基于粉体喂料3D打印机的热塑性聚氨酯弹性体成型工艺参数研究
APS弹性体公司为3D打印提供热塑性聚氨酯
［ １ ２］ 王俐 ． 国外 工业 氢 甲酰化 的现状 和发 展 ［ Ｊ ］ ． 现 代化 Ｔ ，
２ ０ ０ ２．２ ２（ ８ ） ：５ ３—５ ８ ．
１ １ ３ ｊ Ｃ ｈ ｅ ｎ Ｃ ａ ｉ ｙ ｏ ｕ，Ｌ ｎ Ｈ ｕ ｉ ，Ｚ ｈ ａ ｎ ｇ Ｘｕ ｍｕ ，ｅ ｔ ａ １ ． Ｓ ｙ ｎ ｔ ｈ ｅ ｓ ｉ ｓ ａ ｎ ｄ
［ ４ ］ 李 岳 ，徐振 凯 ，马海洪 ，等． １ 一 丁烯羰 基合成戊 醛 的１ ＝ 艺
［ Ｊ ］ ． 石油化工 ，２ ０ １ ３ ，４ ２（ １ １ ） ：１ ２ ４ ７—１ ２ ５ ０ ．
Ｒ ｅ ｐ ｌ ａ ｃ ｅ ｍｅ ｎ ｔ ｏ ｆ Ｐ Ｐ ｈ ３ ｏｒ ｆ Ｉ ｎ ｄ ｕ ｓ ｔ ｒ ｉ ａ ｌ Ｕｓ ｅ ［ Ｊ ］ ． Ｏｒ ｇ Ｃ ｈ ｅ ｍ Ｆ ｒ ｏ ｎ ， ２ ０ １ ４ ，１ （ ８ ）：９ ４ ７—９ ５ １ ．
［ １ ４］ 赫彻斯特股份公司． 癸醇混合物及其制得的邻苯二 甲酸酯和
它们作增塑剂 的用途 ：中国，１ ０ ３ ９ ７ ０ ５［ Ｐ ］ ． １ ９ ９ ３ — １ ０ — ２ ０ ．
（ 编辑
安
静）
・
技术动态 ・
Ｔ ｏ ｔ ａ ｌ Ｃ ｒ ａ ｙ Ｖａ ｌ ｌ ｅ ｙ 公 司 开 发 离 子 添 加 剂 改 善聚 烯烃 性 能
石
・
油
化
工 ２ ０ １ ５ 年第 Ｃ ＨＥ ＭＩ Ｃ Ａ Ｌ Ｔ Ｅ Ｃ ＨＮ ０Ｌ ０Ｇ Ｙ
２ ０ ０ ９ ，４ ８ （ ３ ）：１ ３ ２ ５—１ ３ ３ １ ．
选择 性 为８ ３ ％，戊醛 的正异 比为 １ ３ ． ５ 。 ３ ） 通 过 不 同 原 料 的对 比实 验 可 知 ，混 合 丁 烯 中１ 一 丁 烯 最 易 发 生 反 应 ，顺 一 ２ 一 丁烯 较 难 发 生 反 应 ，反 一 ２ 一 丁 烯 最 难 发 生 反 应 。 因此 ，以 混 合 丁 烯 为 原 料 的羰 基 合 成 反 应 主 要 受 反 一 ２ 一 丁烯 的
基于打印效率的AlSi10Mg打印工艺参数研究
基于打印效率的AlSi10Mg打印工艺参数研究
唐镜;刘道寿;曾新宇
【期刊名称】《新技术新工艺》
【年(卷),期】2024()5
【摘要】选择性激光熔化可以很好地成型AlSi10Mg合金,但成型质量与工艺参数密切相关。
在保证产品良好的强度及表面质量前提下,基于同类型激光金属打印设备的打印工艺参数,通过调整激光功率、扫描间距等工艺参数,采用正交试验法,打印试样进行对比试验,确定填充打印工艺参数为激光功率430 W、扫描速度1210 mm/s、扫描间距0.19 mm,轮廓打印工艺参数为激光功率400 W、扫描速度500 mm/s,此时打印件抗拉强度为407 MPa,表面粗糙度Ra为7.565μm,打印效率提升约21%,为AlSi10Mg的选择性激光熔化成型工艺在实际生产中的应用提供参考依据。
【总页数】6页(P18-23)
【作者】唐镜;刘道寿;曾新宇
【作者单位】复杂薄壁精密零件智能柔性加工技术湖南省工程研究中心;装备质量特性检测与评估技术湖南省工程研究中心;湖南工业职业技术学院机械工程学院【正文语种】中文
【中图分类】TN249
【相关文献】
1.基于喷墨3D打印的铸造砂型(芯)成形工艺参数应用研究
2.基于直写式硅胶3D 打印柔性材料工艺参数研究
3.基于粉体喂料3D打印机的热塑性聚氨酯弹性体成型工艺参数研究
4.基于数据挖掘的激光3D打印质量工艺参数优化研究
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热塑性聚氨酯弹性体性能的研究
