一種3D列印用低翹曲ABS材料及其製備方法與流程

2023-05-17 02:30:31

本發明涉及一種3d列印材料，尤其涉及一種3d列印用低翹曲abs材料及其製備方法。

背景技術：

3d列印(增材製造)技術是第三次工業革命最具代表性的技術之一，將推動整個社會的產業變革。目前，熔融沉積成型(fdm)3d列印技術是最普及的3d列印技術，但3d列印材料的開發限制了相關產業的發展。fdm所使用的原料通常為熱塑性高分子材料，包括丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(abs)、聚乳酸(pla)、聚醯胺(pa)、聚己內酯(pcl)等，在樣板製作、模具製造、生物醫用材料製備以及學校教育等方面均有廣泛的應用。

abs是一種廣泛應用的高分子聚合物，其中a代表丙烯腈，提供耐化學性和抗衝擊性，b代表丁二烯，提供韌性和抗衝擊性，s代表苯乙烯，賦予剛性和易加工性；其結構為聚丁二烯橡膠與苯乙烯-丙烯腈(san)樹脂的接枝共聚物，同時具有橡膠分散相和基體樹脂連續相的二相結構。由於abs具有耐熱、耐低溫、抗衝擊、製品尺寸穩定、表面光澤性好、易著色等優點，因而成為3d列印的常用原料。但是一般abs材料列印翹曲嚴重，限制了其在較大尺寸製件上的應用，所以這一問題需要解決。

中國專利cn105733169a公開了一種低翹曲abs專用3d列印料的製備方法，其由abs與sio2無機粉體共混所製成，但是其sio2無機粉體處理過程繁瑣冗長，且實際製備的是低翹曲pa6專用3d列印料。

中國專利cn105482355a公開了一種用於3d列印abs材料的增強增韌劑及由其製備的abs複合材料的製備方法及應用，該增強增韌劑由矽烷偶聯劑改性的埃洛石納米管和sbs增韌劑組成，該材料在強度、韌性、流動性、固化速率以及耐老化性、產品表面光澤度高方面有改善，但是在材料的翹曲性方面未提及，且其本身不是針對低翹曲abs材料而製備的。

目前，abs材料由於列印穩定性差、列印極易翹曲導致無法列印較大尺寸製件等問題阻礙了abs3d列印材料的應用，所以abs3d列印材料翹曲問題亟待進一步解決。

技術實現要素：

本發明的目的是克服現有技術的不足，提供一種3d列印用低翹曲abs材料及其製備方法，以解決abs3d列印材料的無法列印、列印穩定性差、列印極易翹曲導致無法列印較大尺寸製件的問題。

為了實現上述發明目的，本發明採用如下技術方案：

一種3d列印用低翹曲abs材料，由如下重量份數的組分組成：

所述pb-g-san共聚物的pb橡膠含量為60％，橡膠粒徑約為300nm，苯乙烯/丙烯腈＝1/3質量比。

所述san樹脂的an含量為23.7％，數均相對分子質量(mn)為49400，重均相對分子質量(mw)為148000，mw/mn為3，本體聚合生產。

控制abs的收縮率，可以改善列印時發生的翹曲；控制abs的重均分子量和分子量分布，能使其實現3d列印性能；控制abs的熔融指數，提高其加工和列印穩定性。所述的3d列印用低翹曲abs材料，其特徵在於：

所述防翹曲填料為滑石粉、碳酸鈣、硫酸鈣、高嶺土、玻璃微珠中的至少一種；所述防翹曲填料的粒徑為0.1μm-50μm。

所述偶聯劑為馬來酸酐接枝物、矽烷偶聯劑、鈦酸酯偶聯劑、鋁酸酯偶聯劑中的至少一種。

所述抗氧劑為受阻酚類、受阻胺類、亞磷酸酯類、硫酸酯類中的至少一種。抗氧劑用於提高材料的耐熱性能。

所述潤滑劑為蠟類、矽酮類、醯胺類、硬脂酸類中的至少一種。潤滑劑主要起分散防翹曲填料和對材料的內外潤滑性能進行改善的作用。

所述抗紫外劑為水楊酸酯類、苯酮類、苯並三唑類、取代丙烯腈類、三嗪類、受阻胺類中的至少一種。抗紫外劑能提高材料的耐候性和耐久性。

上述3d列印用低翹曲abs材料的製備方法，具體步驟如下：

步驟1：按3d列印用低翹曲abs材料及其製備方法的組分配比稱取各組分原料，將各組分機械混合均勻；

步驟2：將混合好的物料通過雙螺杆擠出機擠出，經常溫冷卻、風乾、切粒，製成改性abs粒料；

步驟3：將改性abs粒料通過3d列印材料擠出機擠出，經高溫恆溫冷卻、中溫恆溫冷卻、常溫冷卻、風乾、拉條、繞卷，製成3d列印用低翹曲abs材料。

在步驟2中，雙螺杆擠出機的加工溫度為210℃-230℃。

在步驟3中，3d列印材料擠出機的加工溫度為210℃-230℃，高溫恆溫冷卻溫度為50℃-70℃，中溫恆溫冷卻為20℃-50℃。

與現有技術相比，本發明具有以下有益效果：本發明的3d列印用低翹曲abs材料嚴格控制abs的收縮率、重均分子量、分子量分布、熔融指數，實現了abs的列印，提高了abs的列印穩定性，同時在一定程度上控制列印時的翹曲。

