[發(fā)明專利]用于熔融層積技術(shù)的塑料耗材及其制備方法

無效

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• 申請日: 2014-07-29
• 公開（公告）號: CN104194334A
• 公開（公告）日: 2014-12-10
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 饒先花
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院重慶綠色智能技術(shù)研究院
• 主分類號: C08L79/08
• 分類號: C08L79/08;C08L71/10;C08L81/06;C08L81/02;C08L67/00;C08L27/12;C08K9/04;C08K9/06;C08K7/06;C08K3/04;C08K7/14;C08K3/22;C08K3/36
• 代理公司: 北京同恒源知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11275
• 代理人: 趙榮之

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于三維增材制造技術(shù)領(lǐng)域，涉及三維增材制造原材料，特別涉及一種用于熔融層積技術(shù)的塑料耗材及其制備方法。

背景技術(shù)

增材制造技術(shù)又稱為“3D打印技術(shù)”，是當(dāng)前受到高度關(guān)注的新型制造技術(shù)，它與機(jī)器人技術(shù)、人工智能技術(shù)一起被稱為推動第三次工業(yè)革命的關(guān)鍵技術(shù)。熔融沉積法是一種應(yīng)用非常廣泛的3D打印技術(shù)，它是將絲狀的熱熔性材料加熱融化，同時(shí)三維噴頭在計(jì)算機(jī)的控制下，根據(jù)截面輪廓信息，將材料選擇性地涂敷在工作臺上，快速冷卻后形成一層截面；然后重復(fù)以上過程，繼續(xù)熔噴沉積，直至形成整個(gè)實(shí)體造型。

目前，常使用的打印耗材是PLA或ABS這類工程塑料耗材，但是這類耗材打印所得制品的強(qiáng)度較低，實(shí)用性差，只用于制造模型或玩具。為拓展熔融層積技術(shù)的應(yīng)用范圍，需要開發(fā)新型打印耗材，使用該耗材打印得到的產(chǎn)品可以直接應(yīng)用于工業(yè)領(lǐng)域，作為功能件來使用。

特種工程塑料主要用于高科技,軍事和宇航、航空等工業(yè)，如聚酰亞胺PI、聚醚酰亞胺PEI、聚芳醚酮PAEK、聚芳砜PSF、聚醚砜PES、聯(lián)苯聚醚砜PPSU，聚苯硫醚PPS、聚酯液晶LCP、氟樹脂PFA等，這類塑料長期使用溫度在150℃以上，具有耐高溫、高強(qiáng)度、高模量等優(yōu)點(diǎn)，可用于3D打印。

然而，特種工程塑料純樹脂在3D打印過程中也存在收縮率過大，強(qiáng)度仍然無法滿足要求的缺點(diǎn)。

發(fā)明內(nèi)容

有鑒于此，本發(fā)明的目的在于提供一種用于熔融層積技術(shù)的塑料耗材以及制備該塑料耗材的方法。

為達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：

用于熔融層積技術(shù)的塑料耗材，包括塑料基體和增強(qiáng)材料，所述塑料基體為聚酰亞胺、聚醚酰亞胺、聚芳醚酮、聚芳砜、聚醚砜、聯(lián)苯聚醚砜、聚苯硫醚、聚酯液晶或氟樹脂中的任意一種或多種，所述增強(qiáng)材料為碳纖維粉、玻纖粉、鈦白粉、二氧化硅、氫氧化鋁、氫氧化鎂或滑石粉，所述增強(qiáng)材料尺寸為0.05～0.2毫米，所述增強(qiáng)材料質(zhì)量為塑料耗材的5％-30％。

作為本發(fā)明用于熔融層積技術(shù)塑料耗材的優(yōu)選，所述塑料耗材呈實(shí)心圓形、空心絲狀結(jié)構(gòu)、扁形帶狀結(jié)構(gòu)或波浪形結(jié)構(gòu)，其直徑為1～5mm。

