選擇性激光燒結(jié)3D打印用高分子復(fù)合材料_史玉升

1、中國科學(xué) :信息科學(xué) 2015年 第 45卷 第 2期 :204211 選擇性激光燒結(jié) 3D 打印用高分子復(fù)合材料 史玉升 *, 閆春澤 *, 魏青松 , 文世峰 , 朱偉華中科技大學(xué)材料成形與模具技術(shù)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 , 武漢 430074*通信作者 . E-mail:shiyusheng,c yan收稿日期 :20140806; 接受日期 :20141022; 網(wǎng)絡(luò)出版日期 :20150121廣東省引進(jìn)創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)團(tuán)隊(duì)計(jì)劃 (批準(zhǔn)號(hào) :2013C071 和華中科技大學(xué)自主創(chuàng)新研究基金 (批準(zhǔn)號(hào) :2013TS065 資助項(xiàng)目摘要 選擇性激光燒結(jié) (selectivelaser sintering

2、, SLS 是基于粉末床的激光 3D 打印技術(shù) . 材料對(duì)成形 件的精度和物理機(jī)械性能起著決定性作用 , 其中高分子基粉末是應(yīng)用最早 , 也是目前應(yīng)用最多、 最成 功的 SLS 材料 , 但是 SLS 高分子仍存在可用種類少和成形件性能較低等難題 . 通過添加微 /納米填料 或者后處理浸滲等方法制備復(fù)合材料 , 來提高 SLS 成形件的某些性能以及增加 SLS 材料種類 , 已經(jīng) 成為 SLS 領(lǐng)域材料研究的熱點(diǎn)和重點(diǎn) . 本文將介紹 SLS 高分子復(fù)合材料的制備方法 , 綜述國內(nèi)外的 研究現(xiàn)狀 , 并對(duì)其研究趨勢進(jìn)行展望 .關(guān)鍵詞 3D 打印技術(shù) 激光燒結(jié) 高分子 復(fù)合材料 制備方法1引言選

3、擇性激光燒結(jié) (selectivelaser sintering, SLS 是一種 3D 打印 (也稱為增材制造、 快速成形 技 術(shù) . 如圖 1所示 , SLS 技術(shù)基于離散堆積制造原理 , 將零件三維實(shí)體模型文件沿 Z 向分層切片 , 并生成 STL 文件 , 文件中保存著零件實(shí)體的截面信息 . 然后利用激光的熱作用 , 根據(jù)零件的切片信息 , 將固體 粉末材料層層粘結(jié)堆積 , 最終成形出零件原型或功能零件 1 3.材料是 SLS 技術(shù)發(fā)展的關(guān)鍵 , 對(duì)成形件的精度和物理機(jī)械性能起著決定性作用 , 成為本領(lǐng)域的研 究和開發(fā)熱點(diǎn) . 目前已研發(fā)出多種 SLS 材料 , 包括以下幾類 :金屬基

4、粉末、 陶瓷基粉末、 覆膜砂、 高分 子基粉末 . 高分子與金屬、 陶瓷材料相比 , 具有成形溫度低、 燒結(jié)所需的激光功率小等優(yōu)點(diǎn) , 而且由于 其表面能低 , 熔融粘度較高 , 沒有金屬粉末燒結(jié)時(shí)較難克服的 “ 球化 ” 效應(yīng) , 因此 , 高分子基粉末最早 在 SLS 工藝中得到應(yīng)用 , 也是目前應(yīng)用最多、 最成功的 SLS 材料 . 目前 , 已用于 SLS 的高分子材料主 要是熱塑性高分子及其復(fù)合材料 , 熱塑性高分子又可分為非結(jié)晶性和結(jié)晶性兩種 , 其中非結(jié)晶性高分 子包括聚碳酸酯 (PC、 聚苯乙烯 (PS、 高抗沖聚乙烯 (HIPS等 , 結(jié)晶性高分子有尼龍 (PA、 聚丙烯 (

