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选择性激光烧结纳米蒙脱土改性聚苯乙烯的实验研究

作　者: 刘健宁
导　师: 邓朝晖
学　校: 湖南大学
专　业: 机械制造及其自动化
关键词: 聚合物/层状硅酸盐(PLS) 选择性激光烧结(SLS) 环氧树脂聚苯乙烯/纳米蒙脱土复合材料聚苯乙烯/环氧树脂/纳米蒙脱土复合材料
分类号: TF124.5
类　型: 硕士论文
年　份: 2007年
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内容摘要

目前,国内外对选择性激光烧结聚合物纳米复合材料的研究报道比较少,在这一背景下,本文基于选择性激光烧结(Selective Laser Sintering,SLS)技术以纯聚苯乙烯粉末、聚苯乙烯与纳米蒙脱土的混合粉末以及聚苯乙烯、环氧树脂与纳米蒙脱土的混合粉末为实验材料,应用HRPS-Ⅲ型快速成型机进行烧结实验,利用X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)等手段对烧结件进行了结构表征,并采用力学测试仪等手段对烧结件的力学性能进行了测试。结果表明:利用选择性激光烧结技术,可直接制备出聚苯乙烯/纳米蒙脱土复合材料和聚苯乙烯/环氧树脂/纳米蒙脱土复合材料;聚苯乙烯/环氧树脂/纳米蒙脱土复合材料烧结件的拉伸强度、弯曲强度和悬臂冲击强度都优于纯聚苯乙烯粉末和聚苯乙烯/纳米蒙脱土复合材料的烧结件,聚苯乙烯/纳米蒙脱土复合材料烧结件的拉伸强度和弯曲强度高于纯聚苯乙烯粉末烧结件,悬臂冲击强度则稍稍低于纯聚苯乙烯烧结件。本文还分析了激光烧结聚苯乙烯/纳米蒙脱土复合材料和聚苯乙烯/环氧树脂/纳米蒙脱土复合材料的熔融插层机理,认为烧结过程中,聚合物利用液相传递机制,插入纳米蒙脱土层间,聚合物的极化度越大,越有利于插层反应,通过运用逾渗理论,从定性角度来解释聚合物/有机纳米蒙脱土复合材料体系的性能变化。还对激光烧结过程中,激光功率和扫描速度对材料力学性能的影响进行了研究分析。结果表明:其他参数一定时,三种材料的力学性能都随激光功率的增加而增加,随扫描速度的增加而下降。本文进行的研究工作具有一定的理论意义与现实意义,有待进行更深一步的研究。最后对以后的研究提出了几点建议和展望。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-9
第1章绪论  9-26
  1.1 论文研究背景  9-23
    1.1.1 选择性激光烧结技术  10-16
    1.1.2 聚合物/层状硅酸盐纳米复合材料  16-23
  1.2 激光烧结聚合物/层状硅酸盐纳米复合材料的研究现状  23-24
  1.3 本文研究内容、目的及意义  24-25
    1.3.1 本文研究内容  24
    1.3.2 研究的目的和意义  24-25
  1.4 本文主要结构  25
  1.5 本章小结  25-26
第2章激光烧结法制备聚合物/纳米蒙脱土复合材料的理论基础  26-34
  2.1 选择性激光烧结机理  26-29
    2.1.1 激光烧结过程  26-27
    2.1.2 物料的传递机制  27-29
  2.2 聚合物纳米蒙脱土复合材料的熔融插层理论  29-32
    2.2.1 插层反应的热力学分析  29-30
    2.2.2 插层反应的动力学分析  30-31
    2.2.3 逾渗理论概述  31-32
  2.3 本章小结  32-34
第3章选择性激光烧结纳米蒙脱土改性聚苯乙烯实验研究的方案设计  34-46
  3.1 实验材料  35-37
    3.1.1 聚苯乙烯（PS）  35-36
    3.1.2 纳米蒙脱土粉末  36
    3.1.3 环氧树脂（EP）  36-37
  3.2 实验设备  37-38
  3.3 检测方法及相关仪器简介  38-43
    3.3.1 X-射线衍射（XRD）实验  38-39
    3.3.2 扫描电镜观察（SEM）  39-40
    3.3.3 力学性能测试  40-43
  3.4 实验工艺参数的确定  43-45
    3.4.1 加热参数的确定  43-44
    3.4.2 烧结间距  44
    3.4.3 烧结厚度  44
    3.4.4 激光功率和扫描速度  44-45
  3.5 本章小结  45-46
第4章选择性激光烧结纳米蒙脱土改性聚苯乙烯复合材料结构及性能研究  46-63
  4.1 激光烧结纯聚苯乙烯粉末的三种力学性能  46-47
  4.2 激光烧结聚苯乙烯/纳米蒙脱土复合材料  47-49
    4.2.1 蒙脱土含量对复合材料的影响  47-48
    4.2.2 激光烧结聚苯乙烯/纳米蒙脱土复合材料的三种力学性能  48-49
  4.3 激光烧结聚苯乙烯/环氧树脂/纳米蒙脱土复合材料  49-51
    4.3.1 环氧树脂(EP)含量的确定  49-50
    4.3.2 激光烧结聚苯乙烯/环氧树脂/纳米蒙脱土复合材料的成形过程  50
    4.3.3 激光烧结PS/EP/纳米蒙脱土复合材料的三种力学性能  50-51
  4.4 SLS 烧结试样的微观结构分析与三种力学性能对比  51-61
    4.4.1 SLS 烧结试样的微观结构  51-55
    4.4.2 SLS 烧结试样的三种力学性能对比  55-61
  4.5 本章小结  61-63
全文总结与展望  63-65
参考文献  65-69
附录A 攻读硕士学位期间所发表的学术论文目录  69-70
致谢  70

选择性激光烧结纳米蒙脱土改性聚苯乙烯的实验研究

内容摘要

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