[發明專利]一種用于選擇性激光燒結的聚丙烯復合粉體及其制備方法

在審

• 申請號: 202010883264.1
• 申請日: 2020-08-28
• 公開（公告）號: CN111995819A
• 公開（公告）日: 2020-11-27
• 發明（設計）人: 吳唯;胡煥波;趙天瑜;劉冬梅;黃建昌
• 申請（專利權）人: 裕克施樂塑料制品（太倉）有限公司;華東理工大學
• 主分類號: C08L23/12
• 分類號: C08L23/12;C08K13/06;C08K9/06;C08K9/04;C08K7/28;B33Y70/10;B33Y10/00;B29C67/04;B29C67/24
• 代理公司: 蘇州市方略專利代理事務所(普通合伙) 32267
• 代理人: 朱智杰

本發明提供一種用于選擇性激光燒結的聚丙烯復合粉體及其制備方法。首先制備離子液體改性空心玻璃微珠材料，然后將改性后的空心玻璃微珠與SLS聚丙烯原料粉體機械共混，得所述復合粉體。經離子液體改性后的空心玻璃微珠，不僅明顯改善與PP基體的結合力和在PP基體中的分散性，而且離子液體在PP復合粉體中起異相成核作用，可加速PP結晶過程并使PP球晶尺寸更小并更加均勻，從而改善PP在SLS燒結時的翹曲變形。本發明將改性后的空心玻璃微珠與市售商品化SLS成型用PP原料粉體機械共混所得SLS聚丙烯復合粉體，具有良好的SLS成型工藝性能，其制件力學性能、耐熱性能、阻燃性能良好。該復合粉體生產工藝簡單高效，成本低，適合大規模生產。

技術領域

本發明屬于聚合物材料技術領域，具體涉及一種用于選擇性激光燒結的聚丙烯復合粉體。

背景技術

選擇性激光燒結技術(SLS)是增材制造3D打印技術的一種，主要以粉體材料為基體材料，可制備具有復雜結構的復合材料功能零件或熔模鑄造零件，具有成型速度快、精度高等特點，被廣泛應用于航天航空、生物醫療、汽車制造等領域。

SLS的原材料來源非常廣泛，包括金屬粉體、陶瓷基粉體、聚合物材料粉體，其中聚合物材料粉體由于其價格相對低廉，對增材制造設備要求相對較低，易于改性和加工等優點已成為SLS成型的主要原材料。可是，成功應用于SLS工藝并制造出優良模塑品的聚合物粉體卻非常有限，聚酰胺(PA)粉體約占到整個SLS用聚合物粉體用量的95％，其他材料粉體鮮少應用，亟待開發更多種類的聚合物粉體材料。

聚丙烯(PP)是五大通用高分子材料之一，具有密度小、強度高、耐熱、絕緣性好、化學性質穩定以及價格低廉等優點，在紡織纖維、家庭日用品、建筑以及汽車工業等方面有著十分廣泛的應用，是五大通用合成樹脂中增長速度最快、新品種開發最為活躍產品之一。近年來PP在SLS中的應用越來越多。

空心玻璃微珠是一種中空、薄壁、堅硬、輕質的玻璃球殼體，它是上個世紀五、六十年代發展起來的一種微米級新型輕質材料，由無機材料構成，按化學成份有：二氧化硅、氧化鋁、氧化鋯、氧化鎂、硅酸鈉等，內含惰性氣體，具有許多其他輕質填料無法比擬的物理和化學性質，具有無毒、熔點高、低導熱、強度高、高分散、電絕緣好和熱穩定性好等優點。專利CN 110746693A公開了一種SLS用空心玻璃微珠填充的PP復合粉體，該粉體具有合適的粒徑和堆密度、勻稱的顆粒外形以及良好的粉體流動性，SLS打印過程中不會發生翹曲變形，制件成型精度高，且空心玻璃微珠在材料中無擠壓破碎現象，與PP緊密粘結，制件密度大幅降低，可以有效實現材料輕量化，力學性能優異，特別是剛性能夠大幅增強。但是，該粉體制備工藝較為繁瑣，成本較高，需要先將PP和彈性體等熔融共混后再低溫粉碎獲得SLS基體粉體，接著再將制得的PP粉體與空心玻璃微珠機械共混獲得PP復合粉體，而不能直接使用市售商品化SLS成型用PP粉體與空心玻璃微珠機械共混，靈活性大大降低。且這種PP復合粉體不具備阻燃性能，安全性較低，在汽車、航空等安全要求較高的應用領域受到限制。

離子液體是完全由離子組成的液體，又稱為室溫離子液體，是指在室溫或者室溫附近呈液態的鹽類，具有高熱穩定性和自身不燃性，因此具備很好的阻燃性能。CN106916336B利用離子液體改性空心玻璃微珠作為阻燃劑進行熔融共混制備阻燃熱塑性聚氨酯彈性體(TPU)，不僅提高了復合材料的氧指數，而且提高了體現耐熔滴性的垂直燃燒性能，降低熱釋放速率，顯著地抑煙。但是，該工藝只適用于注塑成型、模壓成型等常規成型方式，而不能用于SLS工藝，且空心玻璃微珠在與TPU熔融共混時容易擠壓破碎，從而影響阻燃耐熱性能。

發明內容