3D打印，又称增材制造，是目前新兴的一种材料快速成型技术。熔融沉积成型(FDM)是3D打印技术中比较重要的一种技术，其可将高分子材料丝材选择性地涂敷在工作台上，快速冷却后形成一层截面，一层成型完成后，机器工作台下降一个高度再涂覆下一层，直至形成整个三维造型。

  丙烯腈–丁二烯–苯乙烯塑料(ABS)是FDM第二大应用量的耗材，它具有较高的强韧结合性，在模型设计领域得到广泛的应用。但其具有较高的收缩率及内应力，会在打印过程中导致打印制品发生翘曲变形甚至开裂，并且ABS的耐热性不高，又限制了其在较高温度环境下使用。

  为改善ABS的3D打印性能，采用三大助手[硅烷偶联剂改性空心玻璃微珠(HGB)、聚碳酸酯(PC)、相容剂马来酸酐接枝ABS]助力ABS，以HGB为主要填料，辅助以PC和ABS-g-MAH，对ABS进行了改性。

  三大助手助力ABS的常规性能：

  第一助手：HGB

  HGB具有中空、质轻、耐高温等优点，它可作为无机填料用于塑料改性，能够显著降低塑料成本，还可改善塑料的加工流动性能，提高强度和刚性，降低收缩率。以硅烷偶联剂改性的HGB为主要填料，用其降低ABS的密度并提高流动性能，同时改善ABS的其它性能。

  （1）密度和熔体流动速率(MFR)

  （2）拉伸强度与弯曲弹性模量

  （3）收缩率及热变形温度

  可以看出，硅烷偶联剂改性的HGB可以降低ABS的密度和收缩率并使MFR和热变形温度提高，当HGB质量分数为8%时，ABS的拉伸强度及弯曲弹性模量均达到最大。

  第二助手：PC

  PC含有刚性分子链，具有较高的刚性和更高的热变形温度，为此，在硅烷偶联剂改性HGB质量分数为8%的基础上，添加PC对ABS进行进一步改性，主要考察PC对ABS／HGB复合材料力学性能、热变形温度及模塑收缩率的影响。

  （1）拉伸强度与弯曲弹性模量

  （2）收缩率及热变形温度

  可以看出，随着PC质量分数由0%增加到20%，复合材料的弯曲弹性模量、拉伸强度和热变形温度提升显著，但收缩率也有较大增加，因此在保证制品性能的基础上，不能大幅度增加PC的含量，可将PC质量分数定为5%，此时复合材料的弯曲弹性模量和拉伸强度分别达到1780，47.1MPa，热变形温度达到90℃，模塑收缩率处在可接受的水平，为0.8%。

  第三助手：ABS-g-MAH

  ABS-g-MAH中含有活性较强的酸酐基团，能在高温及剪切作用下与PC发生接枝共聚反应，并且ABS-g-MAH能够与HGB中的羟基形成键合作用，这样可使各组分能更好地相容，也使得复合材料内部网络结构更加完善。在添加质量分数8%硅烷偶联剂改性HGB及5%PC的基础上，向ABS中添加ABS-g-MAH，考察其对ABS／PC／HGB复合材料力学性能、热变形温度和模塑收缩率的影响。

  （1）拉伸强度与弯曲弹性模量

  （2）收缩率及热变形温度

  可以看出，随着相容剂ABS-g-MAH含量的增加，复合材料的拉伸强度和弯曲弹性模量总体上有所提升，热变形温度有较大提高，而收缩率下降程度较显著。当相容剂ABS-g-MAH质量分数达到5%后，复合材料的综合性能变化不再明显，因而确定ABS-g-MAH适宜的质量分数为5%。

  三大助手助力ABS的3D打印情况：

  （1）性能

  可以看出，三大助手助力后ABS打印试样的拉伸强度、弯曲弹性模量及热变形温度均有较大提高，较未助力前的打印试样分别提高了20.9%，18%，4.8%，收缩率由1%下降至0.6%，更利于FDM打印工艺。

  （2）制品

  图中左边较大的佛像为三大助手助力后ABS线材打印的佛像，其长度为205mm，宽度为190mm，高度为267mm，尺寸符合精度要求，表面无开裂。

  图中右边较小的佛像为助力前ABS线材打印的佛像，其长度为97mm，宽度为90mm，高度为121mm，其表面有开裂现象，并且如果放大尺寸，则在打印过程中底部严重翘曲，无法成型。

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