选择性激光烧结聚醚砜树脂/碳纤维/炭黑复合材料的性能研究

doi:10.19491/j.issn.1001-9278.2023.09.003

中国塑料 ›› 2023, Vol. 37 ›› Issue (9): 14-18.DOI: 10.19491/j.issn.1001-9278.2023.09.003

选择性激光烧结聚醚砜树脂/碳纤维/炭黑复合材料的性能研究

陈晖(), 孙玲胜, 钱伟栋, 谭博

东北林业大学机电工程学院，哈尔滨 150040

收稿日期:2023-04-12 出版日期:2023-09-26 发布日期:2023-09-18
作者简介:陈晖(1974—)，女，副教授，主要研究方向为3D打印材料、材料制造学、先进制造技术，chenhui_nefu@163.com
基金资助:
国家自然科学基金资助项目(52075090)

Study on properties of PES/CF/CB composites through selective laser sintering

CHEN Hui(), SUN Lingsheng, QIAN Weidong, TAN Bo

College of Mechanical and Electrical Engineering，Northeast Forestry University，Harbin 150040，China

Received:2023-04-12 Online:2023-09-26 Published:2023-09-18

摘要/Abstract

摘要：

采用选择性激光烧结（SLS）技术制备聚醚砜树脂/碳纤维/炭黑（PES/CF/CB）复合粉末烧结件，研究CB质量分数为2 %，将CF质量分数从0增加到3 %时，PES/CF/CB烧结件显微组织、力学性能、导电性能及表面质量的变化。结果表明，当加入CF质量分数为1.5 %时，对PES/CF/CB复合粉末烧结件的力学性能具有一定的增强作用；CF的添加能够起到增强烧结件导电性能的作用，烧结件的电导率从5×10^-3 S/m提高至15×10^-3 S/m；随着CF质量分数的增加，烧结件表面质量呈现变差的趋势。

关键词: 选择性激光烧结, 碳纤维, 力学性能, 导电性能, 表面质量

Abstract:

Polyethersulfone （PES） resin/carbon fiber （CF）/carbon black （CB） composite powder⁃sintered parts were prepared through selective laser sintering （SLS）， and their microstructure， mechanical properties， electrical properties， and surface quality were investigated by using the sintered parts with a CB mass fraction of 2 wt% and a CF mass fraction varying from 0 to 3 wt%. The results indicated that the mechanical properties of the sintered parts were enhanced at a CF mass fraction of 1.5 wt%. The addition of CF enhanced the conductivity of the sintered parts， and their conductivity was increased from 5×10^-3 to 15×10^-3S/m. In addition， the surface quality of the sintered parts exhibited a trend of deterioration with an increase in the CF mass fraction.

Key words: selective laser sintering, carbon fiber, mechanical property, electrical conductivity, surface quality

中图分类号:

TQ326.55

陈晖, 孙玲胜, 钱伟栋, 谭博. 选择性激光烧结聚醚砜树脂/碳纤维/炭黑复合材料的性能研究[J]. 中国塑料, 2023, 37(9): 14-18.

CHEN Hui, SUN Lingsheng, QIAN Weidong, TAN Bo. Study on properties of PES/CF/CB composites through selective laser sintering[J]. China Plastics, 2023, 37(9): 14-18.

图/表 6

图1 不同CF质量分数时烧结件的拉伸断口SEM照片

Fig.1 SEM of tensile fracture of sintered parts with different CF mass fractions

图2 不同CF质量分数时烧结件的力学性能变化曲线

Fig.2 Mechanical property change curves of sintered parts with different CF mass fractions

图3 拔出CF的表面形貌

Fig.3 The surface morphology of pulled⁃out CF

图4 不同CF质量分数时烧结件的导电性能变化曲线

Fig.4 Conductivity change curves of sintered parts with different CF mass fractions

图5 不同CF质量分数烧结件的表面质量变化曲线

Fig.5 Surface quality variation curves of sintered parts with different CF mass fractions