ｐｏｌｙｓｔｙｒｅｎｅ，ＳＰＵＳ
Ｖ
北京化工大学硕上研究生论文
北京化工大学位论文原创性声明
本人郑重声明：
所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立
进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不含 任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究做出重 要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声 明的法律结果由本人承担。
北京化工大学 硕士学位论文 热塑性聚氨酯弹性体性能的研究 姓名：李樾 申请学位级别：硕士 专业：材料科学与工程 指导教师：张军营 20100522
摘要
热塑性聚氨酯弹性体性能的研究
摘要
热塑性聚氨酯弹性体因其结构特性，具有强度高，弹性好，使用硬度 范围宽，力学性能优异，因此被广泛应用于煤矿、汽车、机械、纺织等的 各个领域。热塑性聚氨酯的熔体流动性对加工性能亦十分重要，只有兼顾 优良的力学性能和熔体流动性，热塑性聚氨酯才能有更广泛的应用。但是 在热塑性聚氨酯中，分子量、熔体流动性及力学强度是相互矛盾的，且在 ＴＰＵ合成过程中难以控制。 为了使热塑性聚氨酯弹性体在保持热塑性的同时又能提高力学强度， 将端羟基聚苯乙烯引入到聚氨酯体系中，用单端羟基聚苯乙烯与聚氨酯预 聚体反应合成一种聚苯乙烯／聚氨酯／聚苯乙烯体系的聚合物（ＳＰＵＳ），提 出了一种聚苯乙烯改性聚氨酯的新方法。并对ＳＰＵＳ的结构进行表征，包 括：ＦＴＩＲ、ＧＰＣ、ＤＭＡ、ＸＲＤ、ＴＥＭ等。ＴＥＭ的结果表明聚氨酯相能 和聚苯乙烯相产生较好的相分离；同时又研究了添加单端羟基聚苯乙烯对 ＳＰＵＳ力学性能的影响，结果表明与分子量相同的ＴＰＵ相比，ＳＰＵＳ既保 持了一定的熔体流动性，又能显著提高力学强度；对于不同分子量的端羟 基聚苯乙烯，随着聚苯乙烯含量的增加，可以显著的提高嵌段聚合物的拉 伸强度，但会使断裂伸长率下降。当端羟基聚苯乙烯分子量为１００００，合 成的ＳＰＵＳ中聚苯乙烯质量分数为２５％时，ＳＰＵＳ具有最佳的力学强度。
高分子材料3D打印应用与案例
作者简介：陶永亮（1956-），男，教授级高级工程师，主要从事高分子材料应用与模塑成型工艺研究。
收稿日期：2023-03-033D 打印技术被人们称为增材制造，它是以数字模型文件为基础，运用粉末金属或聚合物等可黏结性材料，通过逐层打印的方式来完成实体制造的技术[1]。
3D 打印是指通过光固化、选择性激光烧结、熔融堆积等加工技术，使材料一点一点累加，形成需要的形状。
3D 打印1984年开始在实验室研究，至今快40年历史，3D 打印实现了制造方式从等材、减材到增材的重大转变，改变了传统制造的理念和模式，大幅缩减了产品开发周期与成本，也会推动材料革命，具有重大价值[2]。
目前，3D 打印技术已在航空航天、军工、医疗、教育、汽车、机械装备等领域的零部件加工以及模具制造方面得到广泛地应用[3]。
3D 打印涉及加工材料有金属材料、高分子材料、陶瓷材料、石墨烯材料等这几大类[4]。
本文将主要以高分子材料（聚合物）为主，对3D 打印在工程塑料应用做些讨论与分享。
1 高分子材料3D 打印方法介绍增材制造（Additive manufacturing ，简称AM ）技术，是一种与传统的材料去除加工方法相反的，通过CAD 设计模型，采用离散材料（液体、粉末、线材）逐层堆积制造三维实体的技术。
通俗也称3D 打印技术（3D Print -ing ）是制造业领域正在迅速发展的一项新兴技术，被称为“具有工业革命意义制造技术”，其核心是数字化、智能化制造，实现了随时、随地、按需生产。
