[發明專利]高密度聚乙烯組合物及其制備方法以及3D打印材料及其應用

有效

• 申請號: 201811258199.2
• 申請日: 2018-10-26
• 公開（公告）號: CN111187456B
• 公開（公告）日: 2022-08-19
• 發明（設計）人: 邵靜波;張師軍;董穆;初立秋;呂蕓;尹華;李杰;徐凱;郭鵬;權慧
• 申請（專利權）人: 中國石油化工股份有限公司;中國石油化工股份有限公司北京化工研究院
• 主分類號: C08L23/06
• 分類號: C08L23/06;C08L51/06;C08L51/08;C08K3/34;C08K7/20;C08K3/30;C08F255/02;C08F283/06;B33Y70/10
• 代理公司: 北京潤平知識產權代理有限公司 11283
• 代理人: 王崇;李婉婉

本發明涉及聚合物加工技術領域，公開了一種高密度聚乙烯組合物，其中，該組合物含有高密度聚乙烯、無機填料和增韌劑，且以該組合物的總重量為100重量份計，高密度聚乙烯為30?90重量份，無機填料為10?40重量份，增韌劑為0.1?5重量份；無機填料為硅灰石、硫酸鋇和玻璃微珠中的一種或多種；增韌劑為馬來酸酐、聚乙二醇和低密度聚乙烯的共混擠出造粒物。該組合物的制備方法簡單且易于操作，3D打印材料具有良好的高強度、高韌性和低收縮；以及將該3D打印材料應用于選擇性激光燒結3D成型技術領域中，不僅提供了新的3D打印材料，也為功能性聚乙烯加工和應用提供了新的方向。

技術領域

本發明涉及聚合物加工技術領域，具體地，涉及一種高密度聚乙烯組合物及其制備方法以及3D打印材料及其應用。

背景技術

3D打印(3DPirnitgn)技術又稱快速成形技術、快速原型制造(Rapid PrototypingManufacturing，RPM)、增材制造技術，誕生于20世紀80年代后期，是基于材料堆積法的一種高新制造技術。它是一種以數字模型文件為基礎，運用粉末狀金屬或塑料等可粘合材料，通過逐層打印的方式來構造物體的技術，它集機械工程、CAD、逆向工程技術、分層制造技術、數控技術、材料科學于一身，被稱為“具有工業革命意義的制造技術”。通過高強度激光照射預先在工作臺或零部件上鋪上的材料粉末選擇性地一層接著一層地熔融燒結，進而實現逐層成型的技術。3D技術具有高度的設計柔性，能夠制造出精確的模型和原型，可以成型具有可靠結構的可以直接使用的零部件，并且生產周期短，工藝簡單，因此，特別適合于新產品的開發。成型材料種類較為廣泛，包括高分子、石蠟、金屬、陶瓷以及它們的復合材料。然而，成型材料的性能、性狀又是技術燒結成功的一個重要因素，它還直接影響成型件的成型速度、精度，以及物理、化學性能及其綜合性能。盡管適用的成型材料種類繁多，但是目前能夠直接應用于3D技術并成功制造出尺寸誤差小、表面規整、孔隙率低的模塑品的聚合物粉末原料卻鮮少。

3D成型主要包括熔融沉積成型(FDM)、選擇性激光燒結(SLS)、立體光固化成型(SLA)等技術在內的多種3D打印技術大大拓展了材料成型的方法，特別是對于無法通過熔融加工成型的材料而言，3D打印成型是一種很好的解決方案。3D打印技術早在20世紀90年代中期就已出現，但由于價格昂貴，技術不成熟，早期并沒有得到推廣普及。經過20多年的發展，該技術已更加嫻熟、精確，且價格有所降低。

高密度聚乙烯(HDPE)為典型的熱塑性塑料，是無臭、無味、無毒的可燃性白色粉末。有優異的化學穩定性，聚乙烯的分子是長鏈線型結構或支結構，為典型的結晶聚合物。在固體狀態下，結晶部分與無定型共存。結晶度視加工條件和原處理條件而異，一般情況下，密度高結晶度就越大。LDPE結晶度通常為55％-65％，HDPF結晶度為80％-90％。具有密度小、強度高、耐熱、絕緣性好、價格低廉以及優良的化學穩定性等優點故成為目前研究和應用都十分廣泛的通用塑料之一，在家電、汽車、塑料管材等領域飽受青睞。但存在強度低、成型周期長、成型收縮率大等缺點，在進行3D打印時產品容易收縮產生變形翹曲等缺陷，使其在3D打印上受到了限制。

CN103992548公開了一種用于3D打印的改性低密度聚乙烯納米復合材料及其制備方法，其中，低密度聚乙烯80-95份，納米無機填料10-15份，增韌劑5-10份，其中，納米無機填料為碳納米管、二氧化硅、二氧化鈦或碳化硅，所述復合材料還包含抗氧化劑、偶聯劑(鈦酸酯或硅烷，偶聯劑的用量為1-5份)；PE材料的改性低密度聚乙烯材料具有很好的熔融粘度、流動性、耐熱性和耐磨損性，使低密度聚乙烯納米復合材料更加符合3D打印材料的特點，但是，該低密度聚乙烯納米復合材料的結晶度較低，機械強度差，耐熱性差抗環境應裂、粘附性差，需要對其表面進行處理。