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中国塑料 ›› 2023, Vol. 37 ›› Issue (10): 50-55.DOI: 10.19491/j.issn.1001-9278.2023.10.007
收稿日期:
2023-05-18
出版日期:
2023-10-26
发布日期:
2023-10-23
通讯作者:
刘建叶(1980—),男,研究员,主要从事聚合物结构与性能和加工技术研究 ,liujy.bjhy@sinopec.com作者简介:
张恒源(1995—),男,工程师,主要从事聚合物改性和应用研究,zhanghy.bjhy@sinopec.com
ZHANG Hengyuan1(), LIU Tao2, ZHANG Shijun1, LIU Jianye1(
)
Received:
2023-05-18
Online:
2023-10-26
Published:
2023-10-23
Contact:
LIU Jianye
E-mail:zhanghy.bjhy@sinopec.com;liujy.bjhy@sinopec.com
摘要:
系统地评价了商用选择性激光烧结(SLS)聚丙烯(PP)的加工性能和力学性能,并比较了它和注射成型(IM)样品的差异。结果表明,预热温度、激光功率和能量密度作为选择性激光烧结的3个重要工艺参数,对最终产品的性能有很大影响。在选择工艺参数时,必须同时兼顾制品的力学性能和尺寸精度。本文的独特之处在于定量分析了不同工艺条件下选择性烧结带的结晶形态,建立了工艺条件、结晶晶型和力学性能之间的关系。通过调整选择性激光烧结的工艺参数,可获得不同晶型含量的样品,以便调控制品的力学性能。
中图分类号:
张恒源, 刘涛, 张师军, 刘建叶. 选择性激光烧结聚丙烯工艺⁃结构⁃性能的研究[J]. 中国塑料, 2023, 37(10): 50-55.
ZHANG Hengyuan, LIU Tao, ZHANG Shijun, LIU Jianye. Study on processing⁃structure⁃properties of selective laser sintered of polypropylene[J]. China Plastics, 2023, 37(10): 50-55.
预热温度/ ℃ | 激光功率/ W | 扫描间距/ mm | 扫描速度/ mm·s-1 | 能量密度/ J·mm-3 |
---|---|---|---|---|
134 | 35 | 0.3 | 7 600 | 0.15 |
135 | 35 | 0.3 | 7 600 | 0.15 |
136 | 35 | 0.3 | 7 600 | 0.15 |
137 | 35 | 0.3 | 7 600 | 0.15 |
预热温度/ ℃ | 激光功率/ W | 扫描间距/ mm | 扫描速度/ mm·s-1 | 能量密度/ J·mm-3 |
---|---|---|---|---|
134 | 35 | 0.3 | 7 600 | 0.15 |
135 | 35 | 0.3 | 7 600 | 0.15 |
136 | 35 | 0.3 | 7 600 | 0.15 |
137 | 35 | 0.3 | 7 600 | 0.15 |
熔融焓/J·g-1 | 结晶度/% | γ/(γ+α)/% | γ晶型含量/% |
---|---|---|---|
54.02 | 25.81 | 47.43 | 12.24 |
42.66 | 20.38 | 45.28 | 9.23 |
67.96 | 32.47 | 36.93 | 11.99 |
71.04 | 33.94 | 36.45 | 12.37 |
熔融焓/J·g-1 | 结晶度/% | γ/(γ+α)/% | γ晶型含量/% |
---|---|---|---|
54.02 | 25.81 | 47.43 | 12.24 |
42.66 | 20.38 | 45.28 | 9.23 |
67.96 | 32.47 | 36.93 | 11.99 |
71.04 | 33.94 | 36.45 | 12.37 |
拉伸强度/ MPa | 标称 应变/% | 弯曲强度/ MPa | 冲击强度/ kJ·m-2 | 热变形 温度/℃ |
---|---|---|---|---|
25.45±0.33 | 10.73±2.23 | 27.53±1.40 | 3.55±0.67 | 82.75±3.61 |
26.60±0.64 | 11.15±1.70 | 28.59±2.55 | 3.41±0.74 | 83.25±1.91 |