从19世纪80年代第一台3D 打印机诞生以来，增材制造技术得到了迅速发展，被英国杂志《经高分子材料3D 打印应用与案例陶永亮1，杨建京2(1.重庆川仪工程塑料有限公司，重庆 400712；2.广东模科激光科技有限公司，广东 珠海 519001)摘要：高分子材料3D 打印是增材制造的重要部分，其3D 打印方式较多，发展前景广阔。
本文以高分子材料在3D 打印领域应用为主，讲述了常用的三种高分子材料3D 打印方式原理和实际应用案例，介绍了其他四种高分子材料3D 打印方式原理及技术要点，了解了我国聚合物3D 打印机向超大型高温型发展的动态以及3D 打印丝材转向使用粒料节约材料成本，兼容多种高性能3D 打印材料，让聚合物3D 打印更好地为国民经济发展增添新动能。
聚酯型热塑性聚氨酯弹性体耐湿热性能的研究
２．１ 添加 ＰＣＤ对 聚 酯酸值 的 影响 采用 为 １０００的 ＰＢＡ，加 入 聚 酯二 醇 总 质量
分数 的 １％的抗水解 剂 ＰＣＤ，分 别 在 ８０℃ 和 １２０℃ 的 温度下 搅 拌 ，每 隔 １ ｈ取 样 测试 酸值 。加 入 ＰＣＤ 后 ，温度对 聚 酯酸值 的影 响见 图 １。
酸值 ：聚 酯 二 醇 加 入 抗 水 解 剂 ＰＣＤ，在 特 定 温 度下 搅 拌 均 匀 ，每 隔 １ ｈ取 样 ，按 照 ＨＧ／Ｔ ２７０８— １９９５的方 法测 试 。
拉伸 强度 ：采 用 ＧＢ／Ｔ ５２８－２００９的方 法测试 。 耐湿 热 性 能 ：ＴＰＵ样 块 置 于相 对 湿 度 为 ９０％、 温度 为 ８Ｏ℃ 的恒 温恒湿 箱 中 ，在不 同时间周 期测 试
吾
誊
画
链
（２．青 岛科技 大学化 工 学院 山东青 岛 ２６６０４２）
摘 要 ：以聚 酯二 醇 、二 苯基 甲烷 二异 氰 酸 酯和 １，４一丁 二 醇 为原 料 合成 了热 塑 性 聚氨 酯 （ＴＰＵ）弹 性体 ，研 究 了抗 水解助 剂 聚碳化 二 亚胺 （ＰＣＤ）对 ＴＰＵ耐 湿热 性 能 的 影响 。 结果 表 明 ，ＰＣＤ 的加入 可 以 降低 聚 酯 多元 醇的初 始 酸值 ，从 而抑制 酸加 剧 水 解 的作 用 。随 着 ＰＣＤ 用量 的增 加 ，ＴＰＵ的 耐 湿热 性 能增 强 。ＰＣＤ使 得 低硬 度 的 ＴＰＵ 以及 高分子 量 聚酯二 醇制备 的 聚 酯型 ＴＰＵ耐 湿 热性 能 有 更显 著 的改善 ，当添加 质 量分数 为 １．２％的 ＰＣＤ 时 ，ＴＰＵ可获 得 最佳 的综合 性 能。 关键 词 ：热 塑性 聚氨 酯 ；耐 湿热性 能 ；抗 水 解剂 ；聚碳 化二 亚胺 中 图分类 号 ：ＴＱ ３２３．８ 文献 标识 码 ：Ａ 文章 编 号 ：１００５—１９０２（２０１８）０１—０００５—０３
热塑性有机硅聚氨酯弹性体增韧改性聚乳酸的研究
热塑性有机硅聚氨酯弹性体增韧改性聚乳酸的研究聚乳酸(PLA)是以可再生植物为原料经化学合成的热塑性脂肪族聚酯,其原料来自植物,最终又可降解为二氧化碳和水,具有优良的环保性、生物相容性和力学性能,已成为目前应用最广泛的生物可降解材料之一,在包装材料、纺织面料、生物医学等领域有着广泛应用。
然而,由于PLA存在韧性差等缺点,导致其在实际应用中受到一定的限制,因此PLA的増韧改性研究一直是该领域的重点研究课题之一。
本论文采用热塑性有机硅聚氨酯弹性体(TPSiU)作为增韧剂,系统研究了TPSiU对PLA的增韧改性行为,并进一步采用聚碳化二亚胺(PCDI)为增容剂,研究了增容剂的加入对该体系相容性及増韧改性效果的影响,并得出如下主要结论:对TPSiU的结构及性能分析结果表明,TPSiU为非晶态聚合物,分子链中含有机硅链段,在四氢呋喃(THF)、N,N-二甲基甲酰胺(DMF)等强极性溶剂中具有良好的溶解性。
