[發(fā)明專利]用于選擇性激光燒結(jié)的聚丙烯粉末及其制備

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201610258359.8
• 申請日: 2016-04-22
• 公開（公告）號: CN107304267B
• 公開（公告）日: 2019-11-12
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王紹杰;劉建葉;吳長江;張師軍;鄒浩;初立秋;呂明福;權(quán)慧;郭鵬;徐凱;白弈青;侴白舸
• 申請（專利權(quán)）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;C08K5/20;C08J3/14;B33Y70/00
• 代理公司: 北京聿宏知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11372
• 代理人: 劉烽;常怡

本發(fā)明提供了一種選擇性激光燒結(jié)的聚丙烯粉末，包含聚丙烯材料和芳香胺類化合物，通過差示掃描量熱分析(DSC)方法進(jìn)行分析，所述聚丙烯粉末得到的DSC分析曲線在145?155之間℃、160?170℃之間和170?180℃之間分別存在熔融峰；并提供了一種該聚丙烯粉末的制備方法，包括以下步驟：1)將聚丙烯材料、芳香胺類化合物以及有機溶劑混合，攪拌下加熱至目標(biāo)加熱溫度，繼續(xù)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(biāo)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(jìn)行洗滌、干燥，得到聚丙烯粉末。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及聚合物加工技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種用于選擇性激光燒結(jié)的聚丙烯粉末及其制備方法。

背景技術(shù)

選擇性激光燒結(jié)(Selective Laser Sintering,SLS)是一種快速成型技術(shù)，由計算機首先對三維實體進(jìn)行掃描，然后通過高強度激光照射預(yù)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(jié)，進(jìn)而實現(xiàn)逐層成型的技術(shù)。SLS具有高度的設(shè)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(jié)構(gòu)的可以直接使用的零部件，并且生產(chǎn)周期短，工藝簡單，因此特別適合于新產(chǎn)品的開發(fā)。目前，SLS是增材制造技術(shù)中應(yīng)用最廣泛且最具市場前景的技術(shù)，近年來呈現(xiàn)出快速發(fā)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(fā)出的激光束在計算機的控制下，根據(jù)各層截面的CAD數(shù)據(jù)，有選擇地對顆粒層進(jìn)行掃描，在被激光掃描的區(qū)域，顆粒材料被燒結(jié)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(jié)完成后，工作臺下降一個截面層(設(shè)定的切片厚度)的高度，再進(jìn)行下一層鋪粉燒結(jié)，新的一層和前一層自然地?zé)Y(jié)在一起。這樣，當(dāng)全部截面燒結(jié)完成后除去未被燒結(jié)的多余顆粒，便得到所設(shè)計的三維實體零件。

成型材料是影響SLS發(fā)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(xué)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(jié)激光功率小、精度高等優(yōu)點。盡管適用的成型材料種類繁多，但是能夠直接應(yīng)用于SLS技術(shù)并成功制造出尺寸誤差小、表面規(guī)整的模塑品的聚合物粉末原料卻很少。應(yīng)用于SLS中的聚合物材料主要是非晶態(tài)聚合物和晶態(tài)聚合物。其中，晶態(tài)聚合物，包括聚酰胺(尼龍)、聚乙烯、聚丙烯等，其燒結(jié)速率較高，燒結(jié)件的致密度非常高。但是，晶態(tài)聚合物在熔融結(jié)晶過程中有較大的收縮，同時燒結(jié)引起的體積收縮也非常大，這就造成晶態(tài)聚合物在燒結(jié)過程中容易翹曲變形，燒結(jié)件的尺寸精度較差，更為嚴(yán)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(zhì)輕、耐熱性好、硬度高、易加工等優(yōu)異性能，現(xiàn)已成為五大通用合成樹脂中增長速度最快、新品種開發(fā)最為活躍產(chǎn)品之一。但其作為一種晶態(tài)聚合物，也具有上述缺陷。不僅是PP的內(nèi)在結(jié)構(gòu)特性，PP的外在性質(zhì)(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(jié)晶法和低溫機械粉碎法制備。采用溶液重結(jié)晶法和低溫機械粉碎法制備聚丙烯粉末均存在形狀不規(guī)則，球形度不佳的問題，限制了PP粉末在SLS中的應(yīng)用和燒結(jié)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(fā)明內(nèi)容

針對現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷和不足，本發(fā)明提供了一種用于選擇性激光燒結(jié)的聚丙烯粉末及其制備方法。根據(jù)本發(fā)明所提供的聚丙烯粉末，為復(fù)合式晶型的聚丙烯，強度和韌性優(yōu)異，并且粒徑尺寸合適(10-100μm)、粒徑分布集中，具有勻稱規(guī)則的顆粒外形，球形度高，流動性好，特別適用于選擇性激光燒結(jié)技術(shù)。