[發(fā)明專利]一種粘土增強(qiáng)尼龍選擇性激光燒結(jié)成形件的方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200710053667.8
• 申請日: 2007-10-26
• 公開（公告）號: CN101148540A
• 公開（公告）日: 2008-03-26
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 史玉升;閆春澤;楊勁松
• 申請（專利權(quán)）人: 華中科技大學(xué)
• 主分類號: C08L77/00
• 分類號: C08L77/00;C08K5/524;B29C67/04;C08K3/00
• 代理公司: 華中科技大學(xué)專利中心
• 代理人: 曹葆青

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于先進(jìn)快速制造領(lǐng)域，具體涉及一種粘土增強(qiáng)尼龍選擇性激光燒結(jié)成形件的方法。

技術(shù)背景

選擇性激光燒結(jié)(selective?laser?sintering，SLS)是一種用激光作為熱源來燒結(jié)粉末材料成形的快速成形技術(shù)。SLS技術(shù)采用離散、堆積成型的原理，借助于計算機(jī)輔助設(shè)計與制造，將固體粉末材料直接成形為三維實體零件，不受成形件復(fù)雜度的影響。SLS可以成形多種材料，包括高分子、金屬及陶瓷等。由于高分子材料與金屬及陶瓷材料相比，具有成型溫度低、燒結(jié)激光功率小、精度高等優(yōu)點，成為目前應(yīng)用最多也是應(yīng)用最成功的SLS材料。

尼龍是一種半結(jié)晶性聚合物，具有良好的燒結(jié)性能及較低的熔融粘度，可由SLS直接成形致密度高、力學(xué)性能較好的功能零件，因而成為目前應(yīng)用最為廣泛的SLS成形材料之一。而由SLS成形特點決定了尼龍SLS成形件的內(nèi)部還會存在一定的孔洞，造成其力學(xué)性能，尤其是韌性，一般低于注塑成形制品。因而，如何增強(qiáng)、增韌尼龍SLS成形件成為目前該領(lǐng)域研究的重點。目前常用的增強(qiáng)方法是在尼龍粉末中添加粒徑在10～100微米間的無機(jī)填料粉末，如玻璃微珠、硅灰石、晶須、滑石粉、氧化鋅、碳酸鈣等，此種改性粉末的SLS成形件的彎曲強(qiáng)度、拉伸強(qiáng)度及彈性模量都有所增大，但沖擊強(qiáng)度及斷裂伸長率卻有大幅度的降低，因而微米級無機(jī)填料雖使成形件的強(qiáng)度、剛度增加，但卻極大的損害了SLS成形件的韌性。

尼龍/粘土納米復(fù)合材料是尼龍大分子鏈插入到粘土的片層之間，使得粘土片層之間的距離顯著增大，每一個片層結(jié)構(gòu)得以納米尺度分散在尼龍基體之中。由于這種材料真正實現(xiàn)了無機(jī)相在有機(jī)基體中的納米級分散、有機(jī)與無機(jī)相界面結(jié)合強(qiáng)，因而具有傳統(tǒng)聚合物/無機(jī)填料復(fù)合材料無法比擬的優(yōu)點，如優(yōu)異的力學(xué)性能、熱學(xué)性能、氣液阻隔性能等等。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種粘土增強(qiáng)尼龍選擇性激光燒結(jié)成形件的方法，該方法所制備的成形件具有良好的力學(xué)性能。

本發(fā)明提供的粘土增強(qiáng)尼龍選擇性激光燒結(jié)成形件的方法，其步驟包括：

(1)將質(zhì)量份數(shù)為1～50的粘土加入到質(zhì)量份數(shù)為20～800的蒸餾水中，快速攪拌使粘土充分分散，形成粘土懸浮液；粘土為含85％～98％蒙脫土的層狀硅酸鹽，粘土具有陽離子交換總?cè)萘繛?0～200meq/100g，粘土粒徑為25～50微米；

(2)將質(zhì)量份數(shù)分別為0.4～20、5～200和0.01～1的插層劑、蒸餾水和質(zhì)子化劑混合配成質(zhì)子化溶液，再將質(zhì)子化溶液加入到上述粘土懸浮液中，在40～50℃攪拌均勻，經(jīng)過濾、干燥及粉碎后得到有機(jī)粘土；其中，插層劑為長鏈烷基季銨鹽、已二酸乙二胺鹽或十二氨基酸；質(zhì)子化劑為鹽酸、磷酸、硫酸、或乙酸；

(3)將尼龍樹脂、有機(jī)粘土、混合溶劑、抗氧化劑及流動助劑加入到密閉容器中，各組份的質(zhì)量份數(shù)分別為：尼龍樹脂100，有機(jī)粘土1～10，混合溶劑500～1500，抗氧化劑0.1～0.5，流動助劑0.1～5；密閉容器抽真空后通入惰性氣體保護(hù)；其中，

混合溶劑的組分及其質(zhì)量百分比為：乙醇70～85，乙二醇0.1～20，丙二醇0.1～10，余量為蒸餾水；

抗氧化劑的組分及其質(zhì)量百分比為：60～80％的受阻酚類抗氧劑，余量為亞磷酸酯類抗氧劑；所述受阻酚類抗氧劑為：1，3，5-三甲基-2，4，6-三(3，5-二叔丁基-4-羥基芐基)苯、2，6-二叔丁基-4-甲基-苯酚、N，N’-二(3，5-二叔丁基-4-羥基苯基丙酰胺)、2，2’-雙(4-甲基-6-叔丁基-苯酚)甲烷或2，2’-雙(4-乙基-6-叔丁基-苯酚)甲烷；亞磷酸酯類抗氧劑為：2，2’-亞乙基雙(4，6-二叔丁基苯基)氟代亞磷酸酯或四(2，4-二叔丁基苯基)-4，4’-聯(lián)苯基雙亞磷酸酯；

流動助劑為納米二氧化硅、納米氧化鋁或納米氧化鈦；

(4)以1～2℃/min的速度，將上述混合物料逐漸升溫到150～160℃，使尼龍樹脂完全溶解于溶劑中；

(5)在快速攪拌下，以2～4℃速度逐漸冷卻至室溫，同時進(jìn)行減壓蒸餾回收溶劑，得到尼龍/粘土復(fù)合粉末聚集體；

(6)將得到的粉末聚集體進(jìn)行真空干燥，再進(jìn)行球磨和過篩，得到尼龍/粘土復(fù)合粉末材料；

(7)將尼龍/粘土復(fù)合粉末材料進(jìn)行選擇性激光燒結(jié)成形。