图6 不同CF质量分数时烧结件的表面形貌

Fig.6 Surface morphology of sintered parts with different CF mass fractions

参考文献 15

1	Kafle A， Luis E， Silwal R， et al. 3D/4D printing of polymers： fused deposition modelling （FDM）， selective laser sintering （SLS）， and stereolithography （SLA）［J］. Polymers， 2021， 13（18）： 3 101.
2	Yang L， Tang S， Fan Z， et al. Rapid casting technology based on selective laser sintering［J］. China Foundry， 2021， 18（4）： 296⁃306.
3	陈晖，王磊，郭振.碳系/高分子导电复合材料研究现状［J］.塑料工业，2020，48（06）：1⁃5.
	CHEN H， WANG L， GUO Z. Research status of carbon/polymer conductive composites ［J］. China Plastics Industry， 2020， 48（06）：1⁃5.
4	Caradonna A， Badini C， Padovano E， et al. Electrical andhermal conductivity of epoxy⁃carbon filler composites processed by calendaring［J］. Materials， 2019， 12（9）： 1 522.
5	王磊．PES/CF复合粉末激光烧结的数值模拟与实验研究［D］．哈尔滨：东北林业大学，2021．
6	赵佳琳. 基于SLS的PES/CB抗静电头盔内衬工艺研究及拓扑优化设计［D］.哈尔滨：东北林业大学，2022.
7	夏炎. 炭黑/碳纤维/聚合物复合导电PTC材料的研究［D］.长春理工大学，2016.
8	Liao G， Li Z， Cheng Y， et al. Properties of oriented carbon fiber/polyamide 12 composite parts fabricated by fused deposition modeling ［J］. Materials & Design， 2018， 139： 283⁃292.
9	田银彩，胡凌宵.聚酰胺6/短切碳纤维复合材料制备及力学性能［J］.工程塑料应用，2022，50（10）：30⁃35.
	TIAN Y C， HU L X. Preparation and mechanical properties of polyamide 6/short carbon fiber composites ［J］. Engineering Plastics Application，2022，50（10）：30-35.
10	张颖，刘晓峰，阎述韬，等. 碳纤维粉改性环氧树脂基玻纤复合材料力学性能研究［J］. 功能材料， 2020， 51（11）： 11 103⁃11 109.
	ZHANG Y， LIU X F， YAN S T， et al. Study on mechanical properties of glass fiber composites based on carbon fiber powder modified epoxy resin ［J］. Journal of Functional Materials， 2020， 51（11）： 11 103⁃11 109.
11	杨来侠，王勃，徐超，等.PS对PS/CF复合材料SLS烧结件力学性能及成型精度的影响［J］.中国塑料，2018，32（08）：52⁃57.
	YANG L X， WANG B， XU C， et al. Effect of PS on mechanical properties and precision of SLS sintered parts PS/CF composite［J］. China Plastics， 2018，32（08）：52⁃57.
12	张保卫. 碳纤维/炭黑/丁腈橡胶复合材料的物理性能和导电性能研究［J］. 橡胶工业， 2017， 64（12）： 709⁃713.
	ZHANG B W. Physical properties and electrical conductivity of carbon fiber/carbon black/nitrile butadiene rubber composite ［J］. China Rubber Industry， 2017， 64（12）： 709⁃713.
13	Yang H， Gong J， Wen X， et al. Effect of carbon black on improving thermal stability， flame retardancy and electrical conductivity of polypropylene/carbon fiber composites ［J］.Composites Science and Technology， 2015， 113： 31⁃37.
14	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.
15	马江可. 基于SLS的GF/PES复合材料工艺研究及制件性能预测［D］.哈尔滨：东北林业大学，2022.

[1]	李红波, 杨睿, 苏正涛. 不同硬质增强填料对PTFE性能的影响[J]. 中国塑料, 2023, 37(8): 13-19.
[2]	杜乐, 胡娅洁, 胡健, 孙滔, 云雪艳, 董同力嘎. UV固化制备聚（L⁃乳酸）/壳聚糖薄膜及其热学、力学及抑菌性能研究[J]. 中国塑料, 2023, 37(8): 38-44.
[3]	陈豪吴志强姜启运沈春晖高山俊. 聚乳酸/聚己二酸对苯二甲酸丁二醇酯共混发泡材料的制备及性能研究[J]. , 2023, 37(7): 1-8.
[4]	廉萌童发钦赵飞刘军杨永启郑凤. 玻璃粉复合聚酰亚胺薄膜的制备及性能研究[J]. , 2023, 37(7): 47-52.
[5]	吴加俊曾佳刘缓缓朱民倪忠斌施冬健陈明清. 釜式发泡制备氢化苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯/聚丙烯发泡珠粒及其性能研究[J]. , 2023, 37(6): 43-49.
[6]	郑兴博李佳汶李子辉韩文娟蒋晶王小峰李倩. 氮化硼改性超高分子量聚乙烯的摩擦学性能研究[J]. , 2023, 37(5): 28-33.
[7]	于盛睿刘钦迪徐磊骆杰吴辉庭韩文邹佳勇周华民. 双面覆膜与纤维含量对MIM/IMD工艺翘曲变形及力学性能的影响[J]. , 2023, 37(5): 55-61.
[8]	顾建国孙建凯侯培培何浩焦文亮. 双轴取向聚氯乙烯管材解取向研究[J]. , 2023, 37(4): 35-38.
[9]	韩阳阳杨晓炯张贵恩董春雨张小刚. 导电橡胶力学性能和耐高温性能研究[J]. , 2023, 37(3): 24-29.
[10]	董竞辉, 桑晓明, 陈祯, 尹伟浩, 姜骞, 陈兴刚. 短切碳纤维对聚苯腈/碳纤维复合材料性能的影响[J]. 中国塑料, 2023, 37(2): 31-37.
[11]	段凯歌, 朱辉, 倪佳, 泮豪, 周朝锡, 陈小蝶, 梅振威, 于东明. 热塑性交联聚乙烯（TPEXa）管材的制备及性能研究[J]. 中国塑料, 2023, 37(1): 8-12.
[12]	李毅, 樊桂琪, 吴天宇, 叶海木. 石墨微片对聚三氟氯乙烯结晶及性能的影响[J]. 中国塑料, 2023, 37(1): 18-25.
[13]	沈一蕊, 周文斌, 张菁菁, 赵承仲, 高华坤, 沈曙光, 刘德开, 蒋平平. 中长碳链氯化石蜡在聚氯乙烯制品中的应用及性能研究[J]. 中国塑料, 2023, 37(1): 31-37.
[14]	张伟程, 胡祥, 罗鸿兴, 金卉, 游峰, 江学良, 姚楚. 中空玻璃微珠填充聚氨酯发泡材料的吸声性能与动态力学性能研究[J]. 中国塑料, 2023, 37(1): 38-45.
[15]	赵一权, 董婧晗, 张铜柱, 王焰孟, 刁帅, 李明贺, 徐昌竹. 汽车外饰用再生聚丙烯材料性能研究[J]. 中国塑料, 2023, 37(1): 112-118.

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