5、PP、 高密度聚乙烯 (HDPE、 聚醚醚酮 (PEEK等 .由于 SLS 過程是在無外界驅(qū)動(dòng)力的條件下完成的 , 因此高分子 SLS 成形件中或多或少會(huì)存在一 定數(shù)量的孔隙 , 這就造成其性能尤其是力學(xué)性能可能會(huì)低于傳統(tǒng)的模塑件 . 另一方面 , SLS 工藝對(duì)材料 的性能 (如粒徑、 粒徑分布、 顆粒形狀、 結(jié)晶速率、 粘度 有特殊要求 , 因此目前能用于 SLS 的高分子 材料的種類較少 , 無法滿足各種不同應(yīng)用的需求 . 因此 , 通過添加微 /納米填料或者后處理浸滲等方法 中國科學(xué) :信息科學(xué) 第 45卷 第 2期 圖 1SLS 成形原理圖Figure 1Schematic of t

6、he selective laser sintering process制備復(fù)合材料 , 來提高 SLS 成形件的某些性能以及增加 SLS 材料種類 , 已經(jīng)成為 SLS 領(lǐng)域材料研究 的熱點(diǎn)和重點(diǎn) . 本文將首先介紹 SLS 高分子復(fù)合材料的制備方法 , 然后綜述國內(nèi)外的研究現(xiàn)狀 , 最后 對(duì)其研究趨勢進(jìn)行展望 .2SLS 高分子復(fù)合材料的制備方法目前 , 常用于制備 SLS 復(fù)合材料的制備方法主要有 4種 , 包括機(jī)械混合法、 覆膜法、 雙螺桿擠出 粉碎法以及后處理浸滲法 , 下面將分別進(jìn)行論述 .2.1機(jī)械混合法SLS 用無機(jī)填料填充尼龍復(fù)合粉末的制備方法主要為機(jī)械混合法 4 12, 其

7、基本工藝過程為 :將高 分子粉末與各種填料粉末在三維運(yùn)動(dòng)混合機(jī)、 高速捏合機(jī)或其他混合設(shè)備中進(jìn)行機(jī)械混合 . 機(jī)械混合 方法工藝簡單、 對(duì)設(shè)備要求低 , 然而當(dāng)填料粉末的粒徑非常小 (如粉末粒徑小于 10µm 時(shí) , 或者當(dāng)填 料 (如金屬粉末 的比重比高分子大得多時(shí) , 機(jī)械混合法很難將無機(jī)填料顆粒均勻地分散在高分子基 體中 , 而且在運(yùn)輸及 SLS 鋪粉過程中粉末顆粒容易產(chǎn)生偏聚現(xiàn)象 , 使得 SLS 成形件中存在非均勻分布 的填料顆粒團(tuán)聚體 , 反而會(huì)造成成形件的性能下降 .2.2覆膜法覆膜法采用某種工藝將高分子包覆在填料顆粒的外表面 , 形成高分子覆膜的復(fù)合粉末 . 在覆膜復(fù)

8、 合粉末中 , 填料和高分子基體混合比較均勻 , 而且在運(yùn)輸和鋪粉過程中也不會(huì)產(chǎn)生偏聚現(xiàn)象 . 高分子 覆膜金屬或陶瓷復(fù)合粉末廣泛用于間接法 SLS 制備金屬或陶瓷零件 13 16, 其制備工藝多為噴霧干 燥法制備 , 所用的聚合物為乳液狀的 PMMA 及其衍生物 . 另一種覆膜工藝為溶劑沉淀法 . 該法是在制205史玉升等 :選擇性激光燒結(jié) 3D 打印用高分子復(fù)合材料備尼龍粉末的同時(shí) , 將填料顆粒也加入反應(yīng)容器中 , 這樣在尼龍溶解和結(jié)晶過程中 , 將尼龍均勻包裹 在填料顆粒表面 , 形成覆膜粉末 17 23.2.3雙螺桿擠出粉碎法該方法是先將各種助劑與高分子材料經(jīng)過雙螺桿擠出機(jī)共混擠出造

9、粒 , 制得粒料 , 再經(jīng)低溫粉碎 制得粉料 , 這種方法制備的粉末材料分散均勻性好 , 但是由于粉末是通過深冷粉末制備的 , 因此形狀 極其不規(guī)則 , 不利于鋪粉和成形件精度的提高 24.2.4后處理浸滲法高分子尤其是非結(jié)晶性高分子的 SLS 成形件中存在一定孔隙 , 造成其力學(xué)性能較低 . 因此 , 后處 理浸滲法在 SLS 初始形坯中滲入另外一種材料 , 形成復(fù)合材料 , 固化后成形件致密度和力學(xué)性能得到 提高 25 27.3非結(jié)晶性高分子復(fù)合材料非結(jié)晶性高分子材料沒有固定的熔點(diǎn) , 只有玻璃化轉(zhuǎn)變溫度 . 當(dāng)非結(jié)晶性高分子粉末材料被加熱 到玻璃化溫度 (T g 時(shí) , 大分子鏈段運(yùn)動(dòng)開