其熔融加工温度在180℃以上,且热稳定性良好。
通过熔融共混制备了PLA/TPSiU共混物,主要研究了TPSiU含量对共混体系结构及性能的影响规律。
实验结果表明,TPSiU的加入使得PLA的冷结晶峰向高温方向移动,结晶度略有降低,同时共混体系的初始热分解温度有小幅下降。
PLA与TPSiU两种组分在热力学上相容性较差,导致PLA/TPSiU共混物呈现“海岛”结构。
TPSiU的加入对TPSiU/PLA共混体系的力学性能具有显著影响,当TPSiU含量为10wt%时,共混体系的增韧效果较好,其断裂伸长率、缺口冲击强度均得到明显改善,但拉伸强度有所降低。
流变行为研究显示,PLA/TPSiU共混物为切力变稀流体,随着TPSiU含量的增加,PLA/TPSiU共混物的表观粘度呈先升后降的趋势,同时,其非牛顿流动指数逐渐升高。
选用综合力学性能较好的PLA/10wt%TPSiU共混物为研究对象,采用聚碳化二亚胺(PCDI)为增容剂,进一步针对PLA与TPSiU热力学相容性较差的问题进行了研究。
德国推出用于3D打印的新型PU材料
德国推出用于3D打印的新型PU材料【中国包装网讯】德国RepRap，FFF3D打印机的制造商和ebaltaKunststoffGmbH(一家材料公司)已经宣布推出用于3D打印的新型聚氨酯(PU)材料。
制造商说他们的PU塑料材料由于化学交联而具有各向同性的机械性能。
这可以打开各向异性3D打印的应用程序的大门。
此外，PU材料可以以液态加工，而不需要熔化。
ebaltaKunststoff在慕尼黑的PSEEurope2017活动中展示了德国RepRap液体增材制造(LAM)系统如何将3D材料打印成型。
液体增材制造使用注射器在室温下沉积材料。
3D打印用硅胶去年在法兰克福举办的Formext活动中，LAM首次亮相。
德国RepRap展示了如何在LAM3D打印机中处理液体材料，如硅胶。
该过程不应与激光增材制造混淆，激光增材制造指代电动床融合系列中更常见的金属3D打印工艺。
该组包括直接金属激光烧结(DMLS)和选择性激光熔化(SLM)等技术。
关于PU的讨论经常涉及有机硅。
这是因为两者都是弹性体材料，并且可以用于类似的应用-例如作为密封剂。
然而，聚氨酯被分类为有机材料，硅氧烷是无机的。
Formnext演示显示了FDM打印机配备注射器时如何沉积硅胶层并使用热能促进交联。
一些企业也在从事3D打印硅胶。
在2015年，我们报道了瓦克硅胶和EndersIngenieure有限公司正在开发一种紫外线打印工艺，在UV固化之前，将透明硅胶沉积在液滴中。
劳伦斯利弗莫尔国家实验室最近发表了研究，显示直接油墨写入与形状记忆聚合物的组合可以产生有机硅结构。
将形成火箭喷嘴的一部分的挤出碳纤维复合油墨聚氨酯3D打印德国RepRap解释说，“TU材料的可定制属性提供了满足广泛需求的必要灵活性。
”“PU材料的开发是为了创造广泛的属性，从软到硬。
制造过程产生与FFF方法产生的结构相当的结构。
然而，PU材料能够打印高度复杂的部件，这可能是现有的注塑技术难以或不可能的。
全色系热塑性聚氨酯色母粒的制备及性能研究
Ｌ木ａ木ｂ术值测试……………………………………………………………………………………………．２２
２．３．１．２反射率测试………………………………………………………………………．２２
２．３．１．３透射率测试………………………………………………………………………．２２ ２．３。２分散性测试…………………………………………………………………………．．２３ ２．３．３加工流动性测试……………………………………………………………………．２３
１．２．２