25.96±0.36 | 13.25±2.02 | 28.02±2.46 | 3.88±0.56 | 84.75±3.43 |
28.18±0.32 | 20.96±3.43 | 29.91±0.90 | 3.24±0.69 | 88.20±1.98 |
拉伸强度/ MPa | 标称 应变/% | 弯曲强度/ MPa | 冲击强度/ kJ·m-2 | 热变形 温度/℃ |
---|---|---|---|---|
25.45±0.33 | 10.73±2.23 | 27.53±1.40 | 3.55±0.67 | 82.75±3.61 |
26.60±0.64 | 11.15±1.70 | 28.59±2.55 | 3.41±0.74 | 83.25±1.91 |
25.96±0.36 | 13.25±2.02 | 28.02±2.46 | 3.88±0.56 | 84.75±3.43 |
28.18±0.32 | 20.96±3.43 | 29.91±0.90 | 3.24±0.69 | 88.20±1.98 |
拉伸强度/ MPa | 标称应变/ % | 弯曲强度/MPa | 冲击强度/kJ·m-2 | 热变形温度/℃ |
---|---|---|---|---|
32.16±0.22 | 350.41±3.85 | 32.57±0.58 | 3.60±0.64 | 116.5±4.21 |
拉伸强度/ MPa | 标称应变/ % | 弯曲强度/MPa | 冲击强度/kJ·m-2 | 热变形温度/℃ |
---|---|---|---|---|
32.16±0.22 | 350.41±3.85 | 32.57±0.58 | 3.60±0.64 | 116.5±4.21 |
预热温度/ ℃ | 激光功率/ W | 扫描间距/ mm | 扫描速度/ mm·s-1 | 能量密度/ J·mm-3 |
---|---|---|---|---|
136 | 30 | 0.3 | 7 600 | 0.13 |
136 | 35 | 0.3 | 7 600 | 0.15 |
136 | 40 | 0.3 | 7 600 | 0.18 |
136 | 45 | 0.3 | 7 600 | 0.2 |
预热温度/ ℃ | 激光功率/ W | 扫描间距/ mm | 扫描速度/ mm·s-1 | 能量密度/ J·mm-3 |
---|---|---|---|---|
136 | 30 | 0.3 | 7 600 | 0.13 |
136 | 35 | 0.3 | 7 600 | 0.15 |
136 | 40 | 0.3 | 7 600 | 0.18 |
136 | 45 | 0.3 | 7 600 | 0.2 |
熔融焓/J·g-1 | 结晶度/% | γ/(γ+α)/% | γ 晶型含量/% |
---|---|---|---|
64.78 | 30.95 | 38.35 | 11.87 |
67.96 | 32.47 | 36.93 | 11.99 |
59.09 | 28.23 | 41.98 | 11.85 |
55.53 | 26.53 | 47.38 | 12.57 |
熔融焓/J·g-1 | 结晶度/% | γ/(γ+α)/% | γ 晶型含量/% |
---|---|---|---|
64.78 | 30.95 | 38.35 | 11.87 |
67.96 | 32.47 | 36.93 | 11.99 |
59.09 | 28.23 | 41.98 | 11.85 |
55.53 | 26.53 | 47.38 | 12.57 |
拉伸强度/ MPa | 标称应变/ % | 弯曲强度/ MPa | 冲击强度/ kJ·m-2 | 热变形温度/ ℃ |
---|---|---|---|---|
23.88±0.66 | 15.13±3.64 | 24.48±1.24 | 3.65±0.44 | 81.60±4.24 |
25.96±0.36 | 13.25±2.02 | 28.02±2.46 | 3.88±0.56 | 84.75±3.43 |
27.46±0.35 | 21.82±2.24 | 29.23±3.04 | 4.60±0.34 | 94.30±4.73 |
27.39±0.73 | 26.90±3.60 | 31.59±4.19 | 4.35±0.38 | 100.15±3.72 |
拉伸强度/ MPa | 标称应变/ % | 弯曲强度/ MPa | 冲击强度/ kJ·m-2 | 热变形温度/ ℃ |
---|---|---|---|---|
23.88±0.66 | 15.13±3.64 | 24.48±1.24 | 3.65±0.44 | 81.60±4.24 |
