用於3d列印的尼龍粉末的製備方法
2023-10-19 20:53:57
用於3d列印的尼龍粉末的製備方法
【專利摘要】本發明公開了一種用於3D列印的尼龍粉末的製備方法，其包括：將表面活性劑、光吸收劑、增容劑、降粘劑、抗氧劑和導熱粉等加入尼龍粉末，通過高速攪拌混合得到改性尼龍基料；將改性尼龍基料、溶劑油和乳化劑加入反應釜中，攪拌加熱到180～260℃使尼龍粉末溶化成液體，高速攪拌乳化形成尼龍高溫乳液；將尼龍高溫乳液快速冷卻形成尼龍混懸液，經分離、洗滌、乾燥、篩分得到30～100μm球形尼龍粉末。本發明的製備工藝簡單易行，製備時間周期短，過程易於控制、可重複性好，合成產物的粒度分布均勻、形態規整、呈球形或近球形，粉末導熱性和流動性好，使尼龍粉末在3D列印材料中具有更加廣闊的應用前景。
【專利說明】用於3D列印的尼龍粉末的製備方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及尼龍粉末的製備【技術領域】，尤其是一種用於3D列印的尼龍粉末的制 備方法。
【背景技術】
[0002] 3D列印是一種快速成型技術，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，通過逐層列印的方式來構造物體。尼龍是一種結晶性聚合物，其燒結成型性能 優良，製品強度高、韌性好，非常適用於高分子材料的3D列印。然而，3D列印要求粉末材料 具有球形或者近球形、並且粒徑分布要均勻、粉末導熱性和流動好，才能使其易於加熱溶化 和成型，提高製品的表面光潔度。
[0003] 目前，用於3D列印的尼龍粉末材料的製備方法主要有機械深冷粉碎法、直接聚合 法和溶劑沉澱法。機械深冷粉碎法和乳液聚合法獲得的粉末形態不規則，難於形成球形或 近形顆粒。通過溶劑沉澱法可製得形貌規整、粒子呈球形或近球形的粉末，是目前運用最多 的製備3D列印尼龍粉末的方法。溶劑沉澱法將尼龍材料和溶劑在反應釜中升溫攪拌至原 料完全溶解，然後再慢慢降溫，使溶解的原材料通過結晶在溶劑中沉澱，將溶劑過濾乾燥或 者直接蒸餾獲得粉末。常用的溶劑為醇類，如甲醇、乙醇、乙二醇等，是易燃、易揮發的液體， 其蒸氣與空氣可形成爆炸性混合物。然而，溶劑沉澱法在製備過程中需要將醇類溶劑加熱 至IJ 150°C以上，高溫製備過程反應釜中會形成高壓蒸氣，對過程控制要求高、難度大，粉末生 產周期長，難於實現大批量生產。因此，需要探索和研究3D列印尼龍粉末的新型、有效製備 方法。
【發明內容】
[0004] 有鑑於此，本發明提供一種製備周期短、在製備過程中不會產生高壓蒸汽的用於 3D列印的尼龍粉末的製備方法。
[0005] -種用於3D列印的尼龍粉末的製備方法，其包括如下步驟：
[0006] S1、尼龍改性：將尼龍12基料放入混料機中，在尼龍12基料中噴霧添加助劑，助劑 為溶於有機溶劑的表面活性劑、光吸收劑、增容劑、降粘劑、抗氧劑和導熱粉，將尼龍12基 料和助劑攪拌均勻後烘乾製得改性尼龍基料；
[0007] S2、融熔乳化：將改性尼龍基料、溶劑油和乳化劑加入反應釜，攪拌加熱到180? 260°C使改性尼龍基料溶化成液體，在500?1500轉/分的轉速下攪拌乳化15?30分鐘 形成尼龍高溫乳液；
[0008] S3、固化篩分：將尼龍高溫乳液快速冷卻，形成尼龍混懸液，將尼龍混懸液經過 固-液分離、洗滌、乾燥得球形尼龍粉末，將球形尼龍粉末經分級篩分得到30?ΙΟΟμπι的 用於3D列印的尼龍粉末。
[0009] 本發明提供的基於智能匹配用戶需求的信息推送方法及系統，與現有製備方法相 t匕，本發明具有以下優點：
[0010] 1、通過低溫或常溫條件下，利用高速攪拌對尼龍粉末進行改性處理，使各種助劑 附著於粉末表面，不需要高溫溶煉，改性效果明顯。
[0011] 2、在熔融乳化過程中，通過溶劑油對改性尼龍基料進行包覆，避免氧化，通過加入 乳化劑可以使改性尼龍基料形成可以調控的球形液滴，使固化後的球形尼龍粉末具有更好 的流動性。在熔融乳化過程中不會產生高壓蒸汽。
[0012] 3、在固化篩分過程中，不會慢慢等待降溫，可以快速降溫，縮短了製備周期。
