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快速成型(RP)技术是20世纪80年代发展起来的一种崭新的制造方法,其中FDM工艺适应了产品多变性和形状复杂性的要求,有着广泛的应用前景。目前,它所使用的成型材料仅限于石蜡、ABS。但ABS材料的热稳定性欠佳而使其应用受到限制。本文采用三元乙丙橡胶(EPDM)代替ABS中丁二烯链段制备了一种新型的FDM成型材料—丙烯腈-乙丙三元橡胶—苯乙烯接枝共聚物(AES)。 采用溶液法合成了该接枝共聚物,以傅立叶红外谱图测试跟踪表征,在索氏抽提器中实现了共聚产物的分离。系统研究了聚合时间、引发剂浓度、EPDM含量和苯乙烯/丙烯腈重量比等因素对该溶液接枝共聚及其产物接枝参数的影响情况,获得具有较高接枝参数的共聚产物,并用粘度法表征了接枝共聚物的特性粘数值,它与接枝百分数成正比关系。 通过毛细管流变仪测量AES的熔体流动性,发现接枝共聚物AES具有比ABS更好的加工流动性。通过热失重分析,结果表明:AES、ABS与EPDM三者耐热顺序为EPDM≈AES>ABS。通过力学性能表征可以看出:接枝共聚产物AES的冲击强度和拉伸强度均优于ABS,是一种具有均衡力学性能的材料。动态粘弹谱分析结果表明:接枝共聚物AES的生成对整个体系起到良好的增容作用。 本文还将AES作为增容剂与EPDM/SAN两相体系共混,通过扫描电镜和粒径统计分析发现:AES的加入使橡胶相粒径减小,分布变窄:材料的冲击强度明显提高,表明AES在两相之间起到良好的增容作用,这一结论通过对材料的动态力学分析亦得到证实。 分别采用差减微分法和积分法考察ABS及AES的热分解动力学,发现AES的热分解反应级数和活化能均明显高于ABS,说明AES接枝共聚物的耐热性能较ABS有很大提高。这从分解动力学上揭示了接枝共聚物AES热稳定性提高的机理。 研究发现接枝共聚物AES和EPDM/SAN/AES共混体系均具有优于ABS的力学性能、流动性并且AES的热分解温度亦明显高于ABS,因此,接枝型和共混型AES在快速成型技术中将成为一种很有前途的材料。