可用于選區激光燒結的納米增強聚合物復合粉末的制備技術
時間：2019-03-19 13:45 來源：南極熊 作者：中國3D打印網 閱讀：次
納米顆粒（碳納米管、片狀石墨烯、富勒烯類納米顆粒等）用于制備復合材料時，很小的添加量就能獲得較為明顯的性能提升，并且不會像纖維類增強材料會引起聚合物熔體粘度的大幅上升而造成加工難度增加，從而引起了相關研究人員的廣泛關注。由于選區激光燒結的技術特點，對所使用的聚合物粉末顆粒大小、表面形態等均有特殊的要求，簡單的機械物理混合的方式已被證明很難獲得均勻的分布，很難起到對基體材料性能的改善。
新加坡南洋理工大學的研究者們采用化學吸附的方法制備了碳納米管涂覆PA12及TPU復合粉末[1-3]，采用選區激光燒結的方法制備了一系列具有較好強度、延伸率的復合材料。其基本流程是通過在配制聚合物粉末懸濁液的基礎上，加熱到一定溫度，使聚合物粉末發生軟化，然后加入配置好的碳納米管懸濁液，然后在一定溫度下劇烈攪拌，利用納米顆粒較大的表面能，吸附到聚合物顆粒表面，其過程如圖1及圖2。
圖1 CNTs涂覆PA12 復合粉末制備流程
圖2 涂覆有CNTs的PA12 復合粉末
但是化學吸附的方法對于具有更高軟化溫度的聚醚醚酮（PEEK）粉末是不合適的，由于PEEK粉末的軟化溫度點較高，很難選用合適的溶劑。目前，英國埃克斯特大學的研究者首先采用以上步驟制備了具有弱結合的PEEK與片狀石墨烯及IF-WS2的復合粉末，然后在復合粉末中混入造孔劑（NaCl）進行熱壓，以獲得更好的結合力，然后浸入水中去除造孔劑后，將剩余的松散塊體進行粉碎，獲得良好界面結合的片狀石墨烯及IF-WS2與PEEK的復合粉末，如圖3。采用EOS的P800高溫選區激光燒結設備進行工藝實驗，結果顯示，獲得的燒結單層具有光滑的表面[4]，表明這種復合粉末可用于選區激光燒結，制備具有優異性能的PEEK復合材料。
圖3 片狀石墨烯與PEEK的復合粉末
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