ＣＩＥ颜色系统…………………………………………………………………………８
１．２．３有机颜料……………………………………………………………………………。９ １．２．４无机颜料………………………………………………………………………………９ １．２．５无机环保颜料的发展现状…………………………………………………………１０ １．２．６颜料在塑料中的分散原理…………………………………………………………．１１ １．３色母粒概述……………………………………………………………………………１２ １．３．１色母粒定义…………………………………………………………………………１２ １．３．２色母粒的制备及工艺………………………………………………………………１３ １．３．３色母粒的改性研究…………………………………………………………………１４ １．３．４色母粒的发展现状…………………………………………………………………１５ １．４课题的意义及内容……………………………………………………………………１５
３．３．５．１分散剂含量对制品ｐａ铀术值的影响……………………………………………６１
３．３．５．２分散剂含量对制品反射率的影响………………………………………………．６１ ３．３．５．３分散剂含量对制品分散性的影响………………………………………………．６２ ３．３．５．４分散剂含量对黄母粒加工流动性的影响………………………………………．６４ ３．３．６阶段小结……………………………………………………………………………６５
热塑性聚氨酯的生产、加工与应用
· 42 ·
Chemical Propellants & Polymeric Materials
２００５ 年第 ３ 卷第 ２期
图１ 工厂机械计量法间歇式生产ＴＰＵ的装置图 Ｆｉｇ．１ Ａｐｐａｒａｔｕｓ ｓｋｅｔｃｈ ｏｆ ＴＰＵ ｂａｔｃｈ ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ ｂｙ
Ｔａｂ．１ Ｐａｒｔｉａｌ ｍａｃｒｏｍｏｌｅｃｕｌａｒ ｇｌｙｃｏｌｓ ｓｕｉｔａｂｌｅ ｆｏｒ ＴＰＵ ｅｌａｓｔｏｍｅｒｓ
缩写 化学名称
结构
特征
Ｐ Ｂ Ａ 聚四亚甲基己二酸酯二醇 Ｈ Ｏ－（ Ｃ Ｈ２） ４Ｏ Ｃ Ｏ （ Ｃ Ｈ２）４－Ｃ Ｏ Ｏ ｎ （ Ｃ Ｈ２）４－ＯＨ
手工计量法 手工称量 电动混合 注盘
烘箱（ １ ４ ０ ３ ￣ ５ ｈ ） 硫化 破碎 造粒
机械计量法 用浇注机完成原料计量与混合
浇注到带有加热输送带的盘中 加热温度 １２０
停留时间 １５ｍｉｎ 然后熟化 破碎 造粒（图 １）
万方数据
化学推进剂与高分子材料
２００５ 年第 ３ 卷第 ２期
·生产实践·
热塑性聚氨酯的生产 加工与应用
朱长春 １ 谷金河 ２
１．洛阳吉明化工有限公司 河南洛阳 ４７１０１２ ２．河南洋浦科贸有限公司 河南郑州 ４５０００２
摘 要： 介绍热塑性聚氨酯的生产方法 原料 设备 加工工艺和应用领域 关键词： 热塑性聚氨酯 双螺杆反应挤出机 本体聚合 注射成型 挤出成型 压延成型 中图分类号： ＴＱ３２５ 文献标识码： Ａ 文章编号： １６７２－２１９１（２００５）０２－００４０－０６
４ ０ 可用氮气来保护原料与空气的接触
１．２．２ 计量与混料系统
ＴＰＵ 生产装置的计量系统有 ２ 类 一类是采用
3D打印玻璃纤维
大，共混材料的冲击强度呈先增大后减小趋势，当
玻璃纤维质量分数为0. 08时，共混材料的冲击强 度最大，为15. 52 kJ·m-2，较热塑性聚氨酯冲击强
度提高了39%。分析认为，质量分数较小玻璃纤维
加 入 时 共 混 材 料 的 韧 性 提 高，这 也 揭 示 了 弯 曲 强
度测试时共混材料在对应的热塑性聚氨酯应力峰