10、始活躍 , 粉末顆粒之間開始因互相粘接而結(jié)塊 , 導(dǎo)致流動(dòng)性 下降 . 因而 , 在 SLS 成形過程中 , 其預(yù)熱溫度不能超過 T g . 同時(shí)為了減小 SLS 成形件因溫度場不均勻 而發(fā)生的翹曲變形 , 粉末床預(yù)熱溫度通常略低于 T g . 當(dāng)粉末材料吸收激光能量后 , 溫度上升到 T g 以 上而發(fā)生燒結(jié) . 非結(jié)晶性高分子粉末材料在 T g 時(shí)的粘度較大 , 而燒結(jié)速率與材料的粘度成反比 , 造成 SLS 燒結(jié)速率很低 , 成形件的致密度、 強(qiáng)度較低 , 呈多孔狀 28.提高成形件致密度和強(qiáng)度是 SLS 非結(jié)晶性高分子材料研究的主要方向 , 而制備復(fù)合材料是最主 要的途徑 . 鄭海忠等

11、 29 31和張堅(jiān)等 32利用乳液聚合方法制備核 殼式納米聚苯乙烯 (PS/Al2O 3復(fù)合顆粒 , 然后用這種復(fù)合顆粒來增強(qiáng) PS 的 SLS 成形件 , 研究結(jié)果表明納米粒子能夠較好地分散在 聚合物基體中 , 成形件的致密度、強(qiáng)度得到明顯提高 . 華中科技大學(xué)的史玉升等 25 27提出使用后 處理浸滲法制備復(fù)合材料來提高非結(jié)晶性高分子 SLS 成形件的力學(xué)性能 . 首先制造 PS 或聚碳酸酯 (PC的 SLS 初始形坯 , 然后浸滲環(huán)氧樹脂 , 加熱固化后形成復(fù)合材料 , 結(jié)果表明成形件致密度、 強(qiáng)度 得到大幅提升 , 可以滿足一般功能件的要求 .4結(jié)晶性高分子復(fù)合材料與上述非結(jié)晶性高分子

12、材料不同 , 結(jié)晶性高分子材料不是隨著溫度的升高而緩慢軟化 , 而是當(dāng)溫 度升高到其熔點(diǎn)以后迅速由固體狀態(tài)變?yōu)檎沉黧w狀態(tài) .由于結(jié)晶性高分子材料在溫度達(dá)到在 T m 以上時(shí)熔融粘度非常低 , 因而其 SLS 燒結(jié)速率較高 , 成 形件已接近完全致密 , 因而致密度不再是影響其性能的主要因素 , 添加無機(jī)填料確實(shí)可以提高其某些 方面的性能 , 如力學(xué)性能、 耐熱性等 28.經(jīng)過多年的發(fā)展 , 能夠用于 SLS 的高分子材料種類在逐漸增加 . 然而結(jié)晶性高分子尼龍 (polyamide, PA 目前仍然是 SLS 技術(shù)直接制備塑料功能件的最好材料 , 并且占據(jù)了現(xiàn)階段 SLS 材料市場的 95%以

13、 上 33. 而通過先制備尼龍復(fù)合粉末 , 再燒結(jié)得到的尼龍復(fù)合材料成形件具有某些比純尼龍成形件更206中國科學(xué) :信息科學(xué) 第 45卷 第 2期加突出的性能 , 從而可以滿足不同場合、 用途對(duì)塑料功能件性能的需求 . 一方面 , 工業(yè)界于近幾年推出 多種 SLS 用尼龍復(fù)合粉末材料 , 成為美國 3D System 公司 1 、 德國 EOS 公司 2 及意大利 CRP 公司 3 重點(diǎn)開發(fā)的燒結(jié)材料 , 新產(chǎn)品層出不窮 . 3D System 公司推出了系列尼龍復(fù)合粉末材料 DuraForm GF, Copper PA, DuraForm AF, DuraForm HST 等 , 其中 Du

