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《华中科技大学》 2005年
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选择性激光烧结高分子材料及其制件性能研究

汪艳  
【摘要】:选择性激光烧结(Selective laser sintering, SLS)是一种以激光为热源烧结粉末材料成形的快速成形技术。用高分子材料制作功能件是SLS 技术的一个重要的发展方向,具有广阔的应用前景。为满足功能件对强度、精度等的较高要求,开发和研究高性能高分子成形材料至关重要。在这方面,国外少数公司已开发出自己的产品,而国内,由于研究起步较晚,尚未研制出能制作功能件的高分子成形材料。本文以开发用于制作塑料功能件的SLS 高分子材料为研究目标,对高分子材料的选择性激光烧结机理、配方组成、制备方法、烧结工艺及烧结件性能进行了系统研究。 通过对激光作用下不同高分子材料烧结行为的研究分析,揭示出非结晶聚合物和结晶聚合物具有不同的激光烧结机理。非结晶聚合物的激光烧结是粘性流动机制,表观粘度是影响烧结速度的主要因素,由于非结晶聚合物在玻璃化温度Tg 下的表观粘度很大,而激光作用的时间又极短,因此,难以制得致密的烧结件。结晶聚合物在激光烧结时的预热温度可接近熔融温度Tm,其烧结是一种熔融-固化机制,在激光照射的区域,粉末颗粒完全熔融,因此结晶聚合物经SLS 成形可制得致密的烧结件。 研究了SLS 高分子材料配方,选用聚碳酸酯(Polycarbonate, PC)和尼龙12 作为高分子基体材料,通过添加稳定剂、分散剂、润滑剂、填充剂等助剂改善高分子粉末的SLS 工艺和烧结件性能。采用扫描电子显微镜(Scanning electron microscopy, SEM)对高分子粉末烧结材料的形态和大小进行了表征,测定了烧结材料的表观密度和白度。 采用质谱-气相色谱(Gas-chromatography Mass-spectrometer, GC-MS)、热失重(Thermogravimetry,TG)、红外光谱(Infrared spectrum, IR)、特性粘度和白度测定等方法研究了尼龙12 的热降解动力学和热降解及热氧降解机理。结果表明尼龙12 热降解活化能很高,热稳定性良好,但在空气中易发生氧化降解。采用降低氧浓度、加抗氧剂等方法能有效抑制尼龙12 烧结材料的热氧化。尼龙12 烧结材料的白度和特性粘度均随氧化时间的增加而降低,白度随氧化时间的变化更敏感且测量方便,可作为衡量烧结材料热氧化程度的指标。 研究了激光功率等工艺参数对PC 烧结件密度和力学性能的影响规律,结果表明
【学位授予单位】:华中科技大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2005
【分类号】:TB324

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【引证文献】
中国期刊全文数据库 前2条
1 徐林;史玉升;闫春泽;杨劲松;;选择性激光烧结铝/尼龙复合粉末材料[J];复合材料学报;2008年03期
2 闫春泽;史玉升;杨劲松;黄树槐;;晶态与非晶态聚合物在激光烧结中的差异[J];华中科技大学学报(自然科学版);2008年03期
中国博士学位论文全文数据库 前1条
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中国硕士学位论文全文数据库 前6条
1 陶磊;尼龙6/铜复合粉末选区激光烧结制造塑料模具的研究[D];南昌航空大学;2010年
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【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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9 马晓燕,鹿海军,梁国正,颜红侠,吕美丽;累托石粘土/热塑性聚氨酯弹性体纳米复合材料的研究[J];高分子学报;2003年01期
10 马晓燕,鹿海军,梁国正,颜红侠;累托石/聚丙烯插层纳米复合材料的制备与性能[J];高分子学报;2004年01期
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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7 李胜勇,李铭才,张延霖,傅建峰;聚苯乙烯泡沫板制造工艺、设备及相关问题[J];工程塑料应用;2001年08期
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9 戈明亮,徐卫兵;插层法制备聚合物/蒙脱土纳米复合材料的研究进展[J];工程塑料应用;2002年05期
