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,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。 

【文章來源】：塑料工業(yè). 2020,48(01)北大核心CSCD

【文章頁數(shù)】：5 頁

【部分圖文】：

打印層厚對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，打印溫度對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，需要更長的時間來充分冷卻，而當(dāng)打印速度一定時，沒有完全冷卻的沉積線容易被移動的噴嘴所拖動，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 打印速度對復(fù)合材料力學(xué)性能的影響

2.4 打印速度對復(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，打印速度對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高時，預(yù)浸絲在噴嘴內(nèi)停留時間太短，PLA不能及時的全部熔融，同時也縮短了PLA對纖維束的浸漬時間，對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，但打印速度過低時，會導(dǎo)致成型周期較長，對提高打印效率具有不利的影響。另外，隨著打印速度的增加，噴嘴在移動過程中出絲速率加快，當(dāng)打印到制品拐角處時，因來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)】：
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本文編號：3090821