具體實施方式

列印翹曲度測試：列印平板模型，測量其列印長寬高尺寸分別為100mm*100mm*10mm平板模型時的翹曲度，其中，翹曲度＝翹曲高度×100％/對角線長。

下文中的重量份可以表示本領域常規的單位計量，如千克、克等，也可以表示的是各組分之間的比例，如質量或重量比等。

以下結合具體優選實施例對上述3d列印用低翹曲abs材料及其製備方法及其製備工藝進行詳細闡述。下述各實施例中3d列印用低翹曲abs材料及其製備方法所含的組分均在上文所述3d列印用低翹曲abs材料及其製備方法的種類和含量範圍內選用。

實施例1：

步驟1：稱取各組分原料，將pb-g-san共聚物5份、san樹脂45份、玻璃微珠5份、矽烷偶聯劑0.5份、抗氧劑1680.3份、硬脂酸鎂1份、滑石粉3份機械混合均勻；

步驟2：將混合好的物料通過雙螺杆擠出機擠出，加工溫度為220℃，經常溫冷卻、風乾、切粒，製成改性abs粒料；

步驟3：將改性abs粒料通過3d列印材料擠出機擠出，加工溫度為210℃，經50℃高溫恆溫冷卻、20℃中溫恆溫冷卻、常溫冷卻、風乾、拉條、繞卷，製成3d列印用低翹曲abs材料及其製備方法。

實施例2：

步驟1：稱取各組分原料，將pb-g-san共聚物10份、san樹脂40份、玻璃微珠5份、矽烷偶聯劑0.5份、抗氧劑10100.3份、硬脂酸鈣1份、滑石粉3份、抗紫外劑9440.5份、鈦白粉1份機械混合均勻；

步驟2：將混合好的物料通過雙螺杆擠出機擠出，加工溫度為220℃，經常溫冷卻、風乾、切粒，製成改性abs粒料；

步驟3：將改性abs粒料通過3d列印材料擠出機擠出，加工溫度為210℃，經70℃高溫恆溫冷卻、50℃中溫恆溫冷卻、常溫冷卻、風乾、拉條、繞卷，製成3d列印用低翹曲abs材料及其製備方法。

實施例3：

步驟1：稱取各組分原料，將將pb-g-san共聚物15份、san樹脂35份、玻璃微珠5份、矽烷偶聯劑0.5份、抗氧劑10100.1份、抗氧劑1680.2份、ebs0.1份、硬脂酸鈣0.1份、滑石粉3份、抗紫外劑v7030.1份機械混合均勻；

步驟2：將混合好的物料通過雙螺杆擠出機擠出，加工溫度為210℃，經常溫冷卻、風乾、切粒，製成改性abs粒料；

步驟3：將改性abs粒料通過3d列印材料擠出機擠出，加工溫度為210℃，經50℃高溫恆溫冷卻、20℃中溫恆溫冷卻、常溫冷卻、風乾、拉條、繞卷，製成3d列印用低翹曲abs材料及其製備方法。

實施例4：

步驟1：稱取各組分原料，將pb-g-san共聚物20份、san樹脂30份、玻璃微珠5份、矽烷偶聯劑0.5份、抗氧劑10100.1份、抗氧劑1680.2份、ebs0.1份、硬脂酸鈣0.1份、滑石粉3份機械混合均勻；

步驟2：將混合好的物料通過雙螺杆擠出機擠出，加工溫度為210℃，經常溫冷卻、風乾、切粒，製成改性abs粒料；

步驟3：將改性abs粒料通過3d列印材料擠出機擠出，加工溫度為210℃，經50℃高溫恆溫冷卻、30℃中溫恆溫冷卻、常溫冷卻、風乾、拉條、繞卷，製成3d列印用低翹曲abs材料及其製備方法。

實施例5：

步驟1：稱取各組分原料，將pb-g-san共聚物25份、san樹脂25份、玻璃微珠5份、矽烷偶聯劑0.5份、抗氧劑10100.1份、抗氧劑1680.2份、ebs0.1份、硬脂酸鈣0.1份、滑石粉3份機械混合均勻；

步驟2：將混合好的物料通過雙螺杆擠出機擠出，加工溫度為220℃，經常溫冷卻、風乾、切粒，製成改性abs粒料；

步驟3：將改性abs粒料通過3d列印材料擠出機擠出，加工溫度為210℃，經50℃高溫恆溫冷卻、20℃中溫恆溫冷卻、常溫冷卻、風乾、拉條、繞卷，製成3d列印用低翹曲abs材料。

對比例1：

將奇美abspa-757粒料通過3d列印材料擠出機擠出，加工溫度為210℃，經50℃高溫恆溫冷卻、20℃中溫恆溫冷卻、常溫冷卻、風乾、拉條、繞卷，製成3d列印用abs材料。

相關性能測試：

將上述實施例1-5和對比例1提供的加工特點和產品性能如表1所示。

以上是對本發明實施例所提供的3d列印用低翹曲abs材料及其製備方法及其製備工藝進行了詳細介紹。本文中應用了具體實施例對本發明的原理及實施方式進行了闡述，實施例的說明只是用於幫助理解本發明的方法及其核心思想，以上所述僅為本發明的較佳實施例而已，並不用以限制本發明，凡在本發明的精神和原則之內所作的任何修改、等同替換和改進等，均應包含在本發明的保護範圍之內。

表1實施例和對比例對比