[發明專利]基于聚碳酸酯粉末的激光燒結快速成型材料

無效

• 申請號: 200910074854.3
• 申請日: 2009-07-07
• 公開（公告）號: CN101597425A
• 公開（公告）日: 2009-12-09
• 發明（設計）人: 白培康;王建宏;李玉新;劉斌
• 申請（專利權）人: 中北大學
• 主分類號: C08L69/00
• 分類號: C08L69/00;C08L25/06;C08L55/02;C08L25/08;C08K13/02;C08K3/34;C08K3/26;C08K5/42;C08K5/07
• 代理公司: 山西五維專利事務所(有限公司)
• 代理人: 李 毅

技術領域

本發明涉及一種基于聚碳酸酯粉末的混配材料，特別是涉及一種用于激光燒結快速成型的聚碳酸酯粉末材料。

背景技術

目前國內對于新型激光燒結快速成型材料的研究雖然較多，但大多局限在對已有材料的成型工藝、制件性能進行研究，且所制坯件的精度、強度和耐久性等還遠遠不能滿足功能件的要求，也沒有產生專門的快速成型材料制造商。這種狀況不僅影響激光燒結快速成型材料或成型制件的質量，而且還不利于激光燒結快速成型技術的產業化推廣。開發容易成型、變形小、強度高、無污染、成本低的新型材料已成為激光燒結快速成型技術首要解決的問題。

聚碳酸酯(PC)是一種綜合性能優良的工程塑料，也是研究報道較多的一種激光燒結高分子材料，其成型件強度高、表面質量好，主要用于制造熔模鑄造、航空、醫療、汽車工業的金屬零件用消失模以及制作各行業通用的塑料模。1993年美國DTC公司的P.P.Denucci將PC粉末用作激光燒結材料，發現PC粉末在快速制作薄壁和精密零件、復雜零件、需要耐高低溫的零件方面與熔模鑄造用蠟相比，具有很大的優勢，但是制成的燒結件無論在精度、表面粗糙度還是成型性能(比如在激光燒結過程中的翹曲變形)方面都存在很多問題。華中科技大學的汪艷等人以國產PC粉末為燒結材料，研究了PC粉末燒結工藝和燒結件性能，在材料制備上將PC粉末與復合抗氧劑于高速混合機中混合均勻制得粉末燒結材料，燒結件的拉伸強度最大可以達到2.29Mpa，但是仍然無法解決在激光燒結過程中出現的嚴重燒結變形問題。

翹曲變形是由收縮引起的，嚴重的不均勻收縮表現出來就是翹曲。翹曲產生的根本原因是由燒結過程中的不均勻加熱和聚碳酸酯材料的狀態變化決定的。燒結過程中的不均勻加熱來源于兩個方面：分層燒結和激光能量密度的高斯分布模型。一方面，選區激光燒結時，盡管粉末間的空隙有利于激光向下傳播，但激光能量仍會隨透射深度的增加發生衰減，使得在每一實際燒結層內，不同高度處獲得不同的能量，成型面上表面獲得的能量大，而下表面獲得的能量少。并且由于聚碳酸酯粉末和粉末空隙中的空氣都是熱的不良導體，因此燒結區域的大部分散熱通過上表面輻射和空氣對流進行，這樣就使得上面部分散熱快，由溫度引起的收縮大，下部散熱慢，收縮小，層內產生收縮應力。在收縮應力下，上部位受收縮壓力趨于致密，而下部位受拉伸張力，趨于擴大，成型面呈現出中間凹陷，邊界翹曲的現象。另一方面，在凹面鏡構成的穩定腔中產生激光束既不是均勻平面光波，也不是均勻球面光波，而是一種高斯光束。其能量是繞z軸對稱分布的，并且激光束光斑中心的能量最強，向外逐漸減弱，能量成螺旋線的能量遞減，其空間圖像類似于陀螺，因此在光斑范圍內，不同位置的輻射能量不同，并且粉層的下部分獲得的能量比上部分獲得的能量要少得多，這種不均勻造成燒結層產生很大的溫差，加劇層內應力。

由于上述聚碳酸酯激光燒結粉末材料均有燒結變形嚴重、力學性能較低的缺點，致使聚碳酸酯激光燒結粉末材料無法在激光燒結快速成型領域體現它的優良性能。

發明內容

本發明的目的是提供一種基于聚碳酸酯粉末的激光燒結快速成型材料，采用本發明的成型材料通過激光燒結成型后的制件強度高，激光燒結過程中變形小，在制作薄壁、復雜功能件方面應用廣泛。

本發明的目的還在于提供一種該激光燒結快速成型材料的制備方法。

本發明的基于聚碳酸酯粉末的激光燒結快速成型材料是以下述重量份數的組分為原料：

聚碳酸酯?????????????????1000

苯乙烯類增韌劑???????????50～100

ABS樹脂??????????????????20～50

苯乙烯/馬來酸酐共聚物????5～10

ABS接枝共聚物????????????0.5～3

磺酸類表面活性劑?????????1～5

二苯甲酮類光吸收劑???????1～5

硅烷類偶聯劑?????????????0.5～3

納米碳化硅粉?????????????0.5～5

非離子型抗靜電劑?????????1～3

無機類填料???????????????50～100

并按照以下步驟制備得到的：

a)、將干燥的聚碳酸酯、苯乙烯類增韌劑、ABS樹脂與苯乙烯/馬來酸酐共聚物、ABS接枝共聚物混合造粒，于-150～-200℃低溫粉碎成聚碳酸酯粉末材料；

b)、將磺酸類表面活性劑和硅烷類偶聯劑溶于無水乙醇中，均勻噴灑到聚碳酸酯粉末材料表面，除去無水乙醇制成基料；