[發明專利]一種熱塑性彈性體材料及其制備方法

有效

• 申請號: 201811157609.4
• 申請日: 2018-09-30
• 公開（公告）號: CN109280361B
• 公開（公告）日: 2021-02-26
• 發明（設計）人: 李喆;彭錕;姚勇波;生俊露;許志;張葵花;顏志勇;易洪雷
• 申請（專利權）人: 嘉興學院
• 主分類號: C08L75/04
• 分類號: C08L75/04;C08L67/00;C08L77/00;C08L83/06;C08L83/08;B33Y70/10
• 代理公司: 北京和信華成知識產權代理事務所(普通合伙) 11390
• 代理人: 胡劍輝

本發明公開一種熱塑性彈性體材料及其制備方法，涉及3D打印技術領域。該制備方法包括以下步驟：將熱塑性彈性體、粘度觸變劑、添加劑在常溫條件下共混得到混合物料，熱塑性彈性體為熱塑性聚氨酯彈性體、熱塑性聚酯彈性體或熱塑性聚酰胺彈性體中的至少一種，粘度觸變劑為多面體低聚倍半硅氧烷，且多面體低聚倍半硅氧烷中至少存在一個官能團R為羧基、羥基或氨基中的至少一種；將混合物料經雙螺桿擠出機熔融擠出后冷卻造粒；將粒料干燥后擠出加工成熱塑性彈性體材料。本發明選用多面體低聚倍半硅氧烷的官能團R與熱塑性彈性體聚合物分子鏈形成氫鍵作用，來提高3D打印制品的層間粘結力，可解決熱塑性彈性體材料在3D打印中的拉絲、翹曲變形問題。

技術領域

本發明涉及3D打印技術領域，特別涉及一種熱塑性彈性體材料及其制備方法。

背景技術

3D打印技術（又稱3D快速成型或增材制造技術）是20世紀80年代末期產生和發展起來的一項新型制造技術。與傳統制造技術相比，3D打印技術可以制造任意復雜的三維幾何實體，且制造周期大大縮短，制備成本大大降低。3D打印技術在成型原理上提出了一個全新的思維模式，即按照“分層制造，逐層疊加”的原理，可以根據計算機輔助設計（CAD）模型或CT斷層掃描等數據，經計算機3D建模轉換后，以STL格式文件輸入到計算機中，并分層為二維切片信息，再根據切片信息，在計算機的控制下，相應的成型頭（噴頭或激光頭）在工作臺上進行逐層堆積，然后各層相粘結后，獲得三維原型產品。目前，3D打印技術逐漸應用于醫學、生物工程、建筑、服裝、航空航天、工業模型設計、產品原型設計等領域。

目前，國內外3D打印的技術主要包括立體光固化成型（SLA）、熔融沉積成型（FDM）、選擇性激光燒結成型（SLS）、分層實體成型（LOM）、三維印刷成型（3DP）等工藝。其中，FDM因其在成型材料和成本價格等方面的優勢，已成為3D打印技術中最有市場前景的一種技術。該技術的成型原理是將熱塑性聚合物絲材在熔融狀態下，從噴頭處擠壓出來，然后在計算機控制下，沉積在工作平臺上，快速凝固形成一層薄層，一層沉積完成后，工作臺下降一個層（設定為切片厚度）的高度，再進行下一層的沉積，新的一層和前一層自然粘結在一起，如此循環，直到獲得最終成型零件。FDM技術的創新發展快，但是其所能使用的打印材料較少，這主要是由于其獨特的成型機理，對打印材料的性能（如力學性能、熱性能、熔體粘度、成形收縮率、結晶度及結晶速率等）有著特殊的要求。然而，在3D打印技術中，打印材料是3D打印的物質基礎，也是影響工藝發展和最終成型件性能的關鍵因素。

常見的3D打印材料主要是丙烯腈-丁二烯-苯乙烯（ABS）、聚乳酸（PLA）、尼龍（PA）、聚碳酸酯（PC）等硬質材料，而工業和生活中是需要很多軟質性回彈性材料，比如輪胎模型等，而這是ABS、PLA等硬質材料無法滿足要求的。為此開發出高柔高彈性的3D打印材料將大大提升3D打印的應用范圍。如中國專利CN104312120A（一種3D打印用柔性塑料線條）中，通過聚乳酸、熱塑性聚烯烴彈性體和其他助劑共混制備得到3D打印用柔性塑料線條，但是該技術中以聚乳酸硬質材料為基體，從而大大降低了熱塑性彈性體原有的高柔高彈性的特點。又如中國專利CN104292850（一種基于3D打印的柔性材料及其制備方法）中，將熱塑性彈性體、合成樹脂、礦物油、抗氧劑和顏料共混后制備用于3D打印的柔性絲材，但是合成樹脂如聚苯乙烯、聚丙烯等嚴重影響了熱塑性彈性體原有的高柔高彈性特點，此外，該技術中未對柔性絲材在3D打印過程中的拉絲現象及成形制品尺寸穩定性等問題進行描述。目前，國外雖已有高柔性3D打印耗材，但是在3D打印過程中，存在拉絲現象、成型制品尺寸翹曲變形且價格昂貴等問題，因此，開發低成本、高柔性的3D打印耗材具有十分重要的意義。

發明內容

針對現有技術存在的上述問題，本發明提供了一種熱塑性彈性體材料及其制備方法。

根據本發明實施例的第一方面，提供一種熱塑性彈性體材料的制備方法，所述方法包括：