[發(fā)明專利]一種可用于3D打印的導(dǎo)熱高粘尼龍粉體及其制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410181731.0
• 申請日: 2014-04-30
• 公開（公告）號: CN103992473B
• 公開（公告）日: 2016-09-21
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 馬永梅;鄭鯤;張京楠;曹新宇;王佛松;林學(xué)春;孫文華;徐堅;董金勇;李春成;符文鑫
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院化學(xué)研究所
• 主分類號: C08G69/26
• 分類號: C08G69/26;C08G69/28;C08L77/06;B29C67/00
• 代理公司: 北京慶峰財智知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11417
• 代理人: 劉元霞;謝蓉

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種導(dǎo)熱高粘尼龍粉體及其制備方法，具體涉及一種可用于3D打印的高粘尼龍粉體及其制備方法。

背景技術(shù)

3D打印技術(shù)又稱疊層制造技術(shù)，是快速成型領(lǐng)域的一種新興技術(shù)，它是一種以數(shù)字模型文件為基礎(chǔ)，運(yùn)用粉末狀金屬或塑料等可粘合材料，通過逐層打印的方式來構(gòu)造物體的技術(shù)。基本原理是疊層制造，逐層增加材料來生成三維實體的技術(shù)。目前，3D打印技術(shù)主要被應(yīng)用于產(chǎn)品原型、模具制造以及藝術(shù)創(chuàng)作、珠寶制作等領(lǐng)域，替代這些傳統(tǒng)依賴的精細(xì)加工工藝。另外，3D打印技術(shù)逐漸應(yīng)用于醫(yī)學(xué)、生物工程、建筑、服裝、航空等領(lǐng)域，為創(chuàng)新開拓了廣闊的空間。

3D打印技術(shù)主要包括SLA、FDM、SLS、LOM等工藝。其中熔融沉積成型技術(shù)(FDM)和選擇性激光燒結(jié)(SLS)技術(shù)都會使用熱塑性塑料作為基本的3D打印材料。

3D打印技術(shù)主要包括SLA、FDM、SLS、LOM等工藝。其中熔融沉積成型技術(shù)(FDM)和選擇性激光燒結(jié)(SLS)技術(shù)都會使用熱塑性塑料作為基本的3D打印材料。

通常SLS技術(shù)及設(shè)備采用發(fā)射聚焦于目標(biāo)區(qū)域的能量的激光。在生產(chǎn)部件的目標(biāo)區(qū)域內(nèi)在由激光所發(fā)射的能量的作用下部分熔融或軟化的粉末材料。操作時粉末所接受照射的激光能量的數(shù)量應(yīng)足以快速形成部件薄片，因而在實施激光照射前必須將目標(biāo)化境進(jìn)行加熱，將粉末預(yù)熱到稍低于其熔點的溫度，然后在刮平棍子的作用下將粉末鋪平；激光束在計算機(jī)控制下根據(jù)分層截面信息進(jìn)行有選擇地?zé)Y(jié)，一層完成后再進(jìn)行下一層燒結(jié)，全部燒結(jié)完后去掉多余的粉末，則可以得到一燒結(jié)好的零件。

具體地，SLS設(shè)備包括一種在將粉末層暴露于激光能量之前在目標(biāo)表面上沉積一層光滑、水平的粉末材料的裝置。通過一個連接CAD/CAM系統(tǒng)的操縱光進(jìn)行掃描以形成部件“薄片”的計算機(jī)來控制激光能量發(fā)射并局限于所選擇的目標(biāo)區(qū)域部分。在粉末材料照射形成部件的第一層“薄片”后，將粉末材料的第二層沉積于目標(biāo)區(qū)域內(nèi)。由CAD/CAM程序所操縱的激光重新掃描目標(biāo)區(qū)域中僅暴露的部分，得到部件的第二層“薄片”。不斷重復(fù)該方法直到部件“一片接一片”地逐漸累積形成完整的部件。

由于可燒結(jié)粉末的各種性能在確保選擇性激光燒結(jié)法存在一個操作窗口中具有舉足輕重的作用。也就是說，在某種程度的高溫下使聚合物顆粒發(fā)生軟化的現(xiàn)象減少至最低限度，使得粉末可保存于受熱的目標(biāo)環(huán)境中而又不引發(fā)顆粒發(fā)生熔融現(xiàn)象，直至后來由掃描的激光束將能量快速集中提供給受熱的顆粒。

由于SLS成型方法有著制造工藝簡單，柔性度高、材料選擇范圍廣、材料價格便宜，成本低、材料利用率高，成型速度快等特點，針對以上特點SLS法主要應(yīng)用于鑄造業(yè)，并且可以用來直接制作快速模具。

目前市場上3D成型技術(shù)較常用的聚合物材料是丙烯腈一丁二烯一苯乙烯三元共聚物(ABS)、聚乳酸(PLA)、尼龍(PA)和聚碳酸酯(PC)，其中尼龍是目前用量最大的打印原材料。開發(fā)性能的尼龍適應(yīng)于上述3D打印技術(shù)，具有廣闊和市場前景和戰(zhàn)略意義。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，純的低粘尼龍粉體材料，使用3D打印工藝，制備的制品，尺寸穩(wěn)定性和耐熱性都不太好。為克服上述不足，本發(fā)明提供導(dǎo)熱高粘尼龍粉體復(fù)合材料，制品尺寸穩(wěn)定性好，導(dǎo)熱性高。

本發(fā)明的目的之一是提供一種可用于3D打印的導(dǎo)熱高粘尼龍粉體組合物。

本發(fā)明的目的之二是將酰胺鹽與石墨進(jìn)行原位聚合，制備導(dǎo)熱高分子量的尼龍粉體，從而提供一種可用于3D打印的導(dǎo)熱高粘尼龍粉體的制備方法。

本發(fā)明是利用原位聚合原理，在催化劑存在的條件下使酰胺鹽在石墨粉發(fā)生原位聚合反應(yīng)，制備得到尼龍粉體。此方法制備的粉末，具分子量高，導(dǎo)熱性能好的特點。本發(fā)明制備的高粘的尼龍粉末適用于3D打印工藝。

本發(fā)明通過如下技術(shù)方案實現(xiàn)：

一種導(dǎo)熱高粘尼龍復(fù)合粉體組合物，其特征在于，所述組合物由以下重量份的原料經(jīng)聚合反應(yīng)得到，以酰胺鹽的重量份為基準(zhǔn)，其中所述原料包括：

根據(jù)本發(fā)明，所述的酰胺鹽自尼龍66鹽、尼龍610鹽及尼龍612鹽中的一種或幾種。

根據(jù)本發(fā)明，所述粉體原料經(jīng)混合后進(jìn)行原位聚合反應(yīng)得到。

根據(jù)本發(fā)明，所述高粘尼龍粉體的相對粘度為4-20，優(yōu)選5-18，更優(yōu)選6-15，還可以為8-10。

根據(jù)本發(fā)明，所述尼龍粉體的粒徑為20～100微米，該粒徑范圍利于3D加工工藝。粒徑優(yōu)選為30-90微米，或者40-80微米，還可以為50-70微米。