[發明專利]一種基于聚丙烯的復合材料及其制備方法和應用

有效

• 申請號: 201610252218.5
• 申請日: 2016-04-21
• 公開（公告）號: CN107304271B
• 公開（公告）日: 2020-05-12
• 發明（設計）人: 張師軍;屈晨光;董穆;高達利;鄒浩;劉建葉;邵靜波;張麗英;呂蕓;李杰;初立秋;尹華;白弈青;侴白舸
• 申請（專利權）人: 中國石油化工股份有限公司;中國石油化工股份有限公司北京化工研究院
• 主分類號: C08L23/14
• 分類號: C08L23/14;C08L77/06;C08L51/06;C08K5/20;B33Y70/00
• 代理公司: 北京聿宏知識產權代理有限公司 11372
• 代理人: 劉烽;常怡

本發明涉及一種用于3D打印的基于聚丙烯的復合材料、制備方法及其應用，通過聚丙烯和透明尼龍共混并配合以相容劑、成核劑和穩定劑而形成的復合材料，具有較高的安全性和綜合性能，尤其具有高模量、高強度和優異的熱穩定性和外觀品質，特別適合作為3D打印的原料使用。

技術領域

本發明涉及石油化工領域。具體涉及一種用于3D打印的基于聚丙烯的復合材料及其制備方法和應用。

背景技術

3D打印(3D Pringting)技術又稱快速成型技術、快速原型制造技術(RapidPrototyping Manufacturing,RPM)、增材制造技術，誕生于20世紀80年代后期，是基于材料堆積法的一種高新制造技術。其以數字模型文件為基礎，運用粉末狀金屬或塑料等可粘合材料，通過逐層打印的方式來構造物體，集機械工程、CAD、逆向工程技術、分層制造技術、數控技術、材料科學、激光技術于一身，被稱為“具有工業革命意義的制造技術”。包括熔融沉積成型(FDM)、選擇性激光燒結(SLS)、立體光固化成型(SLA)等技術在內的多種3D打印技術大大拓展了材料成型的方法，特別是對于無法通過熔融加工成型的材料而言，3D打印成型是一種很好的解決方案。但是，3D打印技術由于價格昂貴，技術不成熟，早期并沒有得到推廣普及。經過20多年的發展，該技術已日漸嫻熟、精確，且價格有所降低。

目前市場上最常見的3D打印材料有ABS和PLA兩種。ABS力學性能好、韌性高，廣泛應用于工業級3D打印，但是在打印時會有難聞的氣體產生，不適合辦公室等環境，并且不透明；PLA在打印熔融時無難聞的氣味，可降解，但是耐熱性差、力學性能差，尤其是易發生脆性斷裂，極大的限制了打印物件的使用。

而聚丙烯(PP)具有密度小、強度高、耐熱、絕緣性好、價格低廉以及優良的化學穩定性等優點，故成為目前研究和應用都十分廣泛的通用塑料之一，在家電、汽車、塑料管材等領域飽受青睞。但存在抗沖擊性能差、韌性差、成型收縮率大等缺點，在進行3D打印時產品容易收縮產生變形翹曲、產品偏脆，使其在3D打印的應用中受到了限制。

尼龍(PA)是發展最早、應用最廣泛的熱塑性工程塑料，具有高強度、耐高溫、耐磨、耐沖擊、耐腐蝕、耐疲勞、耐油、自潤滑等優異性能，廣泛用于汽車部件、電子電器、石油化工、航空航天等領域，是五大工程塑料中產量最大、用途最廣、品種最多的高分子材料。純PA的力學性能較好，但是同時純PA的拉伸強度(注塑)最高在60MPa，通過3D打印后勉強成型的產品，其拉伸強度僅有20MPa左右，不能滿足3D打印的實際需要。

發明內容

鑒于上述現有技術中存在的問題，本發明的目的在于提供一種基于聚丙烯的復合材料及其制備方法和應用，通過聚丙烯和透明尼龍共混形成復合材料，并配合以相容劑、成核劑和穩定劑，使制得的復合材料兼具聚丙烯和透明尼龍的優異性能，并且安全性高，尤其具有高模量、高強度和優異的熱穩定性及外觀品質，特別適合作為3D打印的原料使用。

本發明的一個實施方式在于提供一種基于聚丙烯的復合材料，其原料包括：聚丙烯、透明尼龍、相容劑、成核劑和穩定劑。

透明尼龍是無定形聚酰胺，化學名稱為：聚對苯二甲酰三甲基己二胺。它保持了尼龍原有的強韌性，并以在脂肪族尼龍分子鏈中加入具有共聚和立體障礙的成分來抑制尼龍的結晶，從而產生非結晶和難結晶的結構，使其相對于普通脂肪族尼龍具有更高的硬度、模量以及較低的吸濕性。據研究，透明尼龍的力學性能、電性能、機械強度和剛性與PC和聚砜幾乎屬于同一水平。此外，透明尼龍對可見光的透過率達85％～90％，因而可大大提高制品的透明度。發明人經研究發現，通過聚丙烯與透明尼龍共混，能夠改變聚丙烯的結晶性能，降低材料的收縮率，并提高聚丙烯的拉伸性能、彎曲性能，改善制品尺寸的穩定性及加工性能。

在本發明的一個優選的實施方式中，所述透明尼龍選自PA6T(尼龍6T)、PA9T(尼龍9T)、PA MXD6(特殊尼龍)和PPA(聚苯二酰胺)中的至少一種。