[0013] 本發明製備的用於3D列印的尼龍粉末的球形尼龍粉末的粒徑分布窄，顆粒流動 性及導熱性好，粉末的粒徑分布範圍為30?100 μ m，平均粒徑為57. 6 μ m，粒度分布均勻、 形態規整、導熱性好、流動性好，滿足3D列印的性能要求。製備過程不需要特種高壓設備， 製備工藝簡單，過程易於控制和實施，易於工業化生產。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0014] 圖1是通過本實施例提供的用於3D列印的尼龍粉末的製備方法獲得的電子掃描 顯像圖。
【具體實施方式】
[0015] 本發明實施例的一種用於3D列印的尼龍粉末的製備方法，其包括如下步驟：
[0016] S1、尼龍改性：將尼龍12基料放入混料機中，在尼龍12基料中噴霧添加助劑，助劑 為溶於有機溶劑的表面活性劑、光吸收劑、增容劑、降粘劑、抗氧劑和導熱粉，將尼龍12基 料和助劑攪拌均勻後烘乾製得改性尼龍基料。
[0017] 尼龍12化學俗稱為聚十二內醯胺。利用高速攪拌對尼龍12基料進行改性處理， 使各種助劑附著於粉末表面，不需要高溫溶煉，改性效果明顯。
[0018] 可選地，所述表面活性劑為十二烷基苯磺酸鈉。所述光吸收劑為2-(2-羥基-3， 5-二丁叔基苯基）-5-氯代苯並三唑（英文名為UV327)。所述增容劑為馬來酸酐接枝聚乙 烯（PE-g-MAH)。所述所述降粘劑為白炭墨。所述抗氧劑為四[β-(3,5-二叔丁基4-羥基 苯基）丙酸]季戊四醇酯。所述導熱粉為氧化鋁。
[0019] S2、融熔乳化：將改性尼龍基料、溶劑油和乳化劑加入反應釜，攪拌加熱到180? 260°C使改性尼龍基料溶化成液體，在500?1500轉/分的轉速下攪拌乳化15?30分鐘 形成尼龍高溫乳液。
[0020] 優選地，所述溶劑油為蓖麻油或矽油，所述乳化劑為硬脂酸鋅或石蠟。
[0021] 優選地，所述改性尼龍基料與溶劑油的重量比例為1 :3?1 :10,所述乳化劑與改 性尼龍基料的重量比例為1 :200?3 :100。
[0022] 蓖麻油或矽油對改性尼龍基料進行包覆，避免氧化，硬脂酸鋅或石蠟作為乳化劑， 可以使改性尼龍基料形成可以調控的球形液滴，且硬脂酸鋅或石蠟可使固化後的球形尼龍 粉末具有更好的流動性。
[0023] 此處所述的球形尼龍粉末包括球形以及近似於球形的尼龍粉末。並且在熔融乳化 過程中不會產生高壓蒸汽。
[0024] S3、固化篩分：將尼龍高溫乳液快速冷卻，形成尼龍混懸液，將尼龍混懸液經過 固-液分離、洗滌、乾燥得球形尼龍粉末，將球形尼龍粉末經分級篩分得到30?100 μ m的 用於3D列印的尼龍粉末。合成粉料的顆粒近似為球狀，顆粒間無明顯的團聚現象，顆粒粒 度均勻。
[0025] 製成的用於3D列印的尼龍粉末如圖1所示。本發明製備的用於3D列印的尼龍 粉末的球形尼龍粉末的粒徑分布窄，顆粒流動性及導熱性好，粉末的粒徑分布範圍為30? 100 μ m，平均粒徑為57. 6 μ m，粒度分布均勻、形態規整、導熱性好、流動性好，滿足3D列印 的性能要求。製備過程不需要特種高壓設備，製備工藝簡單，過程易於控制和實施，易於工 業化生產。
[0026] 實施例1 :
[0027] 將尼龍12基料放入混料機中，添加表面活性劑、光吸收劑、增容劑、降粘劑、抗氧 劑和導熱粉，攪拌均勻後烘乾製得改性尼龍基料；將改性尼龍基料、溶劑油和乳化劑加入反 應釜，攪拌加熱到200°C使改性尼龍基料溶化成液體，高速攪拌乳化30min形成尼龍高溫乳 液，轉速為500轉/min ;將尼龍高溫乳液快速冷卻，形成尼龍混懸液，經過固-液分離、洗 滌、乾燥、分級篩分得球形用於3D列印的尼龍粉末，尼龍粉末的平均粒徑為57. 6 μ m。
[0028] 實施例2 :
[0029] 將尼龍12基料放入混料機中，添加表面活性劑、光吸收劑、增容劑、降粘劑、抗氧 劑和導熱粉，攪拌均勻後烘乾製得改性尼龍基料；將改性尼龍基料、溶劑油和乳化劑加入反 應釜，攪拌加熱到180°C使改性尼龍基料溶化成液體，高速攪拌乳化20min形成尼龍高溫乳 液，轉速為1500轉/min ;將尼龍高溫乳液快速冷卻，形成尼龍混懸液，經過固-液分離、洗 滌、乾燥、分級篩分得球形用於3D列印的尼龍粉末，尼龍粉末的平均粒徑為63. 7 μ m。
