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熔融沉积成型(Fused Deposition Modeling,FDM)是一种近年来发展迅速的3D打印快速成型工艺,它操作简单、成本低廉、安全环保,很适合办公环境使用。FDM工艺在打印空心件或悬臂件时需要加上支撑才能成型,水溶性支撑材料对于提高FDM的成型精度具有重要的意义。聚乙烯醇(PVA)是一种可生物降解的水溶性高分子材料,非常适合用作FDM工艺的支撑材料。但是PVA的热分解温度和熔融温度很接近,使其难以进行熔融加工。本文选择PVA作为FDM工艺的水溶性支撑材料,通过添加增塑剂和热稳定剂对PVA进行改性,实现了PVA的熔融加工。采用DSC、熔融指数测试、力学性能测试等手段研究了改性PVA的性能,结果表明,加入由甘油与PEG200组成的复配增塑剂降低了PVA的熔融温度和结晶度,改善了加工流动性,甘油比PEG200能更有效地降低改性PVA的熔融温度和结晶度,当复配增塑剂总量为15份,甘油与PEG200的配比为3:2时,改性PVA的熔融加工温度最低,甘油与PEG200的协同作用最佳。复配增塑剂的用量增加能明显改善改性PVA的加工流动性,但降低了改性PVA的力学性能。研究了热稳定剂氢氧化镁对改性PVA的性能影响,结果表明氢氧化镁能显著改善改性PVA的外观,消除PVA熔融加工中产生的酸性气体,但会降低PVA的加工流动性,当氢氧化镁的用量为5份时,改性聚乙烯醇的热稳定性最好,样品的外观和气味也满足要求。采用挤出成型制备出满足FDM工艺要求的PVA水溶性丝材。PVA的水溶性导致其丝材在挤出成型过程中不能用水冷却,本文研究了液体冷却和风冷冷却两种方式的冷却效果,结果表明,液体冷却可以较好地控制PVA丝材的外观和丝径精度,操作简单,冷却效果好,但是难以兼顾安全性和成本;而风冷冷却的成本低、安全性高,但是需设计出合适的配方体系,且对设备的要求较高。对比了不同配方的PVA丝材在打印机喷头里的黄变情况,选出了合适的配方体系。从打印温度和打印速度两个方面考察了制得的PVA丝材的打印性能,结果表明,改性PVA丝材在200℃打印时,综合打印性能最好。水溶性测试结果表明,改性PVA丝材在6h即可完全溶于水,满足FDM工艺对水溶性支撑丝材的要求。综合全文分析,甘油用量为9份,PEG200用量为6份,氢氧化镁用量为5份时,改性PVA的熔融加工性能最好,采用风冷冷却PVA丝材,实现了产业化生产,而且制得的PVA丝材满足FDM工艺的使用要求。