Processing and Mechanical Characterization of ASA/PET Blend with Compatibilizing Agents for Large Format Additive Manufacturing

Abstract

This work focuses on the processing and evaluation of acrylonitrile-styrene-acrylate (ASA)/poly(ethylene terephthalate) blends, incorporating (PET) copolymeric compatibilizers including in different compositions, poly(styrene-b-butadiene-b-styrene) (SBS), in both radial and linear forms, and poly(styrene-b-ethylene-co-butylene-b-styrene) (SEBS), with a linear structure. The objective is to develop a high-performance polymer suitable for large-format additive manufacturing. Different compositions were selected and justified to achieve this, from which specimens were fabricated using additive manufacturing. These specimens were mechanically tested to assess their performance. The thermal properties of the compatibilizing agents were analyzed using differential scanning calorimetry (DSC) to understand their effect on the polymer blends. Additionally, processing parameters were optimized to obtain granules compatible with Fused Granular Fabrication (FGF) 3D printing, ensuring proper material flow and printability. The manufacturing conditions for producing FGF test specimens were also defined and justified. The tensile tests performed in the Z orientation highlight how the addition of radial and linear SBS, as well as SEBS, affects both strength and Young’s modulus. After conducting mechanical tests and analyzing the results, the study provides valuable insights into the mechanical behavior of ASA/PET blends, contributing to the development of materials suitable for large-scale additive manufacturing applications.

Este trabajo se centra en el procesamiento y evaluación de mezclas de acrilonitrilo-estireno-acrilato (ASA) y poli(tereftalato de etileno) (PET), incorporando compatibilizantes copoliméricos de PET en distintas composiciones: poli(estireno-b-butadieno-b-estireno) (SBS) en sus formas radial y lineal, y poli(estireno-b-etileno-co-butileno-b-estireno) (SEBS) de estructura lineal. El objetivo es desarrollar un polímero de alto rendimiento adecuado para la fabricación aditiva de gran formato.

Se seleccionaron y justificaron diversas composiciones, a partir de las cuales se fabricaron especímenes mediante impresión aditiva. Estos especímenes fueron sometidos a ensayos mecánicos para evaluar su comportamiento. Las propiedades térmicas de los agentes compatibilizantes se analizaron mediante calorimetría diferencial de barrido (DSC) para comprender su efecto en las mezclas poliméricas.

Asimismo, se optimizaron los parámetros de procesamiento para obtener gránulos compatibles con la tecnología de Fabricación Granular Fundida (FGF) en impresión 3D, asegurando un flujo de material e imprimibilidad adecuados. También se definieron y justificaron las condiciones de fabricación para la producción de especímenes de ensayo FGF.

Los ensayos de tracción realizados en orientación Z ponen de manifiesto cómo la adición de SBS (radial y lineal) y de SEBS afecta tanto la resistencia como el módulo de Young. Tras realizar y analizar los ensayos mecánicos, el estudio ofrece valiosas conclusiones sobre el comportamiento mecánico de las mezclas ASA/PET, contribuyendo al desarrollo de materiales aptos para aplicaciones de fabricación aditiva a gran escala.