作為本發(fā)明用于熔融層積技術(shù)塑料耗材的優(yōu)選，所述塑料耗材由塑料基體和增強(qiáng)材料共混擠出成型制得。

作為本發(fā)明用于熔融層積技術(shù)塑料耗材的另一種優(yōu)選，還包括偶聯(lián)劑，所述偶聯(lián)劑為硅烷偶聯(lián)劑、鈦酸酯偶聯(lián)劑、鉻絡(luò)合物偶聯(lián)劑或鋯偶聯(lián)劑，所述增強(qiáng)材料經(jīng)偶聯(lián)劑改性后與增強(qiáng)材料共混擠出成型。

作為本發(fā)明用于熔融層積技術(shù)塑料耗材的進(jìn)一步優(yōu)選，所述偶聯(lián)劑質(zhì)量為增強(qiáng)材料的0.5～5％。

本發(fā)明制備用于熔融層積技術(shù)的塑料耗材的方法，首先按配比選取塑料基體和增強(qiáng)材料，然后混合所選原材料并用雙螺桿或單螺桿擠出機(jī)熔融擠出成型得產(chǎn)品。

作為本發(fā)明制備用于熔融層積技術(shù)塑料耗材方法的優(yōu)選，混合增強(qiáng)材料和塑料基體前還包括采用硅烷偶聯(lián)劑、鈦酸酯偶聯(lián)劑、鉻絡(luò)合物偶聯(lián)劑或鋯偶聯(lián)劑對增強(qiáng)材料改性的步驟。

本發(fā)明的有益效果在于：

1、本發(fā)明向塑料基體中加入適量的增強(qiáng)材料，加入增強(qiáng)材料之后可以降低材料在打印過程中的由于收率導(dǎo)致的產(chǎn)品變形，同時(shí)可以更進(jìn)一步提高材料的強(qiáng)度和耐溫等級，獲得更高精度、更優(yōu)良打印效果的打印產(chǎn)品。

2、本發(fā)明用硅烷偶聯(lián)劑、鈦酸酯偶聯(lián)劑、鉻絡(luò)合物偶聯(lián)劑或鋯偶聯(lián)劑對增強(qiáng)材料改性，改性后的增強(qiáng)材料可以快速均勻的分散在熔融的塑料流體中；另外，本發(fā)明改性劑與基體塑料親和性強(qiáng)，可以與基體塑料通過類似于互穿聚合物網(wǎng)絡(luò)交聯(lián)機(jī)理緊密結(jié)合；最后，本發(fā)明所添加的改性劑可以起到潤滑、增強(qiáng)增韌、阻燃以及提高加工性能的作用。

具體實(shí)施方式

下面對本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)的描述。

以下實(shí)施例將公開一種用于熔融層積技術(shù)的塑料耗材，包括塑料基體和增強(qiáng)材料，所述塑料基體為聚酰亞胺、聚醚酰亞胺、聚芳醚酮、聚芳砜、聚醚砜、聯(lián)苯聚醚砜、聚苯硫醚、聚酯液晶或氟樹脂，所述增強(qiáng)材料為碳纖維粉、玻纖粉、鈦白粉、二氧化硅、氫氧化鋁、氫氧化鎂或滑石粉，所述增強(qiáng)材料尺寸為0.05～0.2毫米，所述增強(qiáng)材料質(zhì)量為塑料耗材的5％-30％。

其中：所述塑料耗材呈實(shí)心圓形、空心絲狀結(jié)構(gòu)、扁形帶狀結(jié)構(gòu)或波浪形結(jié)構(gòu)，其直徑為1～5mm；

所述塑料耗材由塑料基體和增強(qiáng)材料共混擠出成型制得；

作為以下實(shí)施例的優(yōu)選，還包括偶聯(lián)劑，所述偶聯(lián)劑為硅烷偶聯(lián)劑、鈦酸酯偶聯(lián)劑、鉻絡(luò)合物偶聯(lián)劑或鋯偶聯(lián)劑，所述增強(qiáng)材料經(jīng)偶聯(lián)劑改性后與增強(qiáng)材料共混擠出成型，其中，偶聯(lián)劑質(zhì)量為增強(qiáng)材料的0.5～5％。