[0030] 實施例3 :
[0031] 將尼龍12基料放入混料機中，添加表面活性劑、光吸收劑、增容劑、降粘劑、抗氧 劑和導熱粉，攪拌均勻後烘乾製得改性尼龍基料；將改性尼龍基料、溶劑油和乳化劑加入反 應釜，攪拌加熱到260°C使改性尼龍基料溶化成液體，高速攪拌乳化15min形成尼龍高溫乳 液，轉速為800轉/min ;將尼龍高溫乳液快速冷卻，形成尼龍混懸液，經過固-液分離、洗 滌、乾燥、分級篩分得球形用於3D列印的尼龍粉末，尼龍粉末的平均粒徑為52. 4 μ m。
[0032] 實施例4 :
[0033] 將尼龍12基料放入混料機中，添加表面活性劑、光吸收劑、增容劑、降粘劑、抗氧 劑和導熱粉，攪拌均勻後烘乾製得改性尼龍基料；將改性尼龍基料、溶劑油和乳化劑加入反 應釜，攪拌加熱到220°C使改性尼龍基料溶化成液體，高速攪拌乳化25min形成尼龍高溫乳 液，轉速為1000轉/min ;將尼龍高溫乳液快速冷卻，形成尼龍混懸液，經過固-液分離、洗 滌、乾燥、分級篩分得球形用於3D列印的尼龍粉末，尼龍粉末的平均粒徑為59. 3 μ m。
[0034] 實施例5 :
[0035] 將尼龍12基料放入混料機中，添加表面活性劑、光吸收劑、增容劑、降粘劑、抗氧 劑和導熱粉，攪拌均勻後烘乾製得改性尼龍基料；將改性尼龍基料、溶劑油和乳化劑加入反 應釜，攪拌加熱到240°C使改性尼龍基料溶化成液體，高速攪拌乳化20min形成尼龍高溫乳 液，轉速為1300轉/min ;將尼龍高溫乳液快速冷卻，形成尼龍混懸液，經過固-液分離、洗 滌、乾燥、分級篩分得球形用於3D列印的尼龍粉末，尼龍粉末的平均粒徑為49. 5 μ m。
[0036] 可以理解的是，對於本領域的普通技術人員來說，可以根據本發明的技術構思做 出其它各種相應的改變與變形，而所有這些改變與變形都應屬於本發明權利要求的保護範 圍。
【權利要求】
1. 一種用於3D列印的尼龍粉末的製備方法，其特徵在於，其包括如下步驟： 51、 尼龍改性：將尼龍12基料放入混料機中，在尼龍12基料中噴霧添加助劑，助劑為溶 於有機溶劑的表面活性劑、光吸收劑、增容劑、降粘劑、抗氧劑和導熱粉，將尼龍12基料和 助劑攪拌均勻後烘乾製得改性尼龍基料； 52、 融熔乳化：將改性尼龍基料、溶劑油和乳化劑加入反應釜，攪拌加熱到180?260°C 使改性尼龍基料溶化成液體，在500?1500轉/分的轉速下攪拌乳化15?30分鐘形成尼 龍高溫乳液； 53、 固化篩分：將尼龍高溫乳液快速冷卻，形成尼龍混懸液，將尼龍混懸液經過固-液 分離、洗滌、乾燥得球形尼龍粉末，將球形尼龍粉末經分級篩分得到30?100 μ m的用於3D 列印的尼龍粉末。
2. 如權利要求1所述的用於3D列印的尼龍粉末的製備方法，其特徵在於，所述溶劑油 為蓖麻油或矽油。
3. 如權利要求1所述的用於3D列印的尼龍粉末的製備方法，其特徵在於，所述乳化劑 為硬脂酸鋅或石錯。
4. 如權利要求1所述的用於3D列印的尼龍粉末的製備方法，其特徵在於，所述表面活 性劑為十二烷基苯磺酸鈉。
5. 如權利要求1所述的用於3D列印的尼龍粉末的製備方法，其特徵在於，所述光吸收 劑為2- (2-羥基-3, 5-二丁叔基苯基）-5-氯代苯並三唑。
6. 如權利要求1所述的用於3D列印的尼龍粉末的製備方法，其特徵在於，所述增容劑 為馬來酸酐接枝聚乙烯。
7. 如權利要求1所述的用於3D列印的尼龍粉末的製備方法，其特徵在於，所述所述降 粘劑為白炭墨。
8. 如權利要求1所述的用於3D列印的尼龍粉末的製備方法，其特徵在於，所述抗氧劑 為四[β _(3, 5-二叔丁基4-羥基苯基）丙酸]季戊四醇酯。
9. 如權利要求1所述的用於3D列印的尼龍粉末的製備方法，其特徵在於，所述導熱粉 為氧化錯。
【文檔編號】C08K5/3475GK104194326SQ201410399560
【公開日】2014年12月10日 申請日期:2014年8月14日 優先權日:2014年8月14日
【發明者】彭凡, 李娜, 胡霞, 李玲, 彭良瑩, 沈國春 申請人:武漢勵合化學新材料有限公司