[發(fā)明專利]一種可選擇性激光燒結(jié)成型聚酰亞胺粉末及其制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201610117620.2
• 申請(qǐng)日: 2016-03-02
• 公開（公告）號(hào): CN105542166B
• 公開（公告）日: 2018-06-15
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 尤慶亮;付華;劉繼延;于潔;阮敏;劉學(xué)清;陳妤紅;張玲
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 江漢大學(xué)
• 主分類號(hào): C08G73/10
• 分類號(hào): C08G73/10;B33Y70/00
• 代理公司: 武漢開元知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 42104
• 代理人: 俞鴻

本發(fā)明公開了一種可選擇性激光燒結(jié)成型聚酰亞胺粉末及其制備方法，該制備方法包括如下步驟：1)氮?dú)饣驓鍤獗Ｗo(hù)下，將二胺加入離子溶劑中，升溫至25～60℃攪拌使之充分溶解后，冷卻至常溫備用；2)將二酐分批次加入步驟1)所得溶液中，每批次間隔時(shí)間為20～40min，再逐步升溫至120～260℃，持續(xù)反應(yīng)2～24小時(shí)后，依次經(jīng)洗滌、干燥處理，即得可選擇性激光燒結(jié)成型聚酰亞胺粉末。本發(fā)明采用二胺在離子溶劑中一步亞胺化，制備的聚酰亞胺粉末不僅亞胺化程度高、耐熱穩(wěn)定性高，而且其粒徑分布、表觀密度、形貌等參數(shù)滿足選擇性激光燒結(jié)成型工藝要求。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及高分子材料技術(shù)領(lǐng)域，具體地指一種可選擇性激光燒結(jié)成型聚酰亞胺粉末及其制備方法。

背景技術(shù)

聚酰亞胺是一類主鏈中含亞胺環(huán)且化學(xué)結(jié)構(gòu)較為規(guī)整的剛性鏈聚合物。作為20世紀(jì)60年代初開發(fā)的最高耐熱等級(jí)的樹脂，其廣泛應(yīng)用于航空航天，微電子，液晶，激光等領(lǐng)域。

聚酰亞胺粉末的性能不僅與反應(yīng)單體的分子結(jié)構(gòu)有關(guān)，還與反應(yīng)的溶劑體系及聚合工藝等息息相關(guān)。為獲得高亞胺化程度與高耐熱等級(jí)的聚酰亞胺粉末，往往在非質(zhì)子極性溶劑(N，N-二甲基甲酰胺、N-甲基吡咯烷酮)中采用高溫一步法制備，但溶劑本身的穩(wěn)定性較低、毒性較高，以及高溫下與聚酰亞胺形成絡(luò)合物難以除盡等劣勢(shì)，限制了一步高溫法在制備聚酰亞胺粉末上的應(yīng)用。

選擇性激光燒結(jié)成型(SLS)作為3D打印領(lǐng)域中增材制造的一種，具有制造工藝簡(jiǎn)單、材料利用率好、成型精度高等優(yōu)勢(shì)而備受關(guān)注。材料是SLS技術(shù)發(fā)展的關(guān)鍵，對(duì)成形件的精度和物理機(jī)械性能起著決定性作用，成為本領(lǐng)域的研究和開發(fā)熱點(diǎn)。目前已研發(fā)出多種SLS材料，包括以下幾類：金屬基粉末、陶瓷基粉末、覆膜砂、高分子基粉末。高分子與金屬、陶瓷材料相比，具有成形溫度低、燒結(jié)所需的激光功率小等優(yōu)點(diǎn)，而且由于其表面能低，熔融粘度較高，沒有金屬粉末燒結(jié)時(shí)較難克服的球化效應(yīng)，因此，高分子基粉末最早在SLS工藝中得到應(yīng)用，也是目前應(yīng)用最多、最成功的SLS材料。目前，已用于SLS的高分子材料主要是熱塑性高分子及其復(fù)合材料，熱塑性高分子又可分為非結(jié)晶性和結(jié)晶性兩種，其中非結(jié)晶性高分子包括聚碳酸酯(PC)、聚苯乙烯(PS)、高抗沖聚乙烯(HIPS)等，結(jié)晶性高分子有尼龍(PA)、聚丙烯(PP)、高密度聚乙烯(HDPE)、聚醚醚酮(PEEK)等。尤其是對(duì)于高耐熱等級(jí)的樹脂粉末材料，大大克服了傳統(tǒng)熱壓，注塑成型工藝繁雜的缺點(diǎn)。目前已經(jīng)開發(fā)出的高等級(jí)耐熱材料只有聚醚醚酮(PEEK)一種，而且因?yàn)榫勖衙淹?PEEK)的價(jià)格昂貴，在某些應(yīng)用領(lǐng)域雖然PEEK具有良好的性能但是礙于價(jià)格很難于大規(guī)模推廣利用(史玉升，閆春澤，魏青松，等.選擇性激光燒結(jié)3D打印用高分子復(fù)合材料.中國(guó)科學(xué):信息科學(xué),2015,45:204)。

因此，有不少研究者致力于采用各類方法制備適用于SLS方式的耐熱高分子材料，然而，現(xiàn)有的聚酰亞胺粉末存在以下缺陷：(1)制成粉末的方式是冷凍球磨，制備出的材料粒徑較大，達(dá)不到SLS材料成型精細(xì)度的要求；(2)目前通用的聚酰亞胺制備方法中，其漿料是聚酰胺酸預(yù)聚物，以該漿料制備的粉末是聚酰胺酸，需要進(jìn)一步亞胺化才能滿足材料的高溫使用需求；(3)即便采用化學(xué)亞胺化制備聚酰亞胺漿料，其合成過(guò)程大量使用乙酸酐、吡啶、三乙胺等試劑，加工過(guò)程污染比較大、成本高，該方法在工業(yè)中鮮有使用。因而，在新型綠色溶劑中制備滿足選擇性激光燒結(jié)成型工藝要求的聚酰亞胺粉末具有極其重要的經(jīng)濟(jì)效益和市場(chǎng)價(jià)值。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的就是要提供一種可選擇性激光燒結(jié)成型聚酰亞胺粉末及其制備方法，該方法采用二胺在離子溶劑中一步亞胺化，制備的聚酰亞胺粉末不僅亞胺化程度高、耐熱穩(wěn)定性高，而且其粒徑分布、表觀密度、形貌等參數(shù)滿足選擇性激光燒結(jié)成型工藝要求。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所提供的一種可選擇性激光燒結(jié)成型聚酰亞胺粉末，所述可選擇性激光燒結(jié)成型聚酰亞胺粉末的結(jié)構(gòu)通式如下：

式中，n為100～10⁵內(nèi)的整數(shù)。