖維3D打印機(jī)來(lái)自Mark Forged[J]. 碳纖資訊.  高科技纖維與應(yīng)用. 2014(01)
[6]中國(guó)3D打印產(chǎn)業(yè)的現(xiàn)狀及發(fā)展思路[J]. 王忠宏,李揚(yáng)帆,張曼茵.  經(jīng)濟(jì)縱橫. 2013(01)



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