[發明專利]用于選擇性激光燒結尼龍復合材料及其制備方法

有效

• 申請號: 201710356243.2
• 申請日: 2017-05-19
• 公開（公告）號: CN107163565B
• 公開（公告）日: 2020-02-28
• 發明（設計）人: 王小萌;蔣曉冬;葉軍祥;陳峰
• 申請（專利權）人: 武漢薩普汽車科技有限公司
• 主分類號: C08L77/02
• 分類號: C08L77/02;C08K13/06;C08K9/06;C08K3/34;C08K7/20;C08K7/28;C08K5/134;C08K5/526
• 代理公司: 武漢智嘉聯合知識產權代理事務所(普通合伙) 42231
• 代理人: 黃君軍

本發明公開了一種用于選擇性激光燒結新型尼龍復合材料及其制備方法，該新型尼龍復合材料由以下原料組份組成：尼龍粉末50?70％、玻璃微珠10?30％、硅灰石10?30％、增韌劑1?2％、抗氧劑1?2％。本發明的用于選擇性激光燒結新型尼龍復合材料該新型尼龍復合材料熱變形溫度高、延展性好、能提高產品燒結成型性能，制作工藝簡單、成本低。

技術領域

本發明屬于化工原料技術領域，更具體地，涉及一種用于選擇性激光燒結新型尼龍復合材料及其制備方法。

背景技術

選擇性激光燒結(selective laser sintering,SLS)是一種3D打印技術，也稱為增材制造、快速成型，其技術主要由以下步驟組成：(1) 在計算機中建立制品的三維實體CAD模型，用分層軟件進行切片處理，得到每一加工層面的信息，并將其轉化為電信號控制激光掃描系統工作；(2)在成型工作平臺上鋪設一層致密均勻的成型粉末材料，激光束在計算機控制下根據切片層面信息對成型粉末材料進行掃描燒結，被激光束照射的粉末熔化并在隨后的冷卻進程中粘接在一起，完成第一個層面的加工；(3)逐層鋪粉，逐層掃描燒結，采用上述疊加成型法，最后制造出三維實體零件。采用激光燒結快速成型方法，快速制造出新產品的實物模型(即制品)。

應用于SLS工藝的高分子材料主要有晶態聚合物和非晶態聚合物，晶態聚合物的燒結溫度在熔融溫度以上，熔融粘度低，燒結速率快，致密性好，但尺寸收縮嚴重；非晶態聚合物尺寸收縮小，但燒結過程中熔體粘度高，燒結速度慢，內部容易形成氣孔，導致燒結件密度低，力學性能低。尼龍為半結晶聚合物，燒結成型性能優良，制品強度高，韌性好等特點。采用復合PA粉末SLS技術生產的制品能通過嚴格的性能測試，其制作的原型可以直接作為功能結構件使用，因此可以取代塑料，甚至部分要求不高的金屬零件。也可直接用于實際模型進行性能檢驗，驗證制品設計結構合理性，制造工藝的可行性，及時修改產品設計，以適應市場的需求或者用于直接制造鑄造用模具 (模板，模樣，型芯)等，從而大大縮短新產品的開發周期，降低研制成本，使企業具有更強的市場競爭力。

粉末材料是影響3D打印技術應用的關鍵因素，也是制約3D打印產業發展的主要瓶頸。目前國內關于SLS材料的研究還處于起步階段，存在的問題主要包括價格高、粉末燒結溫度高老化現象嚴重、重復利用率低、燒結件性能差。目前SLS工藝使用的材料主要有純尼龍粉、尼龍+玻纖粉、尼龍+礦纖粉。純尼龍粉價格高，強度低；尼龍+玻纖粉有一定的強度，但熱變形溫度較低，最高達80℃；尼龍+礦纖粉熱變形溫度高可達150℃，但韌性極差，脆性大，這些材料就像木桶效應，長板很長，短板也很多，無法滿足某些功能零部件的要求，極大的限制了3D打印的應用范圍。

發明內容

針對現有技術中存在的問題，本發明的目的在于提供一種用于選擇性激光燒結新型尼龍復合材料及其制備方法，該新型尼龍復合材料熱變形溫度高、延展性好、能提高產品燒結成型性能，制作工藝簡單、成本低。

為實現上述目的，本發明的一種用于選擇性激光燒結新型尼龍復合材料，按重量百分數計，該新型尼龍復合材料由以下原料組份組成：尼龍粉末50-70％、玻璃微珠10-30％、硅灰石10-30％、增韌劑1-2％、抗氧劑1-2％。

本發明還提供了一種用于選擇性激光燒結新型尼龍復合材料的制備方法，包括以下步驟：

步驟(1)：于不銹鋼壓力釜中加入尼龍粉末與玻璃微珠，并加入溶劑乙醇混合均勻，將壓力釜內溫度升溫至150-160℃，保溫1-3小時后高速攪拌，玻璃微珠作為晶核誘導尼龍粉末及乙醇在玻璃微珠表面形成結晶包覆成球狀，冷卻后真空減壓抽濾除去溶劑，即得到復合尼龍材料；

步驟(2)：取針狀硅灰石，用硅烷偶聯劑進行表面預處理后與步驟(1)所制得的復合尼龍材料混合，并加入增韌劑和抗氧化劑，高速攪拌，即得新型尼龍復合材料。