[發明專利]一種聚合物材料及其制備方法、聚合物制件的制造方法

有效

• 申請號: 202010737016.6
• 申請日: 2020-07-28
• 公開（公告）號: CN111995865B
• 公開（公告）日: 2022-08-16
• 發明（設計）人: 岳云豪;文杰斌;德科·西蒙;陳禮;李儉
• 申請（專利權）人: 湖南華曙高科技股份有限公司
• 主分類號: C08L77/02
• 分類號: C08L77/02;C08L81/02;C08L77/06;C08K13/04;C08K5/18;C08K5/42;C08K3/34;C08K7/06;C08K5/13;C08K5/5435;C08K3/22;C08K7/14;C08K13/02;C08K3/18
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一種聚合物材料及其制備方法、聚合物制件的制造方法，聚合物材料的制備方法包括：將第一聚合物粉末、光纖激光吸收劑和偶聯劑加入到第一容器中進行第一次高速攪拌，制得聚合物半成品粉末；將聚合物半成品粉末、流動助劑，無機填料和聚合物粉末加入第二容器中，進行第二次高速攪拌制得聚合物材料。本發明使得其能夠讓光纖激光吸收劑更均勻地分布在聚合物表面，從而使聚合物材料不僅能夠高效吸收并傳遞光纖激光能量，同時使聚合物具有更好的流動性；而且，本發明所采用的光纖激光吸收劑自身的分解點更高，穩定性更好，令聚合物在激光燒結的過程中不產生煙塵，上下燒結一致性較強且更為環保。

技術領域

本發明屬于增材制造技術領域，具體涉及一種聚合物材料及其制備方法、聚合物制件的制造方法。

背景技術

增材制造是一種利用三維模型數據通過層層堆積的方式制造物體的技術，由于具有小批量生產周期短，生產無多余尾料及生產靈活性高等獨特優勢，近年來受到制造業越來越多的關注。其中選擇性激光燒結技術（SLS）具有制造工藝簡單，無需支撐結構，材料利用率極高等獨特優勢，成為了發展最快，且具備工業化生產能力的增材制造技術之一。

聚合物工件作為SLS燒結技術的重要材料，受到了業內的廣泛關注。眾所周知，目前已有上萬種聚合物成功商用于傳統加工行業，而適用于激光燒結的聚合物卻不足三十種。其根本原因在于主流的SLS設備均通過CO₂激光器對聚合物進行燒結熔融，僅含有特定官能團結構的材料才能夠吸收10600nm波長的CO₂激光器能量。此外，CO₂激光器的造價較高，且成本隨輸出功率的增加指數增加，導致大多數熔點及結晶度高的工程材料無法應用于SLS。因此，成本更低，能量輸出更高，打印效果更精細的光纖激光器被認為是根本解決以上問題的最佳方案。可由于光纖激光器的波長為1060nm，幾乎所有的聚合物都無法吸收該波長下的能量，導致采用包括光纖激光器的選擇性激光燒結設備制備聚合物工件面臨著巨大的挑戰。

目前的選擇性激光燒結設備，主要是向材料中加入能夠吸收對應光纖波長的吸收劑來實現對激光能量的吸收以及傳導進而燒結。雖然在激光打標，激光焊接等傳統領域中已報道了多種能夠吸收光纖激光能量的吸收劑。但由于選擇性激光燒結領域中對材料的流動性，分散效果以及傳熱效果有更高的要求。因此，市面上所有的選擇性激光燒結用聚合物材料均選用炭黑作為光纖激光吸收劑，其原因在于炭黑不僅具有光纖激光能量吸收率好熱導效果優異和成本低的特點，更具有有增強及助流的作用。然而炭黑具有熱導率高，成本低，光纖能量吸收率好，有增強及助流作用的優點，但卻存在兩點根本性的不足：其一，炭黑具有極強的染色能力，即使微量炭黑的加入也會讓成品工件的顏色呈現黑色或深灰色，從而僅能適用于對顏色無要求的小眾終端客戶。其二，由于炭黑的分解點相對較低，從而在光纖激光器輸出功率較高時會產生大量的煙塵，這不僅污染了平光鏡導致上下層工件性能不一致，更違背了增材技術綠色制造的初衷。

發明內容

針對現有技術存在的上述技術問題，本發明提供了一種能夠讓光纖激光吸收劑更均勻地分布在聚合物表面，從而使聚合物材料不僅能夠高效吸收并傳遞光纖激光能量，同時能夠使聚合物具有更好的流動性的聚合物材料及其制備方法、聚合物制件的制造方法。

為解決上述技術問題，本發明提供了一種聚合物材料的制備方法，包括以下步驟：

步驟一、將第一聚合物粉末、光纖激光吸收劑和偶聯劑加入到第一容器中進行第一次高速攪拌，制得聚合物半成品粉末；

步驟二、將所述聚合物半成品粉末、流動助劑，無機填料和第二聚合物粉末加入第二容器中，進行第二次高速攪拌制得聚合物材料；其中，

所述第一聚合物粉末、光纖激光吸收劑、偶聯劑、流動助劑、無機填料和第二聚合物粉末的重量比為50：0.01~5：0.1~3：0.1～3：0~50：50，且所述第一聚合物粉末和第二聚合物粉末相同。