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中国重要会议论文全文数据库 前10条
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2 张旭;姜克娟;;未来先进航空涡轮发动机的氟硅润滑油[A];2011年全国青年摩擦学与表面工程学术会议论文集[C];2011年
3 谢松明;杜建新;郝建薇;王希安;;阻燃硬质聚氨酯泡沫塑料产烟行为比较研究[A];2012年中国阻燃学术年会论文集[C];2012年
4 吴艳青;施惠基;;粉末冶金热压过程界面扩散与应力场耦合的力学模型[A];第七届全国爆轰学术会议论文集[C];2006年
5 郭淑齐;王明寅;;铝内衬复合材料气瓶树脂体系研究[A];复合材料——基础、创新、高效:第十四届全国复合材料学术会议论文集(上)[C];2006年
6 李艳亮;梁子青;;纳米蒙脱土和增韧剂对环氧树脂胶粘剂剪切强度的影响[A];复合材料——基础、创新、高效:第十四届全国复合材料学术会议论文集(下)[C];2006年
7 崔溢;白树成;蔡良元;姜健;杨明;嵇培军;张华;陈梦怡;;“动中通”天线罩的研制[A];复合材料——基础、创新、高效:第十四届全国复合材料学术会议论文集(下)[C];2006年
8 周文英;牛国良;张娴;寇静利;杜泽强;;反渗透膜壳用韧性环氧树脂基体研究[A];第十五届玻璃钢/复合材料学术年会论文集[C];2003年
9 张扬;何鲁林;;双酚A环氧树脂与不同类型酚醛树脂固化反应的初步研究[A];第十七届玻璃钢/复合材料学术年会论文集[C];2008年
10 柴朋军;郝春功;李安猛;;二氨基二苯基砜固化环氧树脂及其性能研究[A];第十七届玻璃钢/复合材料学术年会论文集[C];2008年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 李忠;聚合物/无机物/生物质杂化复合材料及其陶瓷材料的研究[D];合肥工业大学;2010年
2 闫华;铜合金表面激光复合耐磨层及界面特性研究[D];华中科技大学;2010年
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6 秦麟卿;含水无机物/热固性树脂复合材料的制备及阻燃性能研究[D];武汉理工大学;2010年
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中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 陶磊;尼龙6/铜复合粉末选区激光烧结制造塑料模具的研究[D];南昌航空大学;2010年
2 王跃平;光—生物双降解聚乙烯薄膜的制备与性能研究[D];山东科技大学;2010年
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4 刘杭锋;建筑膜材料的耐候性研究[D];浙江理工大学;2010年
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6 任菲;汽车缸套激光表面硬化的研究[D];郑州大学;2010年
7 安进华;森林消防炮专用灭火弹结构及动力学研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
8 龙颖;Al_2O_3陶瓷及其表面金属化的低温烧成技术研究[D];长沙理工大学;2009年
9 于海美;PA6/海泡石复合材料的制备及形态结构与性能研究[D];湘潭大学;2010年
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【同被引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 孙海霄,曾繁涤,林柳兰,黄树槐;激光选区烧结技术及所用高分子材料对工艺的影响[J];工程塑料应用;2001年03期
2 崔建芳;党惊知;白培康;王建宏;;PS粉末激光烧结快速成型技术及其在铸造中的应用[J];工程塑料应用;2005年10期
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6 罗时忠,胡文芳,张文敏;高浓乳液聚合法制备单分散聚苯乙烯胶乳反应机理研究[J];安徽师范大学学报(自然科学版);2000年01期
7 茹宗玲,杜慧;苯乙烯分散聚合反应制备均一粒径PS微球[J];安阳师范学院学报;2002年05期
8 赵保军,施法中;选择性激光烧结PC粉末的建模研究[J];北京航空航天大学学报;2002年06期
9 王云英;孟江燕;陈学斌;白杨;;复合材料用碳纤维的表面处理[J];表面技术;2007年03期
10 夏丽刚;李爱菊;阴强;王威强;;碳纤维表面处理及其对碳纤维/树脂界面影响的研究[J];材料导报;2006年S1期
中国博士学位论文全文数据库 前6条
