FDM用PETG系列耗材的改性研究

doi:10.19491/j.issn.1001-9278.2020.10.005

中国塑料 ›› 2020, Vol. 34 ›› Issue (10): 24-31.DOI: 10.19491/j.issn.1001-9278.2020.10.005

FDM用PETG系列耗材的改性研究

乔雯钰(), 王晨蕾, 胡浩

上海3D打印材料工程技术研究中心，上海材料研究所，上海 200437

收稿日期:2020-04-13 出版日期:2020-10-26 发布日期:2020-10-26
基金资助:
上海3D打印材料工程技术研究中心(11DZ2251100);上海市科学技术委员会优秀技术带头人计划项目(18XD1420800);上海青年拔尖人才开发计划自然科学类

Research on Modification of PETG Series Filament for FDM

QIAO Wenyu(), WANG Chenglei, HU Hao

Shanghai Engineering Research of Center of 3D Printing Materials，Shanghai Research Institute of Materials，Shanghai 200437，China

Received:2020-04-13 Online:2020-10-26 Published:2020-10-26
Contact: QIAO Wenyu E-mail:qiaowenyu89@163.com

摘要/Abstract

摘要：

对市售聚对苯二甲酸乙二醇酯-1，4-环己烷二甲醇酯（PETG）丝材及原材料进行研究，选用PETG 2012作为制备熔融堆积成型技术（FDM）用PETG丝材的基体树脂。选用聚碳酸酯（PC）对基体PETG进行增韧增强改性，并制成3D打印高分子丝材进行打印测试，探讨了PC含量对PETG耗材及制件性能的影响。结果表明，在低PC含量下，PETG与PC的相容性较好，PETG与PC制件未出现明显的分层，分布比较均匀；共混物的流动性随着PC含量的增加而降低，且打印件的维卡软化温度和热变形温度随着PC用量的增加而增加；此外，PC材料的加入使得PETG打印件的力学性能得到较大改善：打印件的拉伸强度随着PC用量的增加而增大，缺口冲击强度却随着PC用量的增加呈现先增加后减小的趋势； PETG/PC的配比为1∶1时，可制得力学性能优异的3D打印耗材。

关键词: 聚对苯二甲酸乙二醇酯-1, 4-环己烷二甲醇酯, 聚碳酸酯, 熔融堆积成型技术, 改性

Abstract:

Based on the characterization results of commercial PETG filaments as raw materials， PETG 2012 was selected as the matrix resin for the preparation of PETG filament for fused deposition modeling （FDM）. The PETG resin was modified by PC to improve its toughness and strength when used for the preparation of 3D printing filament. The test specimens were printed by FDM， and the effect of PC content on the performance of PETG filament and printed parts was investigated. The results indicated that PETG and PC had good compatibility at low contents of PC， and there was no obvious phase separation observed between the two phases. The blends showed a decrease in fluidity with an increase of PC content. Moreover， the PETG-printed parts exhibited an improvement in Vicat softening temperature and heat deflection temperature with an increase of PC content. In addition， the addition of PC improved the mechanical properties of printed parts significantly. The tensile strength of printed parts increased with an increase of PC content， and however their notched impact strength increased at first and then tended to decrease with an increase of PC content. To make PETG/PC filament meet the use condition of FDM 3D printers， the ratio of PETG and PC should be set to 1∶1 when preparing the PETG/PC filament， thus leading to excellent mechanical properties for 3D printing filaments.

Key words: polyethylene terephthalate-1, 4-cyclohexanedimethanol, polycarbonate, fused deposition modeling, modi?fication

中图分类号:

TQ 323.4

乔雯钰, 王晨蕾, 胡浩. FDM用PETG系列耗材的改性研究[J]. 中国塑料, 2020, 34(10): 24-31.

QIAO Wenyu, WANG Chenglei, HU Hao. Research on Modification of PETG Series Filament for FDM[J]. China Plastics, 2020, 34(10): 24-31.

图/表 15

样品编号	组分含量/质量份
样品编号	PETG	PC	润滑剂 PETS?SP	抗氧剂 1010
1^#	70	30	3	3
2^#	50	50	3	3
3^#	30	70	3	3

表1 PETG/PC配方

Tab.1 Composition of PETG/PC blends

图1 市售PETG丝材及原料的IR谱图

Fig.1 IR of commercial PETG filament and raw materials

图2 PETG的分子式

Fig.2 The molecular formula of PETG

图3 市售PETG丝材及原料的H1?NMR谱图

Fig.3 H1?NMR of the commercial PETG filament and raw materials

图4 市售PETG丝材及原料的DSC曲线

Fig.4 DSC of the commercial PETG filament and raw materials

图5 市售PETG丝材及原料的MFR测试

Fig.5 MFR of the commercial PETG filament and raw materials

图6 PETG 丝材及打印制件照片

Fig.6 PETG filamen and its printed part

图7 PETG、PC及PETG/PC共混物的IR谱图

Fig. 7 IR of PETG, PC and PETG / PC blends

图8 PETG、PC及PETG/PC共混物的MFR

Fig. 8 MFR of PETG, PC and PETG / PC blends

图9 纯PETG、PC及PETG/PC共混物的DSC曲线

Fig. 9 DSC of PETG, PC and PETG / PC blends

图10 PETG、PC及PETG/PC共混物的维卡软化温度及热变形温度

Fig.10 Vicat softening temperature and thermal deformation temperature diagram of PETG, PC and PETG/PC blends

图11 纯PETG、PC及PETG/PC共混物断面的SEM照片

Fig. 11 SEM of PETG, PC and PETG/PC blends

图12 PETG/PC共混物的拉伸性能

Fig.12 The tensile properties of PETG/PC blends

图13 PETG/PC共混物的冲击强度

Fig.13 Impact strength of PETG / PC blends

图14 PETG/PC的打印效果

Fig.14 The printing effect of PETG / PC blends

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