Příprava termoplastických kompozitů pro 3 D tisk

Abstract

V práci byl studován vliv koncentrace elektricky vodivých plniv v kompozitních materiálech s polymerní matricí na změnu objemového a povrchového odporu. Jako polymerní matrice byl vybrán polykarbonát (PC) a akrylonitrilbutadienstyren (ABS). Nemísitelné polymerní směsi v různých poměrech (PC/ABS) sloužily jako matrice pro přípravu kompozitů s koncentrací sazí s hmotnostním podílem (3, 5 a 10 %) a koncentrací masterbatche uhlíkových nanotrubic (CNT) s hmotnostním podílem (1 a 2 %). Příprava polymerních směsí probíhala na hnětiči Brabender a připravené směsi byly vylisovány do tvaru uniformních vzorků. Dále byly stanoveny hodnoty stínící účinnosti proti elektromagnetickému záření a bylo provedeno testování mechanických vlastností za pomoci tahové zkoušky. Struktura materiálů byla zkoumána pomocí SEM mikroskopie. Směs o složení (PC:ABS / 30:70 + 3 % CB) vykázala hodnotu měrného povrchového odporu 700 k, což je dostačující hodnota pro antistatické aplikace. Studie prokázala, že hodnoty měrného elektrického odporu, celkové účinnosti proti EM stínění a mechanických vlastností jsou významně ovlivněny jak složením polymerních směsí, tak typem a koncentrací elektrovodivých plniv. Hodnoty elektrického perkolačního prahu bylo dosaženo při 3 hm. % sazí v polymerním kompozitu (PC:ABS / 30:70 + 3 % CB). Na základě všech výsledků byly vybrány 2 materiály (PC:ABS / 30:70 + 5 % CB a ABS + 5 % CB) a z nich vyrobeny filamenty pro FFF 3D tisk. Z filamentů byly vytisknuty vzorky, na kterých byly zkoumány mechanické vlastnosti a měřeny hodnoty povrchových a objemových měrných odporů. Hodnota Youngova modulu pro kompozitní materiál (PC:ABS / 30:70 + 5 % CB) byla 1550 N/mm? a pro materiál (ABS + 5 % CB) byla 1780 N/mm?. To znamená, že hodnota Youngova modulu je pro PC:ABS o 15 % nižší, než pro ABS se stejným procentuálním plněním. Taktéž byly pozorovány vyšší hodnoty povrchového měrného odporu pro materiál PC:ABS / 30:70 + 5 % CB. U vytisknutého vzorku z ABS + 5 % CB byla naměřena hodnota (3x106 ) a pro kompozitní materiál (2x109 ).