發布日期：2018-09-17 08:41:58
3D打印，又稱增材制造，是目前新興的一種材料快速成型技術。熔融沉積成型(FDM)是3D打印技術中比較重要的一種技術，其可將高分子材料絲材選擇性地涂敷在工作臺上，快速冷卻后形成一層截面，一層成型完成后，機器工作臺下降一個高度再涂覆下一層，直至形成整個三維造型。
丙烯腈–丁二烯–苯乙烯塑料(ABS)是FDM第二大應用量的耗材，它具有較高的強韌結合性，在模型設計領域得到廣泛的應用。但其具有較高的收縮率及內應力，會在打印過程中導致打印制品發生翹曲變形甚至開裂，并且ABS的耐熱性不高，又限制了其在較高溫度環境下使用。
為改善ABS的3D打印性能，采用三大助手[硅烷偶聯劑改性空心玻璃微珠(HGB)、聚碳酸酯(PC)、相容劑馬來酸酐接枝ABS]助力ABS，以HGB為主要填料，輔助以PC和ABS-g-MAH，對ABS進行了改性。
三大助手助力ABS的常規性能：
第一助手：HGB
HGB具有中空、質輕、耐高溫等優點，它可作為無機填料用于塑料改性，能夠顯著降低塑料成本，還可改善塑料的加工流動性能，提高強度和剛性，降低收縮率。以硅烷偶聯劑改性的HGB為主要填料，用其降低ABS的密度并提高流動性能，同時改善ABS的其它性能。
（1）密度和熔體流動速率(MFR)
（2）拉伸強度與彎曲彈性模量
（3）收縮率及熱變形溫度
可以看出，硅烷偶聯劑改性的HGB可以降低ABS的密度和收縮率并使MFR和熱變形溫度提高，當HGB質量分數為8%時，ABS的拉伸強度及彎曲彈性模量均達到最大。
第二助手：PC
PC含有剛性分子鏈，具有較高的剛性和更高的熱變形溫度，為此，在硅烷偶聯劑改性HGB質量分數為8%的基礎上，添加PC對ABS進行進一步改性，主要考察PC對ABS／HGB復合材料力學性能、熱變形溫度及模塑收縮率的影響。
（1）拉伸強度與彎曲彈性模量
（2）收縮率及熱變形溫度
可以看出，隨著PC質量分數由0%增加到20%，復合材料的彎曲彈性模量、拉伸強度和熱變形溫度提升顯著，但收縮率也有較大增加，因此在保證制品性能的基礎上，不能大幅度增加PC的含量，可將PC質量分數定為5%，此時復合材料的彎曲彈性模量和拉伸強度分別達到1780，47.1MPa，熱變形溫度達到90℃，模塑收縮率處在可接受的水平，為0.8%。
第三助手：ABS-g-MAH
ABS-g-MAH中含有活性較強的酸酐基團，能在高溫及剪切作用下與PC發生接枝共聚反應，并且ABS-g-MAH能夠與HGB中的羥基形成鍵合作用，這樣可使各組分能更好地相容，也使得復合材料內部網絡結構更加完善。在添加質量分數8%硅烷偶聯劑改性HGB及5%PC的基礎上，向ABS中添加ABS-g-MAH，考察其對ABS／PC／HGB復合材料力學性能、熱變形溫度和模塑收縮率的影響。
（1）拉伸強度與彎曲彈性模量
（2）收縮率及熱變形溫度
可以看出，隨著相容劑ABS-g-MAH含量的增加，復合材料的拉伸強度和彎曲彈性模量總體上有所提升，熱變形溫度有較大提高，而收縮率下降程度較顯著。當相容劑ABS-g-MAH質量分數達到5%后，復合材料的綜合性能變化不再明顯，因而確定ABS-g-MAH適宜的質量分數為5%。
三大助手助力ABS的3D打印情況：
（1）性能
可以看出，三大助手助力后ABS打印試樣的拉伸強度、彎曲彈性模量及熱變形溫度均有較大提高，較未助力前的打印試樣分別提高了20.9%，18%，4.8%，收縮率由1%下降至0.6%，更利于FDM打印工藝。
（2）制品
圖中左邊較大的佛像為三大助手助力后ABS線材打印的佛像，其長度為205mm，寬度為190mm，高度為267mm，尺寸符合精度要求，表面無開裂。
圖中右邊較小的佛像為助力前ABS線材打印的佛像，其長度為97mm，寬度為90mm，高度為121mm，其表面有開裂現象，并且如果放大尺寸，則在打印過程中底部嚴重翹曲，無法成型。
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