[發明專利]一種3D打印材料及其制備方法

有效

• 申請號: 201710628691.3
• 申請日: 2017-07-27
• 公開（公告）號: CN107353644B
• 公開（公告）日: 2020-11-13
• 發明（設計）人: 金振華;曾晨光;楊習鋒
• 申請（專利權）人: 惠州康脈生物材料有限公司
• 主分類號: C08L79/08
• 分類號: C08L79/08;C08L61/16;C08L69/00;C08L63/00;C08K13/04;C08K3/08;C08K7/06;C08K3/26;B33Y70/10
• 代理公司: 廣州三環專利商標代理有限公司 44202
• 代理人: 郝傳鑫;宋靜娜

本發明公開了一種3D打印材料，包含以下重量百分含量的制備原料：高分子聚合物55～90％、高分子添加劑1～45％、金屬粉末1～20％、碳纖維0.1～10％、粘接劑0.1～5％和無機填料0.1～5％；所述高分子聚合物為聚酰亞胺、聚醚酰亞胺和聚醚醚酮中的至少一種；所述高分子添加劑為聚碳酸酯。本發明還提供了一種3D打印材料的制備方法。本發明所述3D打印材料在機械強度、耐熱性、耐腐蝕性、導熱性、導電性、抗靜電性等各方面都有著優異的性能，能夠滿足大部分常規工業應用，有利于改善現有FDM3D打印耗材種類雜亂、性能參差不齊的現狀。

技術領域

本發明涉及一種高分子材料，具體涉及一種3D打印材料及其制備方法。

背景技術

3D打印又名增材制造，是與傳統工藝相輔相成的一類個性化加工技術。近年來，3D打印技術一直是各領域研究熱點，但其發展時間仍較短，各方面仍存在一些不完善的地方，而其耗材種類有限，性能不足便是3D打印面臨的一個重要問題。相比于傳統加工方法，3D打印技術由于自身松散堆積的制造過程，內應力和不能通過取向、結晶達到高分子自增強的缺陷使得3D打印更加依賴于3D打印耗材本身的性能。目前增材制造領域應用最廣的成型技術-熔融沉積技術(FDM)，目前FDM 3D打印耗材存在機械強度差、耐候性不足等缺陷。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術存在的不足之處而提供一種3D打印材料及其制備方法。

為實現上述目的，本發明采取的技術方案為：一種3D打印材料，包含以下重量百分含量的制備原料：

高分子聚合物55～90％、高分子添加劑1～45％、金屬粉末1～20％、碳纖維0.1～10％、粘接劑0.1～5％和無機填料0.1～5％；

所述高分子聚合物為聚酰亞胺、聚醚酰亞胺和聚醚醚酮中的至少一種；

所述高分子添加劑為聚碳酸酯。

本發明選用聚酰亞胺、聚醚酰亞胺和聚醚醚酮中的至少一種作為3D打印材料的主要制備原料，使3D打印材料具有高機械強度及耐候性。聚碳酸酯具有高強的韌性，本發明選用聚碳酸酯作為添加劑，與聚酰亞胺、聚醚酰亞胺和聚醚醚酮中的至少一種復合能夠提高復合材料的抗沖擊性能、韌性和耐熱性。金屬粉末的加入，能增加3D打印材料的強度、導電性、導熱性，尤其是表面導電性和導熱性。碳纖維的加入，能增加3D打印材料的機械模量、導電性和導熱性，還能增加材料的流動性，從而降低材料的加工難度。各原料配合使用，能夠使本發明所述3D打印材料具有較高的機械強度、較好的韌性、耐候性、導電性和導熱性。

所述聚酰亞胺的分子量為10～50萬，常溫下為固體，熔融溫度為450～470℃，密度為1.38～1.43g.cm^-3。所述聚醚酰亞胺的分子量為10～50萬，常溫下為固體，熔融溫度為320～345℃，密度為1.28～1.42g.cm^-3。所述聚醚醚酮的分子量為10～50萬，常溫下為固體，熔融溫度為330～350℃，密度為1.32～1.4g.cm^-3。所述聚碳酸酯的分子量為1～10萬，常溫下為固體，熔融溫度為200～230℃，密度為1.18～1.23g.cm^-3。

優選地，所述金屬粉末包含銀、鋁、鈦、銀、鎂、鋁銀合金和鎂鋁合金中的至少一種。在本發明所述3D打印材料中添加上述金屬粉末，可以增加材料的強度、導電性和導熱性。

更優選地，所述金屬粉末為銀。當添加的金屬粉末為銀粉末時，材料的強度、導電性和導熱性的提高效果最為明顯。

優選地，所述金屬粉末的粒度為0.01～15μm。當采用的金屬粉末為上述粒度，才能在材料中充分地發揮作用。

優選地，所述碳纖維的單束的平均直徑為10～500μm，平均長度為1～20mm，長徑比≥40。采用該尺寸的碳纖維，在材料中能更好地發揮其作用，增大材料的導電性和導熱性。