14、raForm GF 是用玻璃微珠做填料的尼龍粉末 , 該材料具有良好的成形精度和外觀質(zhì)量 ; Copper PA 是銅粉和尼龍粉末的混合物 , 具有較高的耐熱性 和導(dǎo)熱性 , 可直接燒結(jié)注塑模具 , 用于聚乙烯 (polyethylene,PE 、 聚丙烯 (polypropylene,PP 、 PS 等 通用塑料制品的小批量生產(chǎn) , 生產(chǎn)批量可達(dá)數(shù)百件 ; DuraForm AF 是鋁粉和尼龍粉末的混合粉末材料 , 其燒結(jié)件具有金屬外觀和較高的硬度、模量等 . EOS 公司也有玻璃微珠 /尼龍復(fù)合粉末 PA3200GF 、 鋁粉 /尼龍復(fù)合粉末 Alumide, 以及 2008年最新推出的碳

15、纖維 /尼龍復(fù)合粉末 CarbonMide. CRP 公司 也推出了玻璃微珠 /尼龍復(fù)合粉末 WindForm GF 、 鋁粉 /玻璃微珠 /尼龍復(fù)合粉末 WindForm Pro, 以 及碳纖維 /尼龍復(fù)合粉末 WindForm XT.另一方面 , SLS 用尼龍復(fù)合粉末材料的制備和成形也成為該領(lǐng)域?qū)W者研究的熱點(diǎn)課題之一 . 英國 Liverpool 大學(xué)的 Gill 和 Hon 5研究了碳化硅粉末對(duì)尼龍材料 SLS 工藝參數(shù)及成形件性能的影響 . 華 中科技大學(xué)汪艷等 4, 10 12研究了玻璃微珠、 硅灰石、 滑石粉等無機(jī)填料改性尼龍 12粉末材料的激 光燒結(jié)特性 . 美國密西根大學(xué)的

16、Chung 和 Das 6研究了由 SLS 制備的玻璃微珠填充尼龍 11功能梯 度材料的成形工藝及性能 . 美國的 Baumann 等 7使用二氧化鈦粉末改性的尼龍制備了 SLS 成形件 . 意大利 Technical University of Marche 的 Mazzoli 等 8研究用于 SLS 的鋁粉填充尼龍粉末材料的特 性 . 英國 Loughborough 大學(xué)的 Savalani 等 9由羥基磷灰石 /尼龍復(fù)合粉末通過 SLS 工藝得到具有生 物活性的復(fù)雜骨骼移植結(jié)構(gòu) . 英國 Queen Mary University of London 的 Zhang 等 34也對(duì)具有生物

17、 活性的羥基磷灰石 /尼龍復(fù)合材料 SLS 成形件的特性及動(dòng)態(tài)力學(xué)性能進(jìn)行了研究 . 華中科技大學(xué)楊勁 松 23通過鈦酸鉀晶須來增強(qiáng)尼龍 12的 SLS 成形件 . 上述學(xué)者使用的無機(jī)填料包括玻璃微珠、 碳化 硅、 鋁粉、 硅灰石等都是微米級(jí)填料 , 這些微米級(jí)填料一般會(huì)使尼龍 SLS 成形件的強(qiáng)度、 模量和硬度 等得到提高 , 然而卻使制件的韌性大幅下降 .目前 , 高分子納米復(fù)合材料得到學(xué)術(shù)界和工業(yè)界的廣泛關(guān)注 , 這是因?yàn)樘砑由倭康募{米填料就可 以使高分子基體的力學(xué)性能、 熱性能及耐磨性能等大幅提升 , 而沖擊韌性不下降 35 38. 近年來 , 一 些研究者制備了用于 SLS 的納米材

18、料增強(qiáng)的尼龍 12基復(fù)合材料 , 并取得了一定進(jìn)展 . 汪艷等 10 12將累托石與尼龍 12的機(jī)械混合粉末進(jìn)行 SLS 成形 , 在燒結(jié)過程中尼龍 12分子鏈插入累托石層間 結(jié)構(gòu)中 , 從而形成插層型納米復(fù)合材料 , 使得 SLS 成形件的拉伸強(qiáng)度、 沖擊強(qiáng)度等得到提高 ; Chung 等 39, 40研究了納米二氧化硅與尼龍 11混合粉末的燒結(jié)參數(shù)及燒結(jié)性能 , 但他發(fā)現(xiàn)通過機(jī)械混合的 方法無法將納米二氧化硅均勻分散于基體中 , 團(tuán)聚效應(yīng)對(duì)基體的性能造成了一定的影響 ; Koo 等 41, 42通過雙螺桿擠出機(jī)將納米相 (包括表面有機(jī)化的蒙脫土、納米二氧化硅、碳納米管 引入到尼龍 11中