1 张剑峰;Ni基金属粉末激光直接烧结成形及关键技术研究[D];南京航空航天大学;2002年
2 魏迎梅;虚拟环境中碰撞检测问题的研究[D];中国人民解放军国防科学技术大学;2000年
3 李建国;新型SLS快速成形控制系统及关键工艺研究[D];西南交通大学;2004年
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5 杨劲松;塑料功能件与复杂铸件用选择性激光烧结材料的研究[D];华中科技大学;2008年
6 闫春泽;聚合物及其复合粉末的制备与选择性激光烧结成形研究[D];华中科技大学;2009年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 张建梅;SLS用成型材料STP1的研制及其烧结成型工艺的研究[D];华北工学院;2002年
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4 钟建伟;选择性激光烧结若干关键技术研究[D];华中科技大学;2004年
5 黎志冲;激光烧结的高分子粉末及其成型工艺的研究[D];华中科技大学;2004年
6 许超;尼龙材料SLS快速成型技术研究[D];中国工程物理研究院;2005年
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9 王建宏;选择性激光烧结用复合尼龙粉改性技术研究[D];中北大学;2007年
10 郭婷;尼龙/Cu复合粉末激光烧结快速成形注塑模具的研究[D];华中科技大学;2007年
【二级引证文献】
中国期刊全文数据库 前4条
1 刘冰;张李超;莫健华;钱波;;基于空间离散化的STL模型布尔运算[J];华中科技大学学报(自然科学版);2009年01期
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4 左堂海;王鹏程;田芳;张立明;;激光烧结新型复合蜡粉的z向精度研究[J];热加工工艺;2009年21期
中国博士学位论文全文数据库 前1条
1 李敏;金属板材渐进成形CAM技术研究[D];华中科技大学;2012年
中国硕士学位论文全文数据库 前5条
1 陶磊;尼龙6/铜复合粉末选区激光烧结制造塑料模具的研究[D];南昌航空大学;2010年
2 吕状;三维网格模型编辑变形方法的研究与实现[D];西北大学;2011年
3 徐林;碳纤维/尼龙12复合粉末的制备与选择性激光烧结成形[D];华中科技大学;2009年
4 洪琴;选择性激光烧结用新型复合尼龙粉末的研究[D];中北大学;2009年
5 罗胜根;硅灰石对尼龙6选区激光烧结成形性的影响[D];南昌航空大学;2011年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 余丽秀,孙亚光;多孔性聚酰胺粉末的研制及应用[J];工程塑料应用;1993年04期
2 黄嘉,郑恺;我国工程塑料工业发展现状及展望[J];工程塑料应用;2000年12期
3 张剑光,韩杰才,赫晓东,杜善义;制备陶瓷件的快速成型技术[J];材料工程;2001年06期
4 马晓燕,鹿海军,梁国正,颜红侠;粘土/热塑性聚氨酯弹性体插层复合材料制备与性能[J];材料科学与工程学报;2003年02期
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6 王晓新,郭有仪,束鹏程,龚大清,李子智;固定床移动床使热模型及低温传热分析[J];低温与超导;1996年04期
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10 李荣福,胡兴洲;聚酰胺热氧化降解机理[J];高分子学报;2000年02期
【相似文献】
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1 汪艳;史玉升;黄树槐;;硅灰石填充改性尼龙12激光烧结材料[J];塑料工业;2006年12期
2 徐林;史玉升;闫春泽;杨劲松;;选择性激光烧结铝/尼龙复合粉末材料[J];复合材料学报;2008年03期
3 汪艳,史玉升,黄树槐;激光烧结制备尼龙12/累托石纳米复合材料[J];高分子学报;2005年05期
4 闫春泽;史玉升;杨劲松;黄树槐;;晶态与非晶态聚合物在激光烧结中的差异[J];华中科技大学学报(自然科学版);2008年03期
5 闫春泽;史玉升;杨劲松;刘锦辉;;纳米二氧化硅增强尼龙12选择性激光烧结成形件[J];材料研究学报;2009年01期
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10 徐兆瑜;聚碳酸酯市场壮阔 发展前景璀璨[J];江苏化工;2000年10期
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2 蒋亚静;肖兆新;管蓉;;加工条件对微孔PC泡孔结构的影响[A];2005年全国高分子学术论文报告会论文摘要集[C];2005年
