[發明專利]聚合物基球形粉體的制備方法

有效

• 申請號: 201910575296.2
• 申請日: 2019-06-28
• 公開（公告）號: CN110193893B
• 公開（公告）日: 2020-06-23
• 發明（設計）人: 白時兵;宋世平;李怡俊;陳寧
• 申請（專利權）人: 四川大學
• 主分類號: B29B9/00
• 分類號: B29B9/00;B29B9/12
• 代理公司: 成都虹橋專利事務所(普通合伙) 51124
• 代理人: 黃鑫

本發明公開了一種聚合物基球形粉體的制備方法，屬于粉末制備技術領域，包括以下步驟：先將原料粉碎成聚合物基粉體，利用惰性氣體將聚合物基粉體輸送至等離子體炬中進行球形化后冷卻定形，得聚合物基球形粉體；所述原料為聚合物或含有填料的聚合物基復合材料。本發明方法制備的聚合物基球形粉體球形度高、流動性好、結構致密，可用于3D打印、涂料、制藥等多個領域，具有良好的社會效益和經濟效益，適用于工業化生產聚合物基球形粉體材料。

技術領域

本發明屬于粉末制備技術領域，具體涉及一種聚合物基球形粉體的制備方法。

背景技術

近年來，隨著社會和科技的快速發展，傳統加工方式已經無法滿足某些特定環境下的要求。3D打印技術是基于材料、機械、控制和計算機等多學科交叉的先進制造技術，該技術以CAD模型為基礎，通過對材料逐層加工、層層疊加，可以制造出具有任意復雜結構的功能性制件，其成型工藝簡單，無需支撐結構，材料利用率高，加工周期短，可實現產品定制生產。

選擇性激光燒結(selective laser sintering,SLS)技術是一種應用較為廣泛的3D打印技術，該技術基于離散/堆積原理，將目標成型件模型進行三維切片設計加工路徑，利用激光逐層選擇性燒結粉末得到目標制品，具有工藝簡單、材料利用率高、成型速度快、成型精度高等優點。SLS成型要求粉體材料具有合適的熔融溫度和良好的粘結強度，合適的粒徑分布和良好的粉體流動性。高分子材料具有成型溫度低、燒結功率小、熔體粘度高等優點，是SLS加工中應用最早、最廣泛的材料。

目前，SLS用聚合物粉體材料的制備方法主要有固相剪切碾磨法、深冷粉碎法、聚合法、相分離法、噴霧干燥法等，這些方法大都存在著加工成本高、產量低、工序復雜等問題，且所制備的粉體材料形狀不規則、流動性差，綜合性能欠佳。

Mys N等人(Mys N,Verberckmoes A,Cardon L.Spray Drying as a ProcessingTechnique for Syndiotactic Polystyrene to Powder Form for Part ManufacturingThrough Selective Laser Sintering[J].JOM,2016:1-6)采用噴霧干燥的方法制備選擇性激光燒結所需要的聚苯乙烯粉料，該方法制備的PS顆粒球形度較高，粒徑基本在60微米以下，平均粒徑20.7微米，相對比較小，在激光燒結過程中可能造成粘輥現象，影響燒結件的表面精度和光潔度。此外，該方法要求聚苯乙烯溶液濃度不能超過3.4wt％，否則會出現堵塞進料噴口的現象。因此，該方法雖然能規模化制備聚合物微球，但是需要將聚合物溶解到溶劑中，一方面要消耗大量的有機溶劑，會對環境造成污染；另一方面對于不同的聚合物需要尋找不同的溶劑進行溶解來制備聚合物溶液。此外，該方法工序復雜，且在控制微球尺寸方面存在較大困難。

發明內容

本發明的目的是提供一種聚合物基粉體球形化的方法，該方法制備的粉體材料雜質少、球形度高、流動性好、性能穩定，可用于選擇性激光燒結，是一種清潔、環保、高效、適用范圍廣的制備聚合物基球形粉體材料的新方法，具體包括以下步驟：

先將原料粉碎成聚合物基粉體，利用惰性氣體將聚合物基粉體輸送至等離子體炬中進行球形化后冷卻定形，得聚合物基球形粉體；所述原料為聚合物或含有填料的聚合物基復合材料；所述惰性氣體的流量為0.1～0.3m³/h。

其中，上述聚合物基球形粉體的制備方法，所述粉碎為固相剪切碾磨或深冷粉碎。

其中，上述聚合物基球形粉體的制備方法，所述惰性氣體為氬氣。

其中，上述聚合物基球形粉體的制備方法，所述等離子體為惰性氣體。

進一步的，上述聚合物基球形粉體的制備方法，所述等離子體為氬氣。

其中，上述聚合物基球形粉體的制備方法，所述球形化的溫度高于聚合物熔融溫度，低于聚合物分解溫度。