19、, 制備得到聚合物納米復(fù)合材料 , 再將這些尼龍 11納米復(fù)合材料通過深冷沖擊粉碎法制備成適用 于 SLS 的粉末 , 最后研究了這些尼龍 11納米復(fù)合粉末 SLS 成形件的阻燃性能、 力學(xué)性能及熱性能 . SLS 技術(shù)的突出優(yōu)點(diǎn)是可用于制造結(jié)構(gòu)復(fù)雜、 個(gè)性化的產(chǎn)品 , 這與生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的需求非常契合 . 因此 , 最近一些具有生物活性或生物相容性的高分子復(fù)合材料成為學(xué)術(shù)界研究的前沿 . 這些復(fù)合材料 通常是由具有生物活性的生物陶瓷如羥基磷灰石 (HA和具有生物相容性的熱塑性高分子材料 , 如聚 乙烯醇 (PVA、 聚丙交脂 乙交脂 (PLAGA、 左旋聚乳酸 (PLLA、 聚醚醚酮 (PEE

20、K、 聚乙烯 (PE1 3D System Corporation. 2 EOS Company. /.3 Windform composite SLS materials. http:/www.windform.it.207史玉升等 :選擇性激光燒結(jié) 3D 打印用高分子復(fù)合材料等組成 . Chua 等 43, 44運(yùn)用 SLS 技術(shù)成形了 PVA/HA生物復(fù)合材料的生物組織工程支架 . Simpson 等 45研究了具有生物活性的 PLAGA/HA及 PLAGA/-磷酸三鈣復(fù)合材料的 SLS 工藝 , 并燒結(jié)得 到用于骨骼移植的三維支架 . Zhou 等

21、46利用改裝的 SLS 設(shè)備成形了 PLA/碳化 HA 納米復(fù)合材料的 生物組織工程支架 . 以上這幾種高分子基體都是水溶性的 , 是可生物降解的 . 另外 , 英國 Loughborough 大學(xué)的 Savalani 等 47研究了一種羥基磷灰石 (HA增強(qiáng)高密度聚乙烯 (HDPE生物活性材料 (商 品名為 HAPEX R 的 SLS 工藝 , 對(duì)比了 CO2激光器和 Nd:YAG 激光器對(duì)材料燒結(jié)性能的影響 . 英 國 Loughborough 大學(xué)的 Hao 等 48也研究了 HA/HDPE復(fù)合材料的 SLS 工藝 , 最后他們得出結(jié)論 : SLS 非常適合用來成形具有生物活性的、 結(jié)構(gòu)

22、復(fù)雜的 HA/HDPE人造骨骼及組織工程支架 . Tan 49等 通過機(jī)械混合的方法制備了不同 HA 含量的 PEEK/HA納米復(fù)合材料 , 并且利用 SLS 技術(shù)成形了具 有可控結(jié)構(gòu)的多孔生物支架 . 上述的幾種半結(jié)晶性高分子材料雖然不是水溶性的 , 但都具有良好的生 物相容性 . 其中生物陶瓷具有以下兩個(gè)作用 , 一是使生物支架具有骨誘導(dǎo)性 , 另一個(gè)就是增強(qiáng)支架的 強(qiáng)度 .5SLS 高分子復(fù)合材料的未來研究趨勢(1生物醫(yī)學(xué)應(yīng)用 . 生物組織工程支架、 人造骨骼等都具有非常復(fù)雜的個(gè)性化結(jié)構(gòu) , 這些復(fù)雜的個(gè) 性化生物結(jié)構(gòu)往往很難通過傳統(tǒng)的制造方法來獲得 . 利用 SLS 技術(shù)制備生物醫(yī)用材