从而能够实现均匀可控的熔体输送。 本工作基于粉体喂料3D打印机研究3D打印玻
璃纤维/热塑性聚氨酯共混材料的性能。
1 实验 1. 1 主要原材料
热 塑 性 聚 氨 酯，牌 号 为 70-A，美 国 杜 邦 公 司 产品。 1. 2 主要设备和仪器
QUST-350型 粉 体 喂 料3D打 印 机，青 岛 科 技 大 学 产 品；ZRPC-300 型 破 碎 机，宁 波 中 瑞 阳 塑 料 机械有限公司产品；DB-1型真空干燥箱，沈阳智诚 科技有限公司产品；HY-10080型微机控制电子万
不同质量分数玻璃纤维/热塑性聚氨酯共混 材料的弯曲强度如图11所示。
160 140 120 100
80 60 40 20
0
0.08
0.16
0.32
လၔጛ፤᧙ѫஜ
图11 不 同 质 量 分 数 玻 璃 纤 维/热 塑 性 聚 氨 酯
共混材料的弯曲强度
从 图 11 可 以 看 出：热 塑 性 聚 氨 酯 的 弯 曲 强 度
为135. 28 MPa，随着玻璃纤维质量分数增大，共混
材料的弯曲强度先减小后增大再减小，分析认为，
共混材料弯曲时正面受压、侧面受拉，热塑性聚氨
酯中加入玻璃纤维（质量分数小于0. 08）时会减小
正面受压强度，因此共混材料的弯曲强度减小；当
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1 实验 1. 1 主要原材料
TPU，牌号为92-A，3D打印专用物料，比利时 Materialise NV公司产品。 1. 2 主要设备和仪器
QUST-350型 粉 体 喂 料3D打 印 机，青 岛 科 技 大 学 自 主 研 发 产 品；ZRPC-300 型 破 碎 机，宁 波 中 瑞阳塑料机械有限公司产品；DB-1型真空干燥箱， 沈阳智诚科技有限公司产品；STA449 F3型差示扫 描 量 热 仪（DSC），德 国 耐 驰 仪 器 制 造 有 限 公 司 产 品；HY-10080型微机控制电子万能材料试验机， 上海衡翼精密仪器有限公司产品。 1. 3 试样制备
0.6 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1
0
100
200
300
400
⍕Ꮢč
图4 TPU的DSC曲线
从图4可以看出：温度为215 ℃时，TPU的DSC
曲 线 结 束 上 升 趋 势 而 呈 现 下 降 趋 势，表 明 TPU 玻
璃化转变，发生吸热发应；继续升温至245 ℃，TPU
的DSC曲线降至低点，说明TPU出现结晶现象，发
平下平均指标值的最大值与最小值
之差；
Kjm ——第j列 因 子m水 平 所 对 应 试 验 指 标 和的平均值。
本工作基于青岛科技大学汪传生等[4]自主研 发的粉体喂料3D打印机（如图1所示），研究热塑性 聚氨酯弹性体（TPU）的最佳成型工艺参数，并对其 合理性进行试验验证。
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ԍणᣓݢ㈧㐋
图1 粉体喂料3D打印机总装配示意 作者简介：汪传生（1960—），男，安徽安庆人，青岛科技大学教 授，博士，主要从事高分子材料加工机械的教学和科研工作。 *通信联系人（CNqust@126. com）
伴随着工业4. 0，出现了一个新兴技术——3D 打印。作为一项制造业颠覆性技术，3D打印逐渐 成为世界各国抢占未来先机的焦点[1-3]。苏州高新 区旅游景区以建筑垃圾为原料打印出27所厕所， 实 现 了 低 碳 环 保 的 理 念；米 其 林 用 聚 酰 亚 胺 为 原 材料成功打印出轮胎。目前，3D打印已成功打印 出球靴等橡胶产品，并在军工、航天、医学、建筑等 领域应用于高端单件的生产。
