[發明專利]應用于熔融沉積技術的累積制造用熱塑性塑料

在審

• 申請號: 201410764439.1
• 申請日: 2014-12-11
• 公開（公告）號: CN104497462A
• 公開（公告）日: 2015-04-08
• 發明（設計）人: 許晶瑋;蔣賢志;胡付余;汪爐林;王林;程慶;劉學亮
• 申請（專利權）人: 江蘇金發科技新材料有限公司;天津金發新材料有限公司
• 主分類號: C08L51/04
• 分類號: C08L51/04;C08L55/02;C08K13/02;C08K3/34;C08K3/22;C08K5/20;C08K5/134;C08K5/526
• 代理公司: 昆山四方專利事務所32212
• 代理人: 盛建德;張文婷

技術領域

本發明涉及一種熱塑性塑料，尤其涉及一種應用于熔融沉積技術的累積制造用熱塑性塑料。

背景技術

累積制造技術又叫“快速成型技術”或“快速原型制造技術”，在國外被形象的稱為3D打印技術，興起于上世紀80年代，是基于材料堆積法的一種高新制造技術，利用三維CAD的數據，通過快速成型機(3D打印機)，將一層層的材料堆積成實體原型的方法。這種方法有諸多優點，其制造快速，可完全再現三維效果，使產品設計和模具生產同步進行，實現設計制造一體化，同時其用料廣泛，各類3D打印機設備上使用的材料有樹脂，光敏材料，陶瓷粉末等等。

其中，熱塑性樹脂包括ABS，尼龍，聚乳酸(PLA)等，在加熱的條件下擠出成線，一層層堆疊成制品的3D打印技術叫熔融沉積成型(Fused?Deposition?Modeling,FDM)。苯乙烯類樹脂，包括ABS，HIPS，SMA等由于其良好的流動性，較低的收縮率，比較好的綜合物理性能被廣泛應用于FDM成型的累積制造。

但是，由于加工條件的限制：部分3D打印機(如美國makerbot公司的Repicator系列，Replicator?mini系列，以及我國部分生產商生產的桌面型打印機)的打印空間是開放的，無法維持一定的環境溫度，在打印苯乙烯類材料時由于材料的熱脹冷縮產生的材料內應力造成在打印部分制件(主要是大面積的平面制件，壁厚差異較大的制件)時，制件會發生翹曲或者變形。該問題是困擾大量3D打印機使用者的普遍性問題，而通過制件打印工藝的調整難以解決。

目前FDM技術所用的苯乙烯類材料往往是合成廠直接合成的純樹脂，其材料的比熱、熱導率等基本參數難以調整。通過塑料改性技術，調整塑料的熱導率，比熱和線性膨脹系數可以顯著的改善材料在熔融累積時的表現，使得熱量更快的散失，從材料熔融狀態到固化所需要散失的熱量減少，材料的收縮降低，從而降低材料從熔融狀態到固態形成的內應力，大大改善材料的翹曲變形。這樣就可以拓寬苯乙烯類材料可以用于打印的制件的領域。

由于FDM加工的特點：材料在短時間受熱熔融，迅速擠出，對材料在熔融狀態下的流動性有比較苛刻的要求，并不是所有苯乙烯類材料都適合該技術加工的。

發明內容

為了克服上述缺陷，本發明提供了一種應用于熔融沉積技術的累積制造用熱塑性塑料，克服現有用于熔融沉積3D打印苯乙烯類材料在桌面型3D打印機加工特定制件時普遍存在的翹曲和變形的問題。

本發明為了解決其技術問題所采用的技術方案是：一種應用于熔融沉積技術的累積制造用熱塑性塑料，含有以下質量份數的組分：

苯乙烯類樹脂：85-99.9份；

無機粉體：0.1-15份；

加工助劑：0.01-1份。

作為本發明的進一步改進，所述苯乙烯類樹脂為高抗沖聚苯乙烯(HIPS)和苯乙烯-丙烯腈-1,3丁二烯的三元共聚物(ABS)中的一種。

作為本發明的進一步改進，所述苯乙烯-丙烯腈-1,3丁二烯的三元共聚物(ABS)的成分為：苯乙烯單體60-95份，丙烯腈單體5-40份，丁二烯單體5-30份。

作為本發明的進一步改進，所述苯乙烯-丙烯腈-1,3丁二烯的三元共聚物(ABS)的成分為：苯乙烯單體65-85份；丙烯腈單體8-30份；丁二烯單體8-15份。

作為本發明的進一步改進，所述苯乙烯-丙烯腈-1,3丁二烯的三元共聚物(ABS)由連續本體法和聚合—摻混法其中之一制成。

作為本發明的進一步改進，所述苯乙烯-丙烯腈-1,3丁二烯的三元共聚物(ABS)的熔體流動速率用ISO?1133標準測試，200度5kg的測試條件下為2-10g/cm³，HIPS樹脂為5-20g/cm³。

作為本發明的進一步改進，所述苯乙烯-丙烯腈-1,3丁二烯的三元共聚物(ABS)的熔體流動速率用ISO?1133標準測試，200度5kg的測試條件下為5-8g/cm³，HIPS樹脂為10-15g/cm³。

作為本發明的進一步改進，所述的無機粉體為硫酸鋇、氧化鎂或水滑石，或其他比熱容小于1J/g·k的無機粉體，優選滑石粉。