[發(fā)明專利]一種3D打印用低翹曲ABS材料及其制備方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710411173.6
• 申請日: 2017-06-05
• 公開（公告）號(hào): CN107163426A
• 公開（公告）日: 2017-09-15
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 紀(jì)紅兵;王曉紅;曾永斌
• 申請（專利權(quán)）人: 中山大學(xué)惠州研究院
• 主分類號(hào): C08L25/12
• 分類號(hào): C08L25/12;C08L51/04;C08K13/04;C08K7/28;C08K5/098;C08K3/34;B33Y70/00
• 代理公司: 廣州市深研專利事務(wù)所44229
• 代理人: 姜若天

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種3D打印材料，尤其涉及一種3D打印用低翹曲ABS材料及其制備方法。

背景技術(shù)

3D打印(增材制造)技術(shù)是第三次工業(yè)革命最具代表性的技術(shù)之一，將推動(dòng)整個(gè)社會(huì)的產(chǎn)業(yè)變革。目前，熔融沉積成型(FDM)3D打印技術(shù)是最普及的3D打印技術(shù)，但3D打印材料的開發(fā)限制了相關(guān)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。FDM所使用的原料通常為熱塑性高分子材料，包括丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS)、聚乳酸(PLA)、聚酰胺(PA)、聚己內(nèi)酯(PCL)等，在樣板制作、模具制造、生物醫(yī)用材料制備以及學(xué)校教育等方面均有廣泛的應(yīng)用。

ABS是一種廣泛應(yīng)用的高分子聚合物，其中A代表丙烯腈，提供耐化學(xué)性和抗沖擊性，B代表丁二烯，提供韌性和抗沖擊性，S代表苯乙烯，賦予剛性和易加工性；其結(jié)構(gòu)為聚丁二烯橡膠與苯乙烯-丙烯腈(SAN)樹脂的接枝共聚物，同時(shí)具有橡膠分散相和基體樹脂連續(xù)相的二相結(jié)構(gòu)。由于ABS具有耐熱、耐低溫、抗沖擊、制品尺寸穩(wěn)定、表面光澤性好、易著色等優(yōu)點(diǎn)，因而成為3D打印的常用原料。但是一般ABS材料打印翹曲嚴(yán)重，限制了其在較大尺寸制件上的應(yīng)用，所以這一問題需要解決。

中國專利CN 105733169 A公開了一種低翹曲ABS專用3D打印料的制備方法，其由ABS與SiO₂無機(jī)粉體共混所制成，但是其SiO₂無機(jī)粉體處理過程繁瑣冗長，且實(shí)際制備的是低翹曲PA6專用3D打印料。

中國專利CN 105482355 A公開了一種用于3D打印ABS材料的增強(qiáng)增韌劑及由其制備的ABS復(fù)合材料的制備方法及應(yīng)用，該增強(qiáng)增韌劑由硅烷偶聯(lián)劑改性的埃洛石納米管和SBS增韌劑組成，該材料在強(qiáng)度、韌性、流動(dòng)性、固化速率以及耐老化性、產(chǎn)品表面光澤度高方面有改善，但是在材料的翹曲性方面未提及，且其本身不是針對低翹曲ABS材料而制備的。

目前，ABS材料由于打印穩(wěn)定性差、打印極易翹曲導(dǎo)致無法打印較大尺寸制件等問題阻礙了ABS 3D打印材料的應(yīng)用，所以ABS 3D打印材料翹曲問題亟待進(jìn)一步解決。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種3D打印用低翹曲ABS材料及其制備方法，以解決ABS 3D打印材料的無法打印、打印穩(wěn)定性差、打印極易翹曲導(dǎo)致無法打印較大尺寸制件的問題。

為了實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

一種3D打印用低翹曲ABS材料，由如下重量份數(shù)的組分組成：

所述PB-g-SAN共聚物的PB橡膠含量為60％，橡膠粒徑約為300nm，苯乙烯/丙烯腈＝1/3質(zhì)量比。

所述SAN樹脂的AN含量為23.7％，數(shù)均相對分子質(zhì)量(Mn)為49400，重均相對分子質(zhì)量(Mw)為148000，Mw/Mn為3，本體聚合生產(chǎn)。

控制ABS的收縮率，可以改善打印時(shí)發(fā)生的翹曲；控制ABS的重均分子量和分子量分布，能使其實(shí)現(xiàn)3D打印性能；控制ABS的熔融指數(shù)，提高其加工和打印穩(wěn)定性。所述的3D打印用低翹曲ABS材料，其特征在于：

所述防翹曲填料為滑石粉、碳酸鈣、硫酸鈣、高嶺土、玻璃微珠中的至少一種；所述防翹曲填料的粒徑為0.1μm-50μm。

所述偶聯(lián)劑為馬來酸酐接枝物、硅烷偶聯(lián)劑、鈦酸酯偶聯(lián)劑、鋁酸酯偶聯(lián)劑中的至少一種。

所述抗氧劑為受阻酚類、受阻胺類、亞磷酸酯類、硫酸酯類中的至少一種。抗氧劑用于提高材料的耐熱性能。

所述潤滑劑為蠟類、硅酮類、酰胺類、硬脂酸類中的至少一種。潤滑劑主要起分散防翹曲填料和對材料的內(nèi)外潤滑性能進(jìn)行改善的作用。

所述抗紫外劑為水楊酸酯類、苯酮類、苯并三唑類、取代丙烯腈類、三嗪類、受阻胺類中的至少一種。抗紫外劑能提高材料的耐候性和耐久性。

上述3D打印用低翹曲ABS材料的制備方法，具體步驟如下：

步驟1：按3D打印用低翹曲ABS材料及其制備方法的組分配比稱取各組分原料，將各組分機(jī)械混合均勻；

步驟2：將混合好的物料通過雙螺桿擠出機(jī)擠出，經(jīng)常溫冷卻、風(fēng)干、切粒，制成改性ABS粒料；

步驟3：將改性ABS粒料通過3D打印材料擠出機(jī)擠出，經(jīng)高溫恒溫冷卻、中溫恒溫冷卻、常溫冷卻、風(fēng)干、拉條、繞卷，制成3D打印用低翹曲ABS材料。

在步驟2中，雙螺桿擠出機(jī)的加工溫度為210℃-230℃。