满足FDM要求的3D打印材料应该具有高的强度和韧性,因为原料丝在打印化液化器入口处起活塞作用,将熔融的材料从喷嘴挤出,如果原料丝表现出较差的力学性能,打印耗材将在3D打印机液化器的入口发生弯曲现象,熔融的材料无法被挤出,而造成打印机喷嘴处赌塞,从而使FDM过程不可能。因此对获得的共聚酯的力学性进行表征对3D打印材料的开发具有指导意义。
在3D打印过程中,在打印机喷嘴处未溶融的耗材起活塞作用,将加热熔融的耗材挤出,所以材料应具有较低的黏度,才具有较好的流动性,有利于熔融挤出,才能满足FDM对3D打印材料的要求。因此,在PTTI共聚酯使用的过程中,湿度对黏度的影响,是一个必须考虑的因素。
制备的丝材需要具有特定的尺寸,强度和一些其它的性能,才能满足FDM的要求,为了制备这种丝材,首先运用深冷粉碎机(HC-1500Y2)将样品S1,S2,S3,S4和S5磨成细粉,再将细粉放入80℃的烘箱中干燥24h后取出,再用桌面型拉丝机(HXY-ZS)制备丝材,为了制各均匀的直径3mm左右丝化使用的挤出模具的直径为3.6mm。在聚合物粉末中添加滑石粉(1wt%)作为添加剂,N,N’-亚石基双硬脂駒胺(0.5wt%)作为润滑剂和抗氧剂1076(0.5wt%)混合均匀后,加入进料斗中,在重力作用下粉末从进料斗进入挤出机筒。
在制备丝材的过程中会出现种种现象;如果材料的开放时间太长,滚轮在收卷时,丝材与丝材之间会粘结在一起;如果材料结晶速度太快,滚轮在收卷时,丝材容易断裂;所制备的共聚酯熔融指指融数不能太高,否则挤出时,丝材下垂,难以制备出均匀的丝材;在挤出的过程中除了由于材料本身特性导致不能制备出可用打印丝材外,还会出现由于挤出速度、挤出温度、牵引速度和收卷速度等参数不匹配,而导致难以制备出均匀的丝材。当牵引速度小于挤出速度,导致的出胀大现象,这种现象会导致制备出的丝材直径大于模具的直径,当牵引速度大于挤出速度时,长丝的直径会变小;以上种种现象都无法制备出均匀的3D打印丝材。
由于拉丝机参数不匹配无法制备出均匀的3D打印丝材的现象,可通过调节挤出速度、挤出温度、牵引速度和收卷速度来克服。实验中发现筒加热器的温度要比复合材料的格点低20°C左右,原因是桶是固定的,螺杆是旋转的,桶和螺杆之间摩擦产热,当材料向前移动时,摩擦产生的热量和桶加热器产生的热量都会作用在材料上,此外,螺杆对材料有剪切作用,所以挤出温度低于复合材料的熔点20°C左右。通过反复调整挤出温度,挤出速度、牵引速度和收卷速度,用样品S1-S5成功制备出均匀的直径3mm的丝材。
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