25.96±0.36 | 13.25±2.02 | 28.02±2.46 | 3.88±0.56 | 84.75±3.43 |
27.46±0.35 | 21.82±2.24 | 29.23±3.04 | 4.60±0.34 | 94.30±4.73 |
27.39±0.73 | 26.90±3.60 | 31.59±4.19 | 4.35±0.38 | 100.15±3.72 |
预热温度/ ℃ | 激光功率/W | 扫描间距/mm | 扫描速度/mm·s-1 | 能量密度/ J·mm-3 |
---|---|---|---|---|
136 | 11.7 | 0.1 | 7 600 | 0.15 |
136 | 17.3 | 0.15 | 7 600 | 0.15 |
136 | 23.3 | 0.2 | 7 600 | 0.15 |
136 | 29.2 | 0.25 | 7 600 | 0.15 |
136 | 35.0 | 0.3 | 7 600 | 0.15 |
预热温度/ ℃ | 激光功率/W | 扫描间距/mm | 扫描速度/mm·s-1 | 能量密度/ J·mm-3 |
---|---|---|---|---|
136 | 11.7 | 0.1 | 7 600 | 0.15 |
136 | 17.3 | 0.15 | 7 600 | 0.15 |
136 | 23.3 | 0.2 | 7 600 | 0.15 |
136 | 29.2 | 0.25 | 7 600 | 0.15 |
136 | 35.0 | 0.3 | 7 600 | 0.15 |
熔融焓/J·g-1 | 结晶度/% | γ/(γ+α)/% | γ 晶型含量/% |
---|---|---|---|
79.62 | 38.04 | 64.71 | 24.61 |
68.09 | 32.53 | 47.62 | 15.49 |
67.52 | 32.26 | 46.00 | 14.84 |
70.18 | 33.53 | 35.97 | 12.06 |
67.96 | 32.47 | 36.93 | 11.99 |
熔融焓/J·g-1 | 结晶度/% | γ/(γ+α)/% | γ 晶型含量/% |
---|---|---|---|
79.62 | 38.04 | 64.71 | 24.61 |
68.09 | 32.53 | 47.62 | 15.49 |
67.52 | 32.26 | 46.00 | 14.84 |
70.18 | 33.53 | 35.97 | 12.06 |
67.96 | 32.47 | 36.93 | 11.99 |
拉伸强度/ MPa | 标称应变/ % | 弯曲强度/ MPa | 冲击强度/ kJ·m-2 | 热变形温度/ ℃ |
---|---|---|---|---|
30.77±0.62 | 13.84±2.22 | 35.57±3.71 | 3.20±0.35 | 100.50±4.19 |
31.58±1.00 | 16.89±3.14 | 36.22±2.26 | 3.41±0.52 | 97.75±3.01 |
29.48±0.62 | 13.85±2.38 | 31.48±3.02 | 3.05±0.16 | 87.05±3.84 |
28.41±0.84 | 13.20±3.89 | 31.57±3.28 | 3.81±0.19 | 85.75±3.07 |
25.96±0.36 | 13.25±2.02 | 28.02±2.46 | 3.88±0.56 | 84.75±3.43 |
拉伸强度/ MPa | 标称应变/ % | 弯曲强度/ MPa | 冲击强度/ kJ·m-2 | 热变形温度/ ℃ |
---|---|---|---|---|
30.77±0.62 | 13.84±2.22 | 35.57±3.71 | 3.20±0.35 | 100.50±4.19 |
31.58±1.00 | 16.89±3.14 | 36.22±2.26 | 3.41±0.52 | 97.75±3.01 |
29.48±0.62 | 13.85±2.38 | 31.48±3.02 | 3.05±0.16 | 87.05±3.84 |
28.41±0.84 | 13.20±3.89 | 31.57±3.28 | 3.81±0.19 | 85.75±3.07 |
25.96±0.36 | 13.25±2.02 | 28.02±2.46 | 3.88±0.56 | 84.75±3.43 |
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