熔融沉積成型用聚乙烯醇支撐絲材的制備及產(chǎn)業(yè)化.pdf

1、熔融沉積成型（Fused Deposition Modeling，F(xiàn)DM）是一種近年來發(fā)展迅速的3D打印快速成型工藝，它操作簡單、成本低廉、安全環(huán)保，很適合辦公環(huán)境使用。FDM工藝在打印空心件或懸臂件時(shí)需要加上支撐才能成型，水溶性支撐材料對(duì)于提高FDM的成型精度具有重要的意義。聚乙烯醇（PVA）是一種可生物降解的水溶性高分子材料，非常適合用作FDM工藝的支撐材料。但是PVA的熱分解溫度和熔融溫度很接近，使其難以進(jìn)行熔融加工。
　　

2、本文選擇PVA作為FDM工藝的水溶性支撐材料，通過添加增塑劑和熱穩(wěn)定劑對(duì)PVA進(jìn)行改性，實(shí)現(xiàn)了PVA的熔融加工。采用DSC、熔融指數(shù)測(cè)試、力學(xué)性能測(cè)試等手段研究了改性PVA的性能，結(jié)果表明，加入由甘油與PEG200組成的復(fù)配增塑劑降低了PVA的熔融溫度和結(jié)晶度，改善了加工流動(dòng)性，甘油比PEG200能更有效地降低改性 PVA的熔融溫度和結(jié)晶度，當(dāng)復(fù)配增塑劑總量為15份，甘油與PEG200的配比為3:2時(shí)，改性PVA的熔融加工溫度最低，甘油

3、與PEG200的協(xié)同作用最佳。復(fù)配增塑劑的用量增加能明顯改善改性PVA的加工流動(dòng)性，但降低了改性PVA的力學(xué)性能。研究了熱穩(wěn)定劑氫氧化鎂對(duì)改性PVA的性能影響，結(jié)果表明氫氧化鎂能顯著改善改性PVA的外觀，消除PVA熔融加工中產(chǎn)生的酸性氣體，但會(huì)降低PVA的加工流動(dòng)性，當(dāng)氫氧化鎂的用量為5份時(shí)，改性聚乙烯醇的熱穩(wěn)定性最好，樣品的外觀和氣味也滿足要求。采用擠出成型制備出滿足FDM工藝要求的PVA水溶性絲材。PVA的水溶性導(dǎo)致其絲材在擠出成型

4、過程中不能用水冷卻，本文研究了液體冷卻和風(fēng)冷冷卻兩種方式的冷卻效果，結(jié)果表明，液體冷卻可以較好地控制 PVA絲材的外觀和絲徑精度，操作簡單，冷卻效果好，但是難以兼顧安全性和成本；而風(fēng)冷冷卻的成本低、安全性高，但是需設(shè)計(jì)出合適的配方體系，且對(duì)設(shè)備的要求較高。對(duì)比了不同配方的PVA絲材在打印機(jī)噴頭里的黃變情況，選出了合適的配方體系。從打印溫度和打印速度兩個(gè)方面考察了制得的PVA絲材的打印性能，結(jié)果表明，改性PVA絲材在200℃打印時(shí)，綜合打