[發明專利]一種激光燒結用復合蠟粉成型材料及其制備方法

有效

• 申請號: 201210345982.9
• 申請日: 2012-09-18
• 公開（公告）號: CN102850808A
• 公開（公告）日: 2013-01-02
• 發明（設計）人: 王建宏;張慧芳;高建峰;徐宏
• 申請（專利權）人: 中北大學
• 主分類號: C08L91/06
• 分類號: C08L91/06;C08K13/02;C08K3/36;C08K3/34;C08K5/132;C08K5/12;C08K5/11
• 代理公司: 太原華弈知識產權代理事務所 14108
• 代理人: 李毅

技術領域

本發明涉及一種蠟粉成型材料，特別是涉及一種用于激光燒結的復合蠟粉成型材料，以及該復合蠟粉成型材料的制備方法。

背景技術

蠟型制造是熔模精密鑄造的重要工序。目前蠟型的制造方法主要有兩種：一是采用模具翻模，二是采用聚苯乙烯粉末或蠟粉通過快速成型工藝制造。

模具翻模工藝過程復雜，模具設計和制造周期長。例如一套柴油機用增壓器壓氣機葉輪模具的設計和制造需要幾個月的時間，當葉輪結構需要改變時，原模具將白白浪費。模具的設計和制造及工藝定型成為加快新產品研制進程的一大制約。

由于聚苯乙烯熔點較高，在熔模鑄造過程中必須采用高溫焙燒，這樣會產生大量刺激性有毒氣體，對環境污染較大；另外，在焙燒過程中，由于薄壁處灰分難以清除，經常造成零件不完整或表面質量下降。

傳統的快速成型用蠟粉原材料均為單一組分，在激光燒結過程中存在收縮變形大，制作的蠟模尺寸精度差等缺點，蠟粉成型件的線收縮率達到1～3%，致使蠟粉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激光燒結用復合蠟粉成型材料，該成型材料在激光燒結過程中收縮變形小。

本發明的目的還在于提供一種該激光燒結用復合蠟粉成型材料的制備方法。

本發明的激光燒結用復合蠟粉成型材料是由下述重量份數的原料組份混合得到的：

雙組份蠟粉材料　　　　　1000～2000

氣相二氧化硅　　　　　　1～10

有機膨潤土　　　　　　　5～20

二苯甲酮類光吸收劑　　　5～30

非離子型抗靜電劑　　　　1～10

其中，所述的雙組份蠟粉材料是由環球軟化點為80～100℃的中分子量聚乙烯蠟與環球軟化點為60～80℃的低分子量聚乙烯蠟按照1000：300～1000的重量比混合，經真空干燥預收縮和液氮淬冷后制成的蠟粉材料。

本發明的雙組份蠟粉材料中，低分子量聚乙烯蠟充當了中分子量聚乙烯蠟的粘結劑，在相同的激光能量密度下，中分子量聚乙烯蠟的熔融粘度高于低分子量聚乙烯蠟，所以中分子量聚乙烯蠟的收縮率遠小于低分子量聚乙烯蠟，經過激光燒結后，整體零件的收縮率大大減小。

進一步地，上述雙組份蠟粉材料中，優選以平均粒徑5～20微米的中分子量聚乙烯蠟和低分子量聚乙烯蠟作為原料。

上述復合蠟粉成型材料中，所述的二苯甲酮類光吸收劑為2,4-二羥基二苯酮、2-羥基-4-甲氧基二苯酮或2-羥基-4-辛氧基二苯酮。傳統的蠟粉材料在激光燒結過程中的光吸收效果不好，并導致燒結深度不夠，本發明加入光吸收劑后，則可以明顯改善上述狀況。

本發明還在復合蠟粉成型材料中添加有抗靜電劑。本發明加入的抗靜電劑為非離子型抗靜電劑，如環烷酸甘油酯、甘露糖醇酯或山梨糖醇酯等中的一種或幾種。抗電劑的加入可以顯著降低塑料制品的表面電阻，抗靜電高效、持久，與樹脂相容性適宜。

本發明中加入的氣相二氧化硅和有機膨潤土作為表面活性劑，可以提高混合材料的流動性，使得鋪粉密度提高，從而提高了最終成型件的表面精度。

本發明激光燒結用復合蠟粉成型材料的制備方法包括以下步驟：

a)、將中分子量聚乙烯蠟與低分子量聚乙烯蠟分別于-150～-200℃低溫粉碎成平均粒徑5～20微米的蠟粉材料；

b)、按照中分子量聚乙烯蠟與低分子量聚乙烯蠟為1000：300～1000的重量比將兩種蠟粉材料在混合機中混合得到混合料，所述混合機的轉速為100～500r/min；

c)、將所述混合料于真空干燥箱中進行預收縮處理，真空干燥箱溫度50～65℃，真空度不低于10^-3Pa；

d)、預收縮處理后的混合料從真空干燥箱中取出后迅速以液氮進行淬冷；

e)、淬冷后的混合料通過100～160目篩，得到雙組份蠟粉材料；

f)、按照1000～2000重量份雙組份蠟粉材料、1～10重量份氣相二氧化硅、5～20重量份有機膨潤土、5～30重量份二苯甲酮類光吸收劑、1～10重量份非離子型抗靜電劑的比例，將上述各原料組分混合，于混合機中分散混合均勻，制得激光燒結用復合蠟粉成型材料。

其中，所述步驟b)中，兩種蠟粉材料在混合機中的混合時間不少于30min。優選地，本發明將兩種蠟粉材料在混合機中以間歇混合的方式進行混合，且每次混合的時間為5～20min。