23、料 , 不僅能夠?qū)崿F(xiàn) 各種復(fù)雜結(jié)構(gòu)的快速制造 , 而且能夠通過選擇材料、 調(diào)節(jié)工藝參數(shù)和后處理方法靈活控制醫(yī)用材料的 微觀結(jié)構(gòu)和力學(xué)性能 . 與金屬及陶瓷材料相比 , 高分子復(fù)合材料在 SLS 生物制造上具有以下兩個(gè)方面 的優(yōu)勢 : 高分子復(fù)合材料與生物硬組織的相容性更高 , 其強(qiáng)度與生物硬組織的強(qiáng)度在同一個(gè)數(shù)量級(jí)上 . 通過將高分子與其他材料復(fù)合來獲得與生物硬組織力學(xué)及生物學(xué)性能相似的高分子復(fù)合材料是一個(gè) 非常有前景的研究方向 . 可以更加靈活地設(shè)計(jì)、 合成各種具有生物可降解性、 生物可吸收性及生物相容性的高分子復(fù)合 材料 .因此 , 制備既能適用于 SLS 工藝 , 又具有生物活性的高分子

24、復(fù)合材料成為未來 SLS 領(lǐng)域研究的焦 點(diǎn)之一 .(2高分子基納米復(fù)合材料 . 使用微量納米級(jí)填料來增強(qiáng)高分子的 SLS 成形件 , 可以使其沖擊強(qiáng) 度保持不變或略有上升的同時(shí) , 其他性能如拉伸強(qiáng)度、 硬度、 模量、 耐熱性等得到大幅提升 . 因而 , 研 究適用于 SLS 的納米高分子復(fù)合材料成為未來該領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)之一 . 而在制備 SLS 用納米填料 /高 分子復(fù)合粉末材料時(shí) , 如何將極易團(tuán)聚的納米填料以納米尺度分散在聚合物基體中 , 以及提高納米填 料和高分子基體的界面粘接成為研究中的難點(diǎn) .參考文獻(xiàn)1Kumar S. Selective laser sintering:a qua

25、litative and objective approach. JOM, 2003, 55:43472Pham D T, Dimov S, Lacan F. Selective laser sintering:applications and technological capabilities. P Inst Mech Eng B-J Eng, 1999, 213:4354493Kruth J P, Wang X, Laoui T, et al. Lasers and materials in selective laser sintering. Rapid Prototyp J, 200

26、3, 23: 3573714Wang Y. Study on the polymer materials of selective laser sintering and the properties of sintered parts. Dissertation for Ph.D. Degree. Wuhan:Huazhong University of Science and Technology, 2005汪艷 . 選擇性激光燒結(jié)高分子材料208中國科學(xué) : 信息科學(xué) 第 45 卷 第 2 期 及其制件性能研究. 博士學(xué)位論文. 武漢: 華中科技大學(xué), 2005 5 6 7 8 9 10

27、 Gill T J, Hon K K B. Experimental investigation into the selective laser sintering of silicon carbide polyamide composites. P Inst Mech Eng, 2004, 218: 12491255 Chung H, Das S. Processing and properties of glass bead particulate-lled functionally graded Nylon-11 composites produced by selective las

28、er sintering. Mat Sci Eng A-Struct, 2006, 437: 226234 Baumann F E, Christoph W, Grebe M, et al. Laser-sintering powder containing Titanium dioxide particles, process for its preparation, and moldings produced thereform. US Patent, 7148286 B2, 20061212 Mazzoli A, Moriconi G, Pauri M G. Characterizati

29、on of an aluminum-lled polyamide powder for applications in selective laser sintering. Mater Design, 2007, 28: 9931000 Savalani M M, Hao L, Zhang Y, et al. Fabrication of porous bioactive structures using the selective laser sintering technique. P Inst Mech Eng H, 2007, 221: 873886 Wang Y, Shi Y S,

30、Huang S H. Structure and properties of PA12/rectorite composite prepared by selective laser sintering. Acta Mater Compositae Sin, 2005, 22: 5256 汪艷, 史玉升, 黃樹槐. 激光燒結(jié)尼龍 12/累托石復(fù)合材料 的結(jié)構(gòu)與性能. 復(fù)合材料學(xué)報(bào), 2005, 22: 5256 11 Wang Y, Shi Y S, Huang S H. Preparation of PA12/rectorite nanocomposite by selective lase

31、r sintering. Acta Polym Sin, 2005, 1: 683686 汪艷, 史玉升, 黃樹槐. 激光燒結(jié)制備尼龍 12/累托石納米復(fù)合材料. 高分子學(xué)報(bào), 2005, 1: 683686 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 Wang Y, Shi Y S, Huang S H. Selective laser sintering of polyamide-rectorite composite. P Inst Mech Eng L, 2005, 219: 1115 Beaman J J, Barlow J

32、W, Bourell D L, et al. Solid Freeform Fabrication: a New Direction in Manufacturing. Boston: Kluwer Academic Publishers, 1997. 2549 Balasubramanian B. Study of the selective laser sintering of metal-polymer powders. Ph.D. Dissertation. Austin: The University of Texas at Austin, 1995 Balasubramanian

33、B, Barlow J W. Metal parts from selective laser sintering of metal-polymer powders. In: Proceedings of Solid Freeform Fabrication Symposium Processings, Austin, 1992. 141146 Joel W B, Vail N K. Binder compositions for laser sintering process. US Patent, 6048954, 2000411 Yan C Z, Hao L, Xu L, et al.