3 刘素琴;王佳力;黄可龙;吴维康;刘艳飞;;聚[碳酸(亚丙酯-co-乳酸)]酯的合成、表征及热分解行为研究[A];中国化学会第27届学术年会第07分会场摘要集[C];2010年
4 杨勇;张好斌;王继文;卢朝辉;郑文革;;聚碳酸酯/聚苯乙烯微孔发泡行为的研究[A];2009年全国高分子学术论文报告会论文摘要集(下册)[C];2009年
5 丁会利;肖山;陈旭;聂鑫;张梅;;聚碳酸酯/无规共聚聚丙烯共混体系的制备及性能表征[A];2009年全国高分子学术论文报告会论文摘要集(下册)[C];2009年
6 陈浩;刘娟;肖兆新;杨世芳;管蓉;;模压法制备微孔PC片材发泡机理的探讨[A];2009年全国高分子学术论文报告会论文摘要集(上册)[C];2009年
7 李思源;党晓容;张勇;;咪唑类离子液体对聚碳酸酯阻燃性能及热降解行为的影响[A];2009年全国高分子学术论文报告会论文摘要集(下册)[C];2009年
8 张桂甲;党广悦;胡平;杜学礼;;聚碳酸酯单向拉伸断面观察[A];第三次中国电子显微学会议论文摘要集(二)[C];1983年
9 明军;李振环;苏坤梅;程博闻;;聚碳酸酯中间体的合成和及其缩聚反应研究[A];2011年全国高分子学术论文报告会论文摘要集[C];2011年
10 胡玉玺;王献红;赵晓江;王佛松;;四氢糠基缩水甘油醚与二氧化碳的共聚合研究[A];2009年全国高分子学术论文报告会论文摘要集(上册)[C];2009年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 本报记者 王雄伟;全球聚碳酸酯市场遭遇倒春寒[N];中国化工报;2008年
2 洽成交;聚碳酸酯需求迅速增长[N];中国石化报;2001年
3 王雄伟;中国PC正在进入投资高峰期[N];中国化工报;2006年
4 王文;国内聚碳酸酯市场的现状和发展趋势预测[N];中国包装报;2007年
5 本报记者 王雄伟;聚碳酸酯技术进步刻不容缓[N];中国化工报;2007年
6 ;聚碳酸酯产能过剩[N];中国包装报;2002年
7 ;高科技材料用于电子信息产业[N];电子资讯时报;2007年
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9 木易;聚碳酸酯进口量增价扬凸显产业失衡[N];公共商务信息导报;2005年
10 孟华;聚碳酸酯:需求强劲 进口量增价扬[N];中国化工报;2005年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 汪艳;选择性激光烧结高分子材料及其制件性能研究[D];华中科技大学;2005年
2 庞国星;粉末激光烧结快速成型工艺及后处理涂层研究[D];中国矿业大学(北京);2009年
3 杨劲松;塑料功能件与复杂铸件用选择性激光烧结材料的研究[D];华中科技大学;2008年
4 闫春泽;聚合物及其复合粉末的制备与选择性激光烧结成形研究[D];华中科技大学;2009年
5 汪连生;新型生物可降解聚碳酸酯及其共聚物的合成与性能研究[D];武汉大学;2004年
6 孔泳;在聚碳酸酯微流控芯片上制备集成化微电极及其应用于芯片毛细管电泳安培检测系统的研究[D];浙江大学;2006年
7 陈上;双金属氰化络合物催化环氧化物与CO_2共聚反应研究[D];浙江大学;2005年
8 江东;聚醚砚的共混改性[D];吉林大学;2005年
9 萧聪明;可控降解与释药高分子材料:聚碳酸酯酸酐的设计、合成及其性能研究[D];浙江大学;2001年
10 王荣吉;选择性激光烧结工艺的试验与优化方法研究[D];湖南大学;2005年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 刘凯;双酚芴型聚碳酸酯的合成工艺研究[D];天津大学;2010年
2 刘建书;选择性激光烧结数值模拟与加工仿真[D];华东交通大学;2011年
3 杨孔波;熔融酯交换法制备双酚A型聚碳酸酯的研究[D];北京服装学院;2012年
4 姜凯译;木塑复合材料选择性激光烧结实验与后处理研究[D];东北林业大学;2011年
5 王鹏;无粘结剂条件下Al_2O_3粉体选择性激光烧结工艺研究[D];郑州大学;2011年
6 荀红娣;聚碳酸酯、聚氨酯的绿色合成工艺探索[D];河北工业大学;2010年
7 范海平;熔融酯交换合成聚碳酸酯预聚体的实验研究[D];华东理工大学;2012年
8 董渠;基于模拟的选择性激光烧结工艺过程的优化研究[D];苏州大学;2010年
9 张丽丽;两种新型有机磷阻燃剂的合成及其阻燃聚碳酸酯的研究[D];东北林业大学;2012年
10 朱卓宇;选择性激光烧结快速成形的工艺改进[D];西安科技大学;2011年
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