[發明專利]用于選擇性激光燒結的聚丙烯復合粉末及其制備

有效

• 申請號: 201610256638.0
• 申請日: 2016-04-22
• 公開（公告）號: CN107304266B
• 公開（公告）日: 2019-11-12
• 發明（設計）人: 王紹杰;劉建葉;吳長江;張師軍;鄒浩;初立秋;呂明福;權慧;郭鵬;徐凱;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: C08L23/10
• 分類號: C08L23/10;C08L51/06;C08K7/24;C08K3/36;C08K5/134;C08K3/22;C08K5/526;C08K3/34;C08J3/14
• 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

本發明提供了一種用于選擇性激光燒結的聚丙烯復合粉末，包括100重量份的聚丙烯?馬來酸酐接枝聚丙烯、0.1?1.0重量份的碳納米管、0.3?1.0重量份的流動助劑和0.1?1.0重量份的抗氧劑；并提供了該復合粉末的制備方法，包括以下步驟：1)將聚丙烯粉末、馬來酸酐接枝聚丙烯粉末溶于有機溶劑中，攪拌下加熱至目標加熱溫度，繼續恒溫攪拌，形成聚丙烯溶液；2)將所述聚丙烯溶液淬冷至目標淬冷溫度，恒溫靜置，溶液中有沉淀生成；3)分離所述沉淀，并進行洗滌、干燥，得到聚丙烯?馬來酸酐接枝聚丙烯粉末；4)將聚丙烯?馬來酸酐接枝聚丙烯粉末與碳納米管、流動助劑和抗氧劑混合攪拌均勻。

技術領域

本發明涉及聚合物加工技術領域，具體涉及一種用于選擇性激光燒結的聚丙烯復合粉末及其制備方法。

背景技術

選擇性激光燒結(Selective Laser Sintering,SLS)是一種快速成型技術，由計算機首先對三維實體進行掃描，然后通過高強度激光照射預先在工作臺或零部件上鋪上的材料粉末選擇性地一層接著一層地熔融燒結，進而實現逐層成型的技術。SLS具有高度的設計柔性，能夠制造出精確的模型和原型，可以成型具有可靠結構的可以直接使用的零部件，并且生產周期短，工藝簡單，因此特別適合于新產品的開發。目前，SLS是增材制造技術中應用最廣泛且最具市場前景的技術，近年來呈現出快速發展的趨勢。

SLS具體工藝流程包括：先利用計算機將零件三維實體模型文件沿Z向分層切片，并將零件實體的截面信息儲存于STL文件中。然后在工作臺上用鋪粉輥鋪一層顆粒材料，由CO₂激光器發出的激光束在計算機的控制下，根據各層截面的CAD數據，有選擇地對顆粒層進行掃描，在被激光掃描的區域，顆粒材料被燒結在一起，未被激光照射的顆粒仍呈松散狀，作為成型件和下一顆粒層的支撐。一層燒結完成后，工作臺下降一個截面層(設定的切片厚度)的高度，再進行下一層鋪粉燒結，新的一層和前一層自然地燒結在一起。這樣，當全部截面燒結完成后除去未被燒結的多余顆粒，便得到所設計的三維實體零件。

成型材料是影響SLS發展的一個重要因素，直接影響成型件的成型速度、精度，以及物理、化學性能及其綜合性能。在成型材料中，相比于陶瓷粉末和金屬粉末，聚合物粉末具有成型溫度低、燒結激光功率小、精度高等優點。盡管適用的成型材料種類繁多，但是能夠直接應用于SLS技術并成功制造出尺寸誤差小、表面規整的模塑品的聚合物粉末原料卻很少。應用于SLS中的聚合物材料主要是非晶態聚合物和晶態聚合物。其中，晶態聚合物，包括聚酰胺(尼龍)、聚乙烯、 聚丙烯等，其燒結速率較高，燒結件的致密度也較高。但是，晶態聚合物在熔融結晶過程中有較大的收縮，同時燒結引起的體積收縮也非常大，這就造成晶態聚合物在燒結過程中容易翹曲變形，燒結件的尺寸精度較差，更為嚴重的是，這使得SLS加工的零部件脆性高，韌性低，易破損。

聚丙烯(PP)是一種使用范圍很廣且用量很大的通用高分子材料，具有良好的綜合性能，其具有質輕、耐熱性好、硬度高、易加工等優異性能，但其作為一種晶態聚合物，也具有上述缺陷。不僅是PP的內在結構特性，PP的外在性質(粒徑和形貌)也對SLS的成型效果有重要的影響。表面平滑的球形粉末能夠提升SLS的成型精度。

目前SLS用PP粉末可以通過溶液重結晶法和低溫機械粉碎法制備。采用溶液重結晶法和低溫機械粉碎法制備聚丙烯粉末均存在形狀不規則，球形度不佳的問題，限制了PP粉末在SLS中的應用和燒結件性能的提高。另外，PP粉末中其他成分的添加通常是在粉末制備后攪拌加入，各成分難以與PP混合均勻。

發明內容

針對現有技術存在的缺陷和不足，本發明提供了一種用于選擇性激光燒結的聚丙烯復合粉末及其制備方法。根據本發明所提供的聚丙烯復合粉末，具有合適的粒徑尺寸、勻稱的顆粒外形，粒徑分布均勻，粉末的球形度高，流動性好，尤其是力學性能得到顯著改善，因而拓展了聚丙烯在選擇性激光燒結領域的應用。