[發明專利]一種尼龍-聚甲基丙烯酸甲酯合金微球及其制備方法和應用

有效

• 申請號: 201710110323.X
• 申請日: 2017-02-27
• 公開（公告）號: CN107057091B
• 公開（公告）日: 2019-08-20
• 發明（設計）人: 季君暉;劉平;王格俠;孫瀟瀟;鄒光繼
• 申請（專利權）人: 中國科學院理化技術研究所
• 主分類號: C08J3/14
• 分類號: C08J3/14;C08L77/02;C08L33/12;C08F120/14
• 代理公司: 北京正理專利代理有限公司 11257
• 代理人: 張文祎;趙曉丹

本發明公開了一種尼龍?聚甲基丙烯酸甲酯合金微球，所述合金微球包括尼龍微球和聚甲基丙烯酸甲酯；所述合金微球中尼龍微球的含量為30～90wt％，聚甲基丙烯酸甲酯的含量為10～70wt％；所述合金微球以尼龍微球為骨架，其中尼龍微球內部為通孔結構，所述聚甲基丙烯酸甲酯均勻分散于含孔尼龍微球的孔隙內、表面或二者均有；所述合金微球為球形或近球形顆粒，粒徑為1～100μm。本發明提出的合金微球中，含孔尼龍微球中大量的酰胺鍵以及羧基和氨基與聚甲基丙烯酸甲酯中的酯基易形成氫鍵，兩種組分相互交聯呈互穿網絡結構，無需相容劑，具有很好的相容性。

技術領域

本發明涉及高分子材料技術領域。更具體地，涉及一種尼龍-聚甲基丙烯酸甲酯合金微球及其制備方法和應用。

背景技術

聚酰胺(PA)，俗稱尼龍，是五大工程塑料之一，屬于工程塑料中產量最大、用途最廣的品種，具有力學強度高，耐磨和自潤滑性好，沖擊韌性好，在汽車、機械、電子、建筑、軍工、航空航天等領域具有廣泛的應用。隨著時代進步需要，快速制造技術逐步映入眼簾，有望替代傳統加工技術，而3D打印技術作為新一代快速制造技術，被喻為第三次工業革命的標志。尼龍因其優異的化學穩定性和優良的機械性能，被用做3D打印技術-選擇性激光燒結技術(SLS)的主要高分子耗材。目前，市場上的商用尼龍粉末多采用高溫高壓法制得，如EOS公司的PA2200、PA3200GF，華曙高科的3250MF、FS3400GF、PA3200等等，這些粉末用以激光燒結的成形件性能確實良好，但仍有一些缺點：如燒結過程中會因為融化的顆粒與未融化的顆粒造成的邊界影響引起成形件表面粗糙；另外，聚酰胺粉末在激光熔化冷卻結晶會發生一定的收縮性，會影響制件的尺寸穩定性。

聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)是一種透明高分子材料，具有優異的光學性能和表面性能以及良好的尺寸穩定性，其良好的著色性還可創造出亮麗的外觀，制件光澤度好，手感細膩；然而PMMA表面硬度小，耐磨性差等缺點限制了其更為廣泛的應用。因此現有技術取長補短，將PMMA與尼龍的優勢相結合制備出具備兩者優勢性能的共混物，主要采用物理共混的方式，在高速機械混煉機中將干燥PA粉末與PMMA材料進行混合，得到PMMA/PA12復合粉末，復合粉末燒結得到的模制品相比純粉末具有更好的光滑表面以及更好的尺寸穩定性，但是這種方式得到的復合粉末兩相結合性不好，分散不均勻，力學性能較低。

本發明提出了一種尼龍-聚甲基丙烯酸甲酯合金微球，采用原位聚合的方式，利用聚酰胺中大量的酰胺鍵與PMMA中的酯基之間的分子間氫鍵作用，使丙烯酸類單體MMA選擇性在含孔尼龍微球內部和表面原位聚合，得到尺寸穩定性、表面光滑度和力學性能更好的PA/PMMA合金粉末。

發明內容

本發明的一個目的在于提供一種尼龍-聚甲基丙烯酸甲酯合金微球。該合金微球中，PMMA均勻分散在含孔尼龍微球的孔隙和/或表面，PA中大量的酰胺鍵以及羧基和氨基與PMMA中的酯基易形成氫鍵，兩種組分相互交聯呈互穿網絡結構，無需相容劑，具有很好的相容性。

本發明的另一個目的在于提供一種尼龍-聚甲基丙烯酸甲酯合金微球的制備方法。由本發明提出的制備方法得到的合金微球組成的粉末與物理共混方式得到的復合粉末有明顯不同，兼具PA和PMMA的優勢，相對單一組分的PA與PMMA，合金微球具有更好的力學性能，一定的光透性，吸水率有所下降。

本發明的第三個目的在于提供一種尼龍-聚甲基丙烯酸甲酯合金微球的應用。

為達到上述第一個目的，本發明采用下述技術方案：

一種尼龍-聚甲基丙烯酸甲酯合金微球，所述合金微球包括尼龍微球和聚甲基丙烯酸甲酯；所述合金微球中，尼龍微球的含量為30～90wt％，聚甲基丙烯酸甲酯的含量為10～70wt％。