[發(fā)明專利]一種3D打印用高強度免支撐聚合物波紋絲材及制備方法

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• 申請?zhí)枺?/td>: 201810095273.7
• 申請日: 2018-01-31
• 公開（公告）號: CN108148250A
• 公開（公告）日: 2018-06-12
• 發(fā)明（設計）人: 陳慶;昝航
• 申請（專利權）人: 成都新柯力化工科技有限公司
• 主分類號: C08L23/06
• 分類號: C08L23/06;C08L77/00;C08L23/12;C08L23/08;C08L25/06;C08L67/00;C08L69/00;C08L77/12;C08L59/00;C08L81/02;C08K7/00;C08K3/34;C08K7/04
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本發(fā)明涉及3D打印材料的制備領域，公開了一種3D打印用高強度免支撐聚合物波紋絲材及制備方法。包括如下制備過程：（1）將聚合物熔融擠出，制得具有等距、等深波紋的聚合物絲材；（2）按照以下重量份制得膏狀物：層狀黏土25~32份、無機晶須22~30份、溶劑38~53份，除去溶劑并激光焊接，制得負載有填料的聚合物絲材；（3）將聚合物絲材通過定徑孔，即可制得3D打印用高強度免支撐聚合物波紋絲材。本發(fā)明制得的聚合物波紋絲材與傳統(tǒng)3D打印絲材相比，強度高，韌性好，并且進行打印時波谷處的晶須對打印坯體起到良好的支撐作用，無需支撐材料，打印步驟簡單，成本低，可推廣應用。

技術領域

本發(fā)明涉及3D打印材料的制備領域，公開了一種3D打印用高強度免支撐聚合物波紋絲材及制備方法。

背景技術

3D打印屬于快速原型制造技術的一種，是一種以數(shù)字模型文件為基礎，運用工程塑料或金屬粉末等可黏合特性，通過逐層打印的方式來構造物體的快速成形技術，該技術能夠簡化產(chǎn)品制造程序，縮短產(chǎn)品研制周期，提高效率并降低成本，可廣泛應用于醫(yī)療、文化、國防、航天、汽車及金屬制造等產(chǎn)業(yè)被認為是近20年來制造領域的一個重大技術成果。

常用的3D打印材料可分為金屬材料、高分子材料和無機非金屬材料三大類，其中用量最大、應用范圍最廣、成型方式最多的材料為高分子材料，主要包括高分子絲材、光敏樹脂及高分子粉末3種形式。其中高分子絲材是適用于熔融沉積成型打印機的主要材料，應具備高機械強度、低收縮率，適宜的熔融溫度、無毒環(huán)保等基本條件。

熔融沉積成型工藝是目前最具有生命力的快速成型技術之一，以絲狀塑料為打印耗材，利用電加熱方式將絲材加熱至高于熔化溫度，在計算機的控制下，將熔融的材料涂覆在工作臺上，逐層堆積形成三維工件。此類層層疊加成型的技術原理要求模型的上層結構要有下層部分的支撐，所以，被打印模型的某些部位如果是懸空的，打印的時候就需要設計支撐結構。常用的方法是在打印支撐結構時使用和打印件相同的材料，打印完成后，將支撐材料去除即可。但存在一定局限，這也是目前熔融沉積工藝發(fā)展的重要研究內(nèi)容。

中國發(fā)明專利申請?zhí)?01410130006.0公開了一種可用于3D打印的改性聚甲醛支撐材料及其制備方法，采用以下組分及重量百分比含量的原料制備得到：聚甲醛80~100％、表面活性劑0~7％、填料0~13％，其中，聚甲醛的含量小于100％，表面活性劑及填料的含量大于0，將上述原料置于塑料混料機中混合1-2min后得到預混物，再將預混物置于單螺桿擠出機或雙螺桿擠出機中進行擠出拉絲，控制絲材直徑為1.75mm，得到可用于3D打印的改性聚甲醛支撐材料。與現(xiàn)有技術相比，此發(fā)明改性聚甲醛的新應用和新拓展，制備得到的改性聚甲醛材料可以在酸性液體溶解／氣體分解的特性，通過改性處理，具有一定力學強度。

中國發(fā)明專利申請?zhí)?01610142935.2公開了一種ABS基熔融沉積技術用聚合物合金及其制備方法，ABS樹脂、線性聚合物、增容劑、增塑劑、抗氧劑混合擠出。此發(fā)明保留ABS絲材優(yōu)良性能，結合線性聚合物和其他助劑進行共性，提高現(xiàn)有ABS樹脂的力學性能、降低ABS絲材的成本；具有拉伸強度高、耐熱性能好、成本低的特點，可用于汽車零部件的3D打印從而實現(xiàn)汽車輕量化、低碳化，打印出的汽車零部件脆性較大，而且表面粗糙度達不到要求，同時生產(chǎn)成本大大降低，生產(chǎn)過程變得簡單更易于工業(yè)化生產(chǎn)，大大促進了增材制造技術在汽車領域的應用和發(fā)展。

根據(jù)上述，現(xiàn)有方案中用于3D打印熔融沉積成型工藝的高分子絲材強度低，韌性差，打印中需要支撐結構，如果打印件的形狀比較特殊，支撐結構全部出現(xiàn)在其內(nèi)部，去除則會比較麻煩，有時甚至根本無法去除。

發(fā)明內(nèi)容

目前應用較廣的熔融沉積成型工藝的高分子絲材存在強度低，韌性差的缺陷，打印中需要支撐結構，但存在支撐結構去除困難，打印步驟繁雜的問題，本發(fā)明提出了一種3D打印用高強度免支撐聚合物波紋絲材及制備方法，可有效解決上述技術問題。

為解決上述問題，本發(fā)明采用以下技術方案：