34、Preparation, characterisation and processing of carbon bre/polyamide-12 composites for selective laser sintering. Compos Sci Technol, 2011, 71: 18341841 Yan C Z, Shi Y S, Yang J S, et al. An organically modied montmorillonites/nylon-12 composite powder for selective laser sintering. Rapid Prototyp J

35、, 2011, 17: 2836 Yan C Z, Shi Y S, Yang J S, et al. A nanosilica/nylon-12 composite powder for selective laser sintering. J Reinf Plast Comp, 2009, 28: 28892902 Yan C Z, Shi Y S, Yang J S, et al. Preparation and selective laser sintering of nylon-12 coated aluminum powders. J Comp Mater, 2009, 43: 1

36、8351851 Yan C Z, Shi Y S, Yang J S, et al. Preparation and selective laser sintering of nylon-12 coated carbon steel powder. Rapid Prototyp J, 2009, 15: 355360 Yan C Z, Shi Y S, Yang J S, et al. Preparation and selective laser sintering of nylon-12 coated metal powders and post processing. J Mater P

37、rocess Technol, 2009, 209: 57855792 Yang J S, Shi Y S, Yan C Z, et al. Selective laser sintering of nylon-12/PTW composites. J Appl Polym Sci, 2010, 117: 21962204 Goodridge R D, Shofner M L, Hague R J M, et al. Processing of a polyamide-12/carbon nanobre composite by laser sintering. Polym Test, 201

38、1, 30: 94100 Shi Y S, Chen J B, Wang Y, et al. Study of the selective laser sintering of polycarbonate and postprocess for parts reinforcement. P Inst Mech Eng L, 2007, 221: 3742 Shi Y S, Yang J S, Shen Q W, et al. Selective laser sintering of HIPS and investment casting technology. J Mater Process

39、Technol, 2009, 209: 19011908 Shi Y S, Wang Y, Chen J B, et al. Experimental investigation into the selective laser sintering of high-impact polystyrene. J Appl Polym Sci, 2008, 108: 535540 Yan C Z, Shi Y S, Hao L. Investigation into the dierences in the selective laser sintering between amorphous an

40、d semi-crystalline polymers. Int Polym Process, 2011, 4: 416423 209 史玉升等: 選擇性激光燒結(jié) 3D 打印用高分子復(fù)合材料 29 30 Zheng H Z, Zhang J, Lu S Q, et al. Eect of core-shell composite particles on the sintering behavior and properties of Nano-Al2 O3 /polystyrene composite prepared by SLS. Mater Lett, 2006, 60: 121912

41、23 Zheng H Z, Zhang J, Xu Z F. Shaping parametric region and mechanical properties of selective laser sintering of Nano-Al2 O3 /polystyrene composite. Chin J Mech Eng, 2007, 43: 194198 鄭海忠, 張堅(jiān), 徐志鋒. 納米 Al2 O3 /PS 復(fù)合材料選區(qū)激光燒結(jié)成形域及力學(xué)性能. 機(jī)械工程學(xué)報(bào), 2007, 43: 194198 31 Zheng H Z, Zhang J, Lu S Q, et al. Sele

42、ctive laser sintering of polystyrene modied by Al2 O3 /PS composite particles with core-shell structure. Acta Mater Compos Sin, 2006, 23: 6368 鄭海忠, 張堅(jiān), 魯世強(qiáng), 等. 核 殼式納米 Al2 O3 /PS 復(fù)合粒子改性聚苯乙烯的選區(qū)激光燒結(jié)實(shí)驗(yàn)研究. 復(fù)合材料學(xué)報(bào), 2006, 23: 6368 32 Zhang J, Zheng H Z, Xu Z F, et al. Study on characterization of core-shel

