Page 79 - 《橡塑技术与装备》2023年10期
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工艺与设备 陈函 等·适用于 3D 打印的工程塑料改性研究进展
（3）材料强度低限制了制品的承载能力和抗冲击 模量、弯曲强度、弯曲弹性模量和储能模量，而且线
性，影响制品的安全性和可靠性。 性热膨胀率和热重损失都明显降低 [9] 。
（4）材料不均匀冷却，导致制品内部应力和变形， 氮化硼（BN）是一种高导热性的陶瓷材料，也可
影响制品的几何稳定性和尺寸精度。同时，工程塑料 以用来改性 ABS，形成具有方向性导热特性的 ABS/
的性能要求往往高于普通塑料。因此，针对工程塑料 BN 复合材料 [10] 。这种方向性导热特性使其可以更广
在 3D 打印中存在的问题，需对工程塑料进行改性来 泛地应用在电子器件和热管理设备中，拓展 ABS 在
适应 3D 打印的工艺条件、满足制品性能需求。 3D 打印制造领域的应用范围。
常用的工程塑料改性技术主要有以下四种 ： ABS 塑料不仅具有良好的耐变形性和耐腐蚀性，
（1）通过添加润滑剂、无机填料、粉体表面包覆 而且具有较高的耐热性能。但是，在高温打印过程中，
剂等物质，来增加工程塑料流动性和加工性的流动性 仍会出现流动性变差的现象，导致打印出的配件质量
改性。 不佳。滑石粉和云母粉等是具有高流动性的材料，作
（2）通过添加玻璃纤维、金属纤维、木质纤维等 为添加剂改性 ABS 后，能够有效降低其熔体黏度和热
补强材料 [5] ，来提高工程塑料刚度和强度，使工程塑 应力，改善其流变性能，从而提高打印过程中的流动
料适应 3D 打印的高温高压条件的增强改性。 性和打印出的配件质量。同时，滑石粉和云母粉等还
（3）通过使用合适的成核剂、复合不同热容的金 能进一步提升 ABS 的刚度和耐热性，提高其在高温环
属等手段，来加快工程塑料凝固速度并降低残余应力 境中的稳定性 [11] 。
的快速凝固改性。 苯乙烯 - 异戊二烯 - 苯乙烯嵌段共聚物也是一种
（4）通过赋予塑料一些特殊功能（如导电、导热、 能够降低 ABS 黏度、提高其流动性和加工性能的改性
自修复、生物相容等）来拓宽工程塑料在 3D 打印制 剂 [12] 。同时，还能够增强 ABS 的韧性和耐热性 [13] ，
造领域的应用范围和潜力的功能化改性。 提高其在高温环境中的稳定性，能有效减少打印过程
综上所述，工程塑料改性技术能够提升工程塑料 中的缺陷，提高打印出的配件的质量和美观度。
的性能、扩展其更广泛的应用，能够为 3D 打印提供 周明安等 [14] 制备出了 ABS/nano-TiO 2 复合材料。
更多的选择和创新，进一步拓展 3D 打印在更多领域 这种复合材料经过 3D 打印成型后，不仅能保持 ABS
的应用潜力。 的各项主要性能参数稳定，还增加了 ABS 的力学性能，
表现出更好的强度和韧性。
3 3D 打印常用工程塑料改性 以上改性为 ABS 的应用提供了更广阔的前景，也
3.1 ABS 改性 为多个领域的 3D 打印提供了更加优异的材料选择。
ABS 是一种常用热塑性高分子材料，具有强度高、 3.2 PA 改性
韧性好和易加工成型等优点 [6] ，为了进一步提高 ABS 聚酰胺（PA）是一种高性能工程塑料，因具有强
的性能，常需对其进行改性处理。 度高、柔韧性好、热变形温度高和收缩率小等优点，
陈俊宇等 [7] 基于 FDM 技术，利用 ABS 材料打印 在日常生活中有着广泛的应用。与 ABS 相比，PA 的
了燃气轮叶片模型，使用该模型能够在 8 h 内制造出 韧性更好，冲击强度也更高，在 3D 打印中的应用也
燃气轮机的金属叶片，解决了传统制造方法存在的繁 日益受到重视 [15] 。方亮等 [16] 使用溶剂沉淀法制备了
琐、耗时和高成本等问题。这一成果归功于改性工程 适用于 3D 打印的 PA6/PA12 复合粉末，测试结果表明，
塑料在 FDM 技术中的应用。 PA12 的加入能有效降低 PA6 的烧结温度，扩大烧结
玻璃纤维是一种常用的增强材料，可以改善 ABS 温度窗口，利于 3D 打印。
的强度、硬度和耐久性。在 3D 打印汽车零部件的应 同时，通过改性还能增强 PA 的力学性能，进一
用中，玻璃纤维增强 ABS 复合材料具有优异的性能， 步拓宽应用范围。张正义等 [17] 利用固相剪切加碾磨的
打印出的配件更加坚固和耐用。 方法制备了 PA12/MWCNTs 复合粉体材料，拉伸强度
有机蒙脱土（OMMT）是一种有效的 ABS 改性剂， 和缺口冲击强度明显提高。
可以显著提高材料的力学性能和耐热性能 [8] ，所制备 3.3 PEEK 改性
出的 ABS/OMMT 纳米复合材料具有更高的拉伸弹性 特种塑料 PEEK 是一种高性能的聚合物材料，因
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