[發明專利]一種適于3D打印用的復合耗材及其制備方法

在審

• 申請號: 201510945193.2
• 申請日: 2015-12-17
• 公開（公告）號: CN105348496A
• 公開（公告）日: 2016-02-24
• 發明（設計）人: 薛為嵐;曹世晴;李哲龍;曾作祥
• 申請（專利權）人: 昆山天洋熱熔膠有限公司;上海天洋熱熔粘接材料股份有限公司
• 主分類號: C08G63/183
• 分類號: C08G63/183;C08G63/181;C08G63/16;C08G63/78;C08K3/08
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及一種適于3D打印用的復合耗材及其制備方法，屬于3D打印材料制造技術領域。

背景技術

3D打印技術是一種與傳統鑄造技術完全不同的全新的材料加工方法，熔融擠壓堆積成型(FDM)是3D打印技術中常用的一種技術工藝，它基于三維CAD模型數據，通過逐層疊加材料直至獲得模型數據所表示的三維實體物件。3D打印無需原胚和模具，直接根據計算機圖形數據，通過打印機噴出材料的方法生成任何形狀的物體，使得制造產品的程序大大簡化，產品的研制周期明顯縮短，有效地提高了產品生產效率并降低其成本。

目前市場上可用于FDM成型技術的較常用的聚合物材料是丙烯酸-丁二烯-苯乙烯三元共聚物（ABS)、聚乳酸（PLA)、尼龍（PA）等。ABS加工氣味重、在擠出加工中容易變形；PLA熱穩定性差、結晶速度慢、韌性差；PA價格昂貴、加工困難。同時，這些材料硬度較高，打印出來的部件較脆易碎，所以開發新型基于FDM成型技術的3D打印用功能化聚合物材料，對3D打印領域的快速發展具有重要意義。

共聚酯（PES）材料具有熱穩定性好，耐寒、耐熱、耐濕、耐化學腐蝕、生物可降解等優點，廣泛應用于纖維、服裝、包裝、裝訂、制鞋、建材、汽車等行業。但是共聚酯的力學性能不佳限制了其作為3D打印材料的應用。

發明內容

本發明的目的在于解決上述技術問題，提供一種適于3D打印用的復合耗材及其制備方法，使得通過本發明制備的復合耗材，在充分發揮共聚酯材料的常規性能基礎上，有效提升整體材料的力學性能，滿足其作為3D打印耗材的要求。

本發明所采用的技術方案為：一種適于3D打印用的復合耗材，其原料構成包括：由對苯二甲酸、間苯二甲酸和癸二酸的混合物組成的二元酸，由1,4-丁二醇和1,6-己二醇的混合物組成的二元醇，催化劑和抗氧劑，以及鐵粉。

其中，上述各原料的配比為：

對苯二甲酸:間苯二甲酸:癸二酸的摩爾比為1:0.18~0.32:0.12~0.25；

1,4-丁二醇:1,6-己二醇的摩爾比為1:0.26~0.38；

二元酸:二元醇的摩爾比為1:1.4~1.6；

催化劑為鈦酸四丁酯/丁基錫酸復合催化劑，且二者質量比為1:1，其加入量為二元酸質量的0.06%~0.08%；

抗氧劑為三(2，4-二叔丁基苯基)亞磷酸酯，其加入量為二元酸質量的0.1%~0.3%；

上述鐵粉為粒徑500~600目的超細純鐵粉，其加入量為二元酸質量的23%~33%。

上述適于3D打印用的復合耗材的制備方法，其步驟如下：

（1）參考上述配比，選取原料；

（2）將由對苯二甲酸、間苯二甲酸和癸二酸的混合物組成的二元酸，由1,4-丁二醇和1,6-己二醇的混合物組成的二元醇，以及催化劑按比例加入到酯化釜中進行酯化反應，反應溫度為175℃~215℃，當酯化反應餾出水的量為理論出水量的95%以上時，酯化反應結束；

（3）將抗氧劑加入到步驟（2）的產物中，在255℃~260℃、40Pa~80Pa的條件下進行減壓縮聚反應2.0~2.5h，聚合階段完成；

（4）通氮氣，解除真空，加入鐵粉，攪拌30min，趁熱出料至冷水中，即得適于3D打印用的復合耗材。

上述適于3D打印用的復合耗材，其形態可依實際需求，制備成粉狀、粒狀或條狀。

本發明的創新之處在于，通過合成一種韌性好、熔點較高的共聚酯材料，并與超細鐵粉共混，獲得熱穩定性好、力學性能優異的共聚酯/金屬復合材料，它可用作熔融擠壓堆積成型3D打印材料，滿足3D打印用的耗材性能要求。

具體實施方式

下面通過實施例對本發明做進一步表述，但并不以此為限。

實施例1

一種適于3D打印用的復合耗材，其原料構成包括：對苯二甲酸166g、間苯二甲酸29.88g、癸二酸36.41g、1,4-丁二醇135.9g、己二醇54.37g、鈦酸四丁酯0.093g、丁基錫酸0.093g、三(2，4-二叔丁基苯基)亞磷酸酯0.697g，以及粒徑500目的超細純鐵粉53.43g。

上述適于3D打印用的復合耗材，制備過程包括如下步驟：