[發明專利]一種可用于3D打印的增強增韌尼龍材料及其制備方法

在審

• 申請號: 201610593945.8
• 申請日: 2016-07-26
• 公開（公告）號: CN107652668A
• 公開（公告）日: 2018-02-02
• 發明（設計）人: 張銀坤;趙武學;宮克難
• 申請（專利權）人: 四川鑫達企業集團有限公司
• 主分類號: C08L77/02
• 分類號: C08L77/02;C08L23/08;C08K13/04;C08K7/14;C08K3/26;C08K3/36;C08J5/04;B33Y70/00;B29C47/92
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技術領域

本發明涉及高分子材料技術領域，具體來說是一種可用于3D打印的增強增韌尼龍材料及其制備方法。

背景技術

3D打印是增材制造技術的通俗稱謂，是通過連續的物理層疊加，逐層增加材料來生產三維實體的技術。與傳統的去除材料加工技術不同，3D打印技術無需原胚和模具，就能直接根據計算機圖形數據，通過增加材料的方法生產任何形狀的物體，能有效的簡化產品的制造程序，縮短產品的研制周期，提高效率并降低成本。3D打印技術已廣泛應用與產品原型、模具制造、藝術創作、珠寶制作、生物工程與醫藥、建筑、服裝等領域。熔融沉積成型(FDM)是目前市場上常見的一種3D打印方式，其機器的創新發展較快，但其所能使用的耗材發展有限。

目前市場上常見的用于FDM3D打印的耗材有聚乳酸(PLA)、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS)等。但是，PLA的力學性能較差，且不耐高溫；ABS打印過程有異味，力學性能一般，也不耐高溫。隨著打印設備及技術的日益進步，耗材的發展越來越成為決定FDM 3D打印發展的關鍵因素。

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、耐高溫、耐磨、耐沖擊、耐腐蝕、耐疲勞、耐油、自潤滑等優異的性能，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，但同時純PA的耐熱溫度等較低、成型收縮率較大、作為3D打印耗材使用時翹曲現象比較嚴重，不能滿足3D打印的實際需要。

本發明是在一定量相容劑、偶聯劑的作用下，在尼龍PA6基體中加入玻璃纖維填充劑和增韌劑，顯著改善了尼龍基體與增韌劑的相容性和玻璃纖維的粘合強度，提高了材料的綜合性能。尤其玻璃纖維的加入，不僅提高了材料的力學性能，而且還降低了尼龍材料的收縮率，解決了尼龍材料在作為3D打印耗材打印時翹曲現象比較嚴重的問題。利用該材料制備的FDM 3D打印耗材，打印過程順暢、不易堵頭、制件成型效果好，非常適合于打印某些對制件力學性能有較高要求的產品。

發明內容

本發明的研究內容在于開發一種可用于3D打印的增強增韌尼龍材料，以解決傳統單一尼龍材料作為FDM 3D打印耗材時耐熱溫度較低、成型效果不好、容易產生翹曲現象及打印難度較大等問題，同時提高材料綜合性能。本發明以PA6樹脂為基體材料，玻璃纖維、增韌劑進行增強增韌改性，有效提高了尼龍材料在拉伸強度、沖擊強度、收縮率、斷裂伸長率和熱形變溫度等方面的性能，極大改善了材料作為FDM 3D耗材的使用性。

為了實現上述發明的研究內容，本發明提供以下技術方案：

（1）將PA6放置于75~90℃真空干燥箱內干燥4~7小時；

（2）按照以下組分配比配置實驗材料，PA6 60%~75%，增韌劑10~20%，相容劑4%~8%，抗氧劑0.3%~0.6%，偶聯劑0.3~2%，成核劑0.2~1%；

（3）將上述實驗原料置于高速混合機中充分混合1~4分鐘，得到混合均勻的實驗料；

（4）將上述混合均勻的實驗料通過雙螺桿高溫擠出機擠出，控制主機轉速、喂料是玻璃纖維含量保持在10%~20%，冷卻、風干、造粒，得到一種改性尼龍3D耗材專用料；

（5）本發明的優點在于：

①、一定量相容劑、偶聯劑的加入顯著提高了尼龍基體與增韌劑的相容性和填充劑的粘合強度，從而使材料的綜合性能得到明顯提高；②、采用一定直徑的長玻璃纖維增強，明顯提高了尼龍材料的強度，尤其降低了材料的收縮率，改善了材料打印時翹曲嚴重的缺點；③、加入增韌劑后，解決了玻璃纖維增強后尼龍材料韌性不足的問題，使得材料具有良好的力學性能，有利于耗材打印使用和制品的應用。與現有尼龍材料性能相比，本發明制備的材料力學性能較好、耐熱溫度較高、成型收縮率低、不易翹曲，非常適合于用于FDM 3D打印耗材。

具體實施方式

本發明所闡述的是一種可用于3D打印的增強增韌尼龍材料及其制備方法，以下通過具體實施例進一步進行說明，但本發明不僅限于以下實施例。

實施例一

（1）將PA6置于80℃恒溫干燥箱內干燥5小時；

（2）按照以下組分配比配置實驗材料：PA6 64%，POE 15%，相容劑3.5%，抗氧劑0.5%，偶聯劑1%，碳酸鈣1%；

（3）將上述實驗原料置于高速混合機中充分混合2分鐘，得到混合均勻的實驗料；