《表1 常见的几种聚芳醚酮高分子材料的熔融温度及重结晶温度[19—20]》

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《高性能聚芳醚酮及其复合材料粉末床熔融成形的现状与挑战》

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为了实现聚芳醚酮的粉末床熔融成形，首先必须形成平整密实的粉末床，而由于聚芳醚酮材料均具有良好的耐化学性能，基本不能溶于任何有机溶剂，故很难采用溶剂沉降法获得具有较好流动性的近球形粉末，这就对铺粉机构提出了更高的要求。据报告，EOS P810粉末床熔融成形系统针对含有碳纤维的PEKK复合粉末，对铺粉机构进行了针对性的设计和优化[18]；其次，结晶及半结晶高分子材料在降温过程中会发生结晶，与冷却造成的收缩共同使制件产生较大的体积收缩；此外，由于激光的局部瞬时加热引起的不均匀温度场会在成形过程中产生热应力，加上制件的不均匀收缩，会造成结晶及半结晶高分子材料在粉末床熔融成形过程中，发生明显的变形和翘曲。为了减少制件的收缩和翘曲，在进行激光粉末床熔融成形时，必须对粉末床进行预热。一般认为，结晶及半结晶高分子材料的预热温度应在重结晶温度与熔融温度之间，在保证粉末床不发生结块的情况下，尽量接近熔融温度，以减少烧结区域和非烧结区域的温度差，降低制件的翘曲和收缩。高分子材料的熔融温度及重结晶温度一般通过差视量热扫描（DSC）获取，理想的适合激光粉末床熔融成形的半结晶及结晶高分子材料的DSC曲线应如图2a所示，聚醚酮PEK的DSC曲线如图2b所示。表1[19—20]给出了几种典型聚芳醚酮高分子材料的熔融温度和结晶温度，可以看出，聚芳醚酮的熔融和结晶温度均比较高，进行粉末床熔融成形时所需要的预热温度也非常高，基本在300℃以上，其中，预热温度最高的为PEK，最低的为PEEK。同时，由于高分子粉末的导热较差，要达到并保持较高的粉末床温度就意味着成形系统必须长时间工作在高温条件下，这就对系统中的机械部件、传感器以及控制系统的耐热性和热稳定性提出很高的要求。