[發明專利]一種不規則聚合物粉末圓化的方法

在審

• 申請號: 201810198301.8
• 申請日: 2018-03-12
• 公開（公告）號: CN108407299A
• 公開（公告）日: 2018-08-17
• 發明（設計）人: 黃亞江;楊欣爽;葸淑婷;楊其;李光憲
• 申請（專利權）人: 四川大學
• 主分類號: B29C64/314
• 分類號: B29C64/314;B29C64/153;B33Y70/00;B33Y40/00
• 代理公司: 成都點睛專利代理事務所(普通合伙) 51232
• 代理人: 劉文娟

本發明屬于高分子粉末材料領域，涉及一種不規則聚合物粉末圓化的方法。本發明提供一種不規則聚合物粉末圓化的方法，所述方法為：將不規則聚合物粉末、隔離劑和水溶性基體介質攪拌混合使不規則聚合物粉末和隔離劑在水溶性基體介質中分散均勻；然后通過加熱使聚合物粉末形成熔體液滴并在界面張力的作用下自發地發生回縮從而實現不規則聚合物粉末的圓化；最后除去水溶性基體介質和隔離劑得到球形的聚合物粉末；其中，不規則聚合物粉末30～40重量份，水溶性基體介質60～70重量份，隔離劑5～15重量份。所述方法能夠得到與原始粉末粒徑相當的規則球形聚合物粉末，所得粉末圓度高、流動性好、工藝簡單、成本低、無污染，便于工業化生產。

技術領域

本發明屬于高分子粉末材料制備領域，具體涉及一種不規則聚合物粉末圓化的方法，其可用于3D打印的原料制備。

背景技術

高分子粉末材料常用于燒結成型、涂料、過濾器內置材料等領域。其中基于粉末的3D打印加工(如選擇性激光燒結，SLS)是一種新型的粉末燒結成型技術，由于其工藝簡單、精度高、材料利用率高、可生產任意復雜形狀制品等優勢而備受關注。

SLS技術要求固體粉末材料在吸收激光能量后熔融(或軟化、反應)而粘接，不會發生劇烈降解，粒徑分布盡可能均勻，且粉末顆粒形狀對打印過程的鋪粉效果、燒結速率及成形件的形狀精度都有影響。因此，制備形態尺寸適宜、流動性好、熱機械性能優異的粉末材料是該領域亟需解決的關鍵問題。

但是，現在所用的聚合物粉末很大一部分是采用機械粉碎法制得的，這種方法生產效率高、操作簡單，但所得粉末的形狀不規則、表面粗糙且流動性差。粉末的不規則形貌會給加工過程和結果會帶來諸多不利，提高粉末的規則性和球型度會大大提高其流動性和堆積密度，從而有益于粉體的鋪粉加工、減少制件內部空隙，確保燒結制件具有較高的成型精度和力學性能。

工業上常通過添加助流劑來促進不規則粉末的流動，這種方法具有一定效果，但是助流劑的加入會降低粉末的熔體流平性，加上粉末本身不規則的形貌，導致制件內部空隙仍然較多、性能較差。因此，急需發展相應的圓化方法將不規則聚合物粉末制成規則球形的聚合物粉末。目前，研究者已經報道了一些圓化聚合物粉末的方法。例如，Schmidt J等利用下行式反應器圓化不規則粉末(Schmidt J,et al.Powder Technology,2014,261:78-86.)，但該方法對設備和操作上要求嚴格，且制得粉末的圓化程度有待進一步提高；專利CN104175417A公開了一種流化床球化粉末技術，采用高溫氣體流處理粉末，缺點是過程中容易出現粉末碰撞團聚；專利CN104260225A公開了一種聚合物濃溶液析出圓化塑料粉體的方法，過程需要相應溶劑，且粒徑取決于分散攪拌條件，生產效率較低；專利CN104177631A公開了一種熱介質誘導圓化聚合物粉末的方法，但需要通過剪切來打破粉末熔體液滴，存在產率較低、沒有隔離劑而無法穩定液滴尺寸、分散介質不能達到較高溫度或不易去除等缺點。

而對于金屬和無機材料粉末圓化常用的等離子體霧化法，因其作用溫度遠遠超過聚合物熔點而不適用于聚合物粉末的圓化。

發明內容

針對上述缺陷，本發明提供一種不規則聚合物粉末圓化的方法，該方法能夠得到與原始粉末粒徑相當的規則球形聚合物粉末，所得聚合物粉末圓度高、流動性好、工藝簡單、成本低、無污染，便于工業化生產。

本發明的技術方案：

本發明要解決的技術問題是提供一種不規則聚合物粉末圓化的方法，所述方法為：將不規則聚合物粉末、隔離劑和水溶性基體介質攪拌混合使不規則聚合物粉末和隔離劑在水溶性基體介質中分散均勻，然后通過加熱熔融使聚合物粉末形成熔體液滴并在界面張力的作用下自發地發生回縮從而實現不規則聚合物粉末的圓化，待聚合物熔體液滴冷卻凝固后除去水溶性基體介質和隔離劑得到球形的聚合物粉末(降溫使聚合物液滴冷卻凝固后，用水溶解除去水溶性基體介質，用酸溶解去除隔離劑，最后得到球形的聚合物粉末)；