43、l Nano-Al2 O3 /PS composite particles and toughening polystyrene prepared by SLS. J Mater Eng, 2007, 2427 張堅(jiān), 鄭海忠, 徐志鋒, 等. 核殼式納米 Al2 O3 /PS 復(fù)合粒子的表征及增韌選區(qū)激光燒結(jié)聚苯乙烯的研究. 材料工程, 2007, 2427 33 34 35 36 37 Goodridge R D, Tuck C J, Hague R J M. Laser sintering of polyamides and other polymers. Prog Mater Sci,

44、 2012, 57: 229267 Zhang Y, Hao L, Savalani M M, et al. Characterization and dynamic mechanical analysis of selective laser sintered hydroxyapatite-led polymeric composites. J Biomed Mater Res A, 2008, 86: 607616 Zheng K, Chen L, Li Y, et al. Preparation and thermal properties of silica-graft acrylon

45、itrile-butadiene-styrene nanocomposites. Polym Eng Sci, 2004, 44: 10771082 Du M H, Zheng Y. Modication of silica nanoparticles and their application in UDMA dental polymeric composites. Polym Comp, 2007, 28: 198207 Wang Z, Du X H, Song R J, et al. Chemical eects of cationic surfactant and anionic su

46、rfactant used in organically modied montmorillonites on degradation and re retardancy of polyamide 12 nanocomposites. Polym, 2007, 48: 73017308 38 39 40 41 42 43 44 45 McNally T, Murphy W R, Lew C Y, et al. Polyamide-12 layered silicate nanocomposites by melt blending. Polym, 2003, 44: 27612772 Chun

47、g H. Processing and Properties of Functionally Graded Polymer Composites Produced by Selective Laser Sintering. Ph.D. Dissertation. Ann Arbor: The University of Michigan, 2005 Chung H, Das S. Functionally graded nylon-11/silica nanocomposites produced by selective laser sintering. Mater Sci Eng A, 2

48、008, 487: 251257 Koo J H, Pilato L, Wissler G, et al. Innovative selective laser sintering rapid manufacturing using nanotechnology. In: Proceedings of Solid Freeform Fabrication, Austin, 2005. 98108 Koo J H, Lao S, Ho W, et al. Polyamide nanocomposites for selective laser sintering. In: Proceedings

49、 of Solid Freeform Fabrication, Austin, 2006. 392409 Chua C K, Wiria F E, Leong K F, et al. Improved biocomposite development of poly(vinyl alcohol and hydroxyapatite for tissue engineering scaold fabrication using selective laser sintering. J Mater Sci Mater Med, 2008, 19: 989996 Chua C K, Leong K

50、F, Tan K H, et al. Development of tissue scaolds using selective laser sintering of polyvinyl alcohol/hydroxyapatite biocomposite for craniofacial and joint defects. J Mater Sci Mater Med, 2004, 15: 11131121 Simpson R L, Wiria F E, Amis A A, et al. Development of a 95/5 poly(L-lactide-co-glycolide/h

51、ydroxylapatite and b-tricalcium phosphate scaold as bone replacement material via selective laser sintering. J Biomed Mater Res B, 2008, 84: 1725 46 47 48 49 Zhou W Y, Lee S H, Wang M, et al. Selective laser sintering of porous tissue engineering scaolds from poly(Llactide/carbonated hydroxyapatite

52、nanocomposites microspheres. J Mater Sci Mater Med, 2008, 19: 25352540 Savalani M M, Hao L, Harris R A. Evaluation of CO2 and Nd: YAG lasers for the selective laser sintering of HAPEX?. P Inst Mech Eng B, 2006, 220: 171182 Hao L, Savalani M M, Zhang Y, et al. Selective laser sintering of hydroxyapat

53、ite reinforced polyethylene composites for bioactive implants and tissue scaold development. P Inst Mech Eng H, 2006, 220: 521531 Tan K H, Chua C K, Leong K F, et al. Fabrication and characterization of three-dimensional poly (ether-etherketone/-hydroxyapatite biocomposite scaolds using laser sinter

54、ing. P Inst Mech Eng H, 2005, 219: 183194 210 中國科學(xué) : 信息科學(xué) 第 45 卷 第 2 期 Polymer based composites for selective laser sintering 3D printing technology SHI YuSheng* , YAN ChunZe* , WEI QingSong, WEN ShiFeng & ZHU Wei State key Laboratory of Materials Processing and Die & Mould Technology, Huazhong University of Science and Technology,