[發明專利]一種基于反相懸浮聚合法制備用于選擇性激光燒結尼龍粉末的方法

有效

• 申請號: 201710066411.4
• 申請日: 2017-02-06
• 公開（公告）號: CN108395530B
• 公開（公告）日: 2021-12-31
• 發明（設計）人: 張利建;唐成華;陶馥潔;管健;姚亮紅
• 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巴陵分公司
• 主分類號: C08G69/16
• 分類號: C08G69/16;C08G69/14;B29C64/153;B33Y10/00;B33Y70/00
• 代理公司: 長沙市融智專利事務所(普通合伙) 43114
• 代理人: 魏娟

本發明公開了一種基于反相懸浮聚合法制備用于選擇性激光燒結尼龍粉末的方法，將質量份比為30～80∶10～50∶0.1～5∶0.05～2的油溶性介質、單體、分散劑、水混合制得油包水型懸浮液；所述的油包水型懸浮液采用水解開環聚合機理，在230～275℃的溫度下依次經過高壓聚合反應、常壓鼓泡反應和負壓聚合反應；隨后再將聚合產物進行后處理制得所述的尼龍粉末；所述的單體選自內酰胺；ω?氨基羧酸；ω?氨基羧酰胺；二胺類、二羧酸類、二羧酸類/二胺鹽類的等摩爾混合物；ω?氨基羧酸鹽中的至少一種。本發明制備的粉末材料相對粘度在1.8～3.2之間，形貌均勻，粒徑分布窄，表面光潔無孔洞，具有極好的分散性和流動性，適用于選擇性激光燒結材料的成型。

技術領域

本發明涉及一種用于選擇性激光燒結(SLS)的尼龍粉末的制備方法，特別是涉及一種采用反相懸浮聚合法制備尼龍粉末的方法。

背景技術

選擇性激光燒結(SLS)是目前3D打印-增材制造應用最廣泛的快速成型技術之一，它采用分層制造的思想，以固體粉末為原料，直接成型三維實體零件。其獨特的制造方法顛覆了目前的制造產業，成為了全球最受關注的新興技術之一，被譽為“具有工業革命意義的制造技術”，并廣泛應用于工業造型、機械制造、模具制造、航空航天、軍事、建筑、家電、生物醫學、藝術設計、雕刻、等領域。尼龍是重要的通用工程塑料品種，具有良好的綜合性能，密度低，容易成型，設計自由度大，隔熱絕緣，拉伸強度高、沖擊性能優而且熱變形溫度高、耐熱、摩擦系數低，耐磨損、自潤滑、耐油、耐化學性能優異等，是3D打印選擇性激光燒結的重要原材料。

目前，用于3D打印的尼龍粉末制備方法主要是溶劑沉淀法和冷卻降溫法，前者將尼龍溶解于良溶劑中，在分散劑和機械攪拌的作用下加入尼龍的不良溶劑使尼龍析出，然后通過后處理而得到尼龍粉末材料；后者是將尼龍在合適的溫度和壓力下溶解于一定的溶劑中，通過在攪拌作用下降溫降壓使尼龍重結晶析出，經過后處理而得到尼龍粉末材料。

例如公開號為CN104191615A的中國專利文獻公開的尼龍覆膜高分子聚合物粉末材料的制備方法，首先在密閉容器中將尼龍樹脂、乙醇溶劑、高分子聚合物粉末及抗氧化劑的混合物加熱，使尼龍溶解于溶劑中，然后逐漸冷卻，使尼龍樹脂以高分子聚合物顆粒為核，逐漸結晶包覆在高分子聚合物顆粒表面，經真空干燥、球磨，篩分選擇一定粒徑分布的粉末即為尼龍覆膜高分子聚合物粉末材料。

除此之外，文獻中還涉及一種陰離子聚合的方法制備尼龍顆粒，該方法制備的尼龍粉末具有較高的分子量，相對粘度在4.0以上，分子量在3.5萬以上，較大的粘度造成熔體流動性差，采用選擇性激光燒結成型的方法制備的制件粗糙度高，力學性能差，無法滿足選擇性燒結成型對性能的需求；另一方面，采用陰離子聚合通過調節活化劑和引發劑用量降低粒子的相對粘度后，導致材料的力學性能成倍數下降，達不到制品對材料性能的要求。

無論是溶劑沉淀法或者冷卻降溫法，或者采用陰離子聚合的方法，其性能在SLS成型方面都存在者很多的缺陷，如粉末材料分散性差，粒徑分布不均勻，流動性差，松裝密度低，粒子呈多孔的結構，燒結的制件容易發生翹曲變形，表面粗糙度高等問題，難以滿足實際的需求。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術的缺陷，提供一種尼龍粉末的制備方法，該方法工藝簡單，易于實施，制備的粉末材料能夠滿足SLS成形的需求，燒結出性能優良的制品。

本發明的技術方案為：

一種基于反相懸浮聚合法制備用于選擇性激光燒結尼龍粉末的方法，將質量份比為30～80∶10～50∶0.1～5∶0.05～2的油溶性介質、單體、分散劑、水混合制得油包水型懸浮液；所述的油包水型懸浮液再在230～275℃的溫度下依次經過高壓聚合反應、常壓鼓泡反應和負壓聚合反應；隨后再將聚合產物進行后處理制得所述的尼龍粉末；

所述的單體選自內酰胺；ω-氨基羧酸；ω-氨基羧酰胺；二胺類、二羧酸類、二羧酸類/二胺鹽類的等摩爾混合物；ω-氨基羧酸鹽中的至少一種。