[發明專利]一種軸向熱收縮率小于0.5％的3D打印線材、制備工藝方法及制造裝置

有效

• 申請號: 201510092840.X
• 申請日: 2015-03-02
• 公開（公告）號: CN104672757B
• 公開（公告）日: 2018-02-16
• 發明（設計）人: 趙小瓴;梁彬;李相軍
• 申請（專利權）人: 蘇州容坤半導體科技有限公司
• 主分類號: C08L55/02
• 分類號: C08L55/02;C08L67/04;C08L77/00;C08K7/14;C08K7/06;B29C69/00;B33Y80/00;B33Y10/00;B33Y30/00
• 代理公司: 北京同恒源知識產權代理有限公司11275
• 代理人: 劉憲池

1.一種軸向熱收縮率小于0.5％的3D打印線材，其包括熱塑性聚合物線材基質，其特征在于在所述熱塑性聚合物線材基質中，沿軸向間隔錯位設置有數條玻璃纖維或碳纖維，所述玻璃纖維或碳纖維其長度方向與所述熱塑性聚合物線材軸向同向；所述熱塑性聚合物線材基質為聚丙烯腈/丁二烯/苯乙烯聚合物、聚乳酸或尼龍；所述玻璃纖維或碳纖維以體積比計，其占所述3D打印線材體積的10-50％，所述玻璃纖維或碳纖維的直徑<10μm、彈性模量>70GPa、強度>2GPa。

2.根據權利要求1所述的軸向熱收縮率小于0.5％的3D打印線材，其特征在于所述玻璃纖維或碳纖維以體積比計，其占所述3D打印線材體積的20％。

3.根據權利要求1所述的軸向熱收縮率小于0.5％的3D打印線材的制備工藝方法，其步驟如下：1)混合擠出：首先，在熱塑性聚合物中添加重量百分比小于0.1％的塑化劑作為線材基質，然后將玻璃纖維或碳纖維混合在熔融態的熱塑性聚合物線材基質中，并擠出成線材；混合擠出溫度為熔融溫度基礎上增加5℃～50℃；2)超強拉伸：將擠出冷卻的線材從錐形滾筒的小直徑端開始纏繞數圈在所述錐形滾筒外表面上，并從大直徑端繞出進行拉伸；所述錐形滾筒的拉伸溫度為在所述熱塑性聚合物線材基質玻璃化溫度基礎上增加5～50℃；3)退火冷卻：將拉伸冷卻后的線材進行退火，退火溫度為在所述熱塑性聚合物線材基質玻璃化溫度基礎上增加5～50℃，退火時間2秒至2分鐘，退火完成后室溫下冷卻；所述熱塑性聚合物線材基質為聚丙烯腈/丁二烯/苯乙烯聚合物、聚乳酸或尼龍；所述玻璃纖維或碳纖維以體積比計，其占所述3D打印線材體積的10-50％。

4.根據權利要求3所述的軸向熱收縮率小于0.5％的3D打印線材的制備工藝方法，其特征在于在步驟3)后還包括卷繞步驟，將退火冷卻后制備的3D打印線材卷繞在收集卷軸上。

5.根據權利要求3所述的軸向熱收縮率小于0.5％的3D打印線材的制備工藝方法，其特征在于所述步驟1中擠出的線材直徑為2mm。

6.根據權利要求3所述的軸向熱收縮率小于0.5％的3D打印線材的制備工藝方法，其特征在于所述玻璃纖維或碳纖維添加量以體積比計，其占所述線材體積的20％。

7.根據權利要求1所述的軸向熱收縮率小于0.5％的3D打印線材的制造裝置，其包括擠出裝置，所述擠出裝置包括帶有加熱裝置的螺桿送料器和與所述螺桿送料器前端連接的擠出模具；其特征在于還包括與拉伸裝置、退火裝置；在所述螺桿送料器上由后向前依次設置有熱塑性聚合物線材基質加料口和纖維加料口；所述拉伸裝置包括可轉動的錐形滾筒，在所述錐形滾筒內周壁上設置有對其進行加熱的加熱裝置；所述退火裝置為加熱裝置；在所述擠出裝置、拉伸裝置及退火裝置之間分別設置有數個導引輪，經所述擠出裝置擠出的線材經所述導引輪自所述錐形滾筒小直徑端纏繞數圈在所述錐形滾筒外表面上再由其大直徑端繞出拉伸后經所述導引輪穿過所述退火裝置退火，再經所述導引輪在室溫下冷卻。

8.根據權利要求7所述的制備軸向熱收縮率小于0.5％的3D打印線材的制造裝置，其特征在于還包括卷繞裝置，所述卷繞裝置包括可轉動的收集滾筒，拉伸退火冷卻后的線材被收集在所述收集滾筒上。