60 5
115 150
图2 拉伸试样尺寸
的DSC曲 线 呈 水 平 状，说 明TPU分 解 完 成，趋 于 稳定。根据DSC曲线得出TPU的熔融温度范围为 210～225 ℃。 2. 2 工艺参数确定 2. 2. 1 试验设计
粉 体 喂 料 3D 打 印 机 使 用 时，在 TPU 塑 化 挤 出 过 程 中，3 个 加 热 圈 套 在 机 筒 上，促 使 螺 旋 挤 出 过 程 中 物 料 完 全 塑 化 达 到 熔 融 状 态，通 过 流 道 到 达 喷头装置，然后将打印平台调整到适当温度，由喷 嘴连续不断地挤出细丝在平台层层堆积。
关键词：粉体喂料3D打印机；热塑性聚氨酯弹性体；成型工艺参数；差示扫描量热分析 中图分类号：TQ334. 1；TQ330. 6＋. 6 文章编号：1000-890X（2019）02-0138-04 文献标志码：A DOI：10. 12136/j. issn. 1000-890X. 2019. 02. 0138
生 放 热 反 应，之 后 DSC 曲 线 上 升；当 温 度 升 至 280
℃时，TPU的DSC曲线出现最高峰，之后曲线直线
下降，表明TPU发生分解反应；升温至300 ℃，TPU
表1 正交试验因子水平表
因 子
水平
1
2
3
机筒温度/℃
195
215
240
螺杆转速/（r·mi究从众多影响因素中选择4个主要影响 成型后坯体的因素——机筒温度、螺杆转速、喷头 温 度、平 台 温 度 进 行 重 点 探 讨。 为 了 确 保 试 验 精 准，每 个 因 子 选 择3个 水 平 进 行 正 交 试 验，如 表1 所示。
图3 拉伸试样实体
2 结果与讨论 2. 1 DSC分析
TPU的DSC曲线如图4所示。
200
220
230
平台温度/℃
45
55
60
本 次 正 交 试 验 采 用 直 观 分 析 极 差 法，由 于 试
验 结 果 中 拉 伸 强 度 变 化 趋 势 非 常 明 显，因 此 将 其
作为试验指标。
Rj＝max（Kj1 ，Kj2 …，Kjm）－min（Kj1 ，Kj2 …，Kjm） 式中 Rj——第j列因子的极差，即第j列因子各水
粉 碎：将 大 小 不 均 的 TPU 颗 粒 物 料 放 入 粉 碎 机 粉 碎，重 复 操 作 3 遍，得 到 均 匀 细 化 的 TPU 颗 粒 物料。
烘 干：将 粉 碎 后 的 TPU 颗 粒 物 料 均 匀 平 铺 在 试验托盘上，置于干燥箱内干燥，温度为85 ℃，时 间为4 h。
挤 出：将 烘 干 后 的 均 匀 TPU 颗 粒 物 料 放 入 粉 体喂料3D打印机喂料筒，按照预先设置好的工艺 参数进行试样的打印。
熟化处理：将3D打印试样熟化处理3 d，然后 进行性能测试。
☙≭䛻 mWgmg1 20 10
第2期
汪传生等．基于粉体喂料3D打印机的热塑性聚氨酯弹性体成型工艺参数研究
139
1. 4 性能测试 TPU试样拉伸性能采用微机控制电子万能材
料试验机进行测试，拉伸速率为20 mm·min-1， 拉 伸 试 样 的 尺 寸 如 图 2 所 示，拉 伸 试 样 实 体 如 图 3 所示。
138
橡 胶 工 业
2019年第66卷
基于粉体喂料3D打印机的热塑性聚氨酯弹性体 成型工艺参数研究
汪传生，蔡 宁*，边慧光，晁宇琦，王虎子，张 伟
（青岛科技大学 机电工程学院，山东 青岛 266061）
摘要：基于粉体喂料3D打印机，以拉伸强度为试验指标，采用正交试验方法确定了颗粒状热塑性聚氨酯弹性体的最 佳成型工艺参数为：机筒温度 215 ℃，螺杆转速 8 r·min-1，喷头温度 230 ℃，打印平台温度 45 ℃。通过打印轮 胎和蜂窝状模型验证了最佳成型工艺参数的合理性。