[發(fā)明專利]一種用于大尺寸FDM打印的ABS改性材料及其制備方法和應(yīng)用

在審

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• 申請日: 2022-05-26
• 公開（公告）號: CN114921049A
• 公開（公告）日: 2022-08-19
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 張殿平;王曉;李昭勛;張永超;董慶林;周勇;陳榮;劉娟;畢曉妹
• 申請（專利權(quán)）人: 中國重汽集團(tuán)濟(jì)南動力有限公司
• 主分類號: C08L55/02
• 分類號: C08L55/02;C08L23/08;C08L23/06;C08K3/26;C08K5/526;C08K5/098;C08K3/34;C08K5/544;C08K5/5435;B33Y70/10
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責(zé)任公司 61200
• 代理人: 張宇鴿

本發(fā)明公開了一種用于大尺寸FDM打印的ABS改性材料及其制備方法和應(yīng)用，屬于增材制造技術(shù)領(lǐng)域，解決采用ABS材料得到的大尺寸材料流動性差，易斷料，且打印制件翹曲變形大、開裂，機(jī)械性能各向異性嚴(yán)重的技術(shù)問題。本發(fā)明公開的用于大尺寸FDM打印的ABS改性材料包括：ABS顆粒60％?99％，輔料≤3％，無機(jī)填料≤15％，增強(qiáng)纖維≤15％，偶聯(lián)劑≤0.5％，抗氧化劑≤3％，相容劑≤5％，分散劑≤5％，所述ABS改性材料用于大尺寸FDM打印時，得到的器件收縮率明顯降低，抗彎折能力明顯提高，器件的各向異性性明顯降低，流動性明顯提高，本材料成分所用原料成本低，經(jīng)濟(jì)環(huán)保易產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于增材制造技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種用于大尺寸FDM打印的ABS改性材料及其制備方法和應(yīng)用。

背景技術(shù)

熔融沉積成型(FDM)工藝是目前使用最廣的3D打印技術(shù)之一，F(xiàn)DM工藝無需傳統(tǒng)模具制造,使得產(chǎn)品的設(shè)計和生產(chǎn)周期縮短，生產(chǎn)成本下降。通用FDM成型設(shè)備以熱塑性塑料為原材料，可應(yīng)用于其工藝的材料選擇相對較廣。在改善和提高現(xiàn)有材料相關(guān)性能的同時開發(fā)和研究新的材料是近年來FDM成型技術(shù)的研究熱點。

由于丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(ABS)材料的綜合性能優(yōu)異,使其成為FDM工藝最常用的材料之一。但通用注塑級和擠出級ABS應(yīng)用于FDM工藝時，由于韌性不夠、流動性較差、成型過程中不均勻收縮以及材料冷卻成型后抗撓曲性能較差，導(dǎo)致翹曲、開裂等問題的存在，使ABS材料在FDM工藝中的打印效果難以達(dá)到理想的應(yīng)用需求，尤其是在大尺寸(最大成型尺寸≥1m)FDM打印工藝中，通用級ABS打印件的變形及開裂現(xiàn)象更為明顯，因此有必要對ABS進(jìn)行改性。

發(fā)明內(nèi)容

為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點，本發(fā)明的目的在于提供一種用于大尺寸FDM打印的ABS改性材料及其制備方法和應(yīng)用，用以解決采用ABS材料得到的大尺寸材料流動性差，易斷料，且打印制件翹曲變形大、開裂，機(jī)械性能各向異性嚴(yán)重的技術(shù)問題。

為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案予以實現(xiàn)：

本發(fā)明公開了一種用于大尺寸FDM打印的ABS改性材料，以質(zhì)量百分比計，所述用于大尺寸FDM打印的ABS改性材料的成分包括：ABS顆粒60％-99％，輔料≤3％，無機(jī)填料≤15％，增強(qiáng)纖維≤15％，偶聯(lián)劑≤0.5％，抗氧劑≤3％，相容劑≤5％，分散劑≤5％。

進(jìn)一步地，所述輔料為LLDPE、LDPE和PE中的一種或幾種；所述無機(jī)填料為碳酸鈣、滑石粉、硫酸鋇和高嶺土中的一種或多種。

進(jìn)一步地，所述增強(qiáng)纖維為玻璃纖維、碳纖維、不銹鋼纖維和芳綸纖維中的一種或多種。

進(jìn)一步地，所述偶聯(lián)劑為硅烷偶聯(lián)劑KH-550或KH-560中的一種。

進(jìn)一步地，所述抗氧劑為抗氧劑1010、抗氧劑168和抗氧劑264中的一種或多種；所述相容劑為ABS-g-MAH、MBS、SMA和相容劑58816中的一種或多種。

進(jìn)一步地，所述分散劑為硬脂酸鋅、硬脂酸鈣、硬脂酸鎂、聚乙二醇和石蠟中的一種或多種。

本發(fā)明還公開了上述種用于大尺寸FDM打印的ABS改性材料的制備方法，包括以下步驟：

S1：將ABS顆粒、輔料、無機(jī)填料、偶聯(lián)劑、抗氧化劑，相容劑和分散劑混合，得到ABS混合樹脂；

S2：將ABS混合樹脂采用擠出機(jī)擠出，冷卻后進(jìn)行切粒，得到用于大尺寸FDM打印的ABS改性材料；

或?qū)BS混合樹脂采用擠出機(jī)進(jìn)行第一次擠出，并在擠出機(jī)的第五段中加入增強(qiáng)纖維，冷卻后進(jìn)行切粒，得到ABS改性一次混合料，隨后將ABS改性一次混合料采用擠出機(jī)進(jìn)行第二次擠出，冷卻后進(jìn)行切粒，得到用于大尺寸FDM打印的ABS改性材料。