一種3D列印用PA-12木塑複合材料粉末及其製備方法與流程
2023-12-12 21:23:17 2
本發明屬於sls3d列印
技術領域：
，尤其是涉及一種選擇性雷射燒結3d列印用pa-12木塑複合材料粉末及其製備方法。
背景技術：
：選擇性雷射燒結(selectivelasersintering，簡稱sls)快速成型技術是利用粉末材料在雷射照射下燒結的原理，在計算機控制下層層堆積成型。利用該技術幾乎可以成型任意幾何形狀的製件，包括工業生產中所需要的各種複雜形狀的模具等；該技術可應用的材料範圍非常寬，包括高分子、陶瓷、金屬及各種複合材料等。3d印表機可以製造的物品很多，如飛機、手槍，再如食物、人體器官、兒童玩具等。3d列印技術是最近20年來世界製造
技術領域：
的一次重大突破，是機械工程、計算機技術、數控技術、材料科學等多學科技術的集成。其中，3d列印技術中最難最核心的技術是列印材料的開發，因此開發更為多樣多功能的3d列印材料成為未來研究與應用的熱點與關鍵。目前的3d列印材料多使用純塑料，塑料感強，親和性差。其中，在尼龍材料中，由於pa-12具有極低的吸溼率、優良的機械強度、耐磨、減摩及良好的耐腐性能及加工性等，在3d列印新產品的研製開發、模具製造、小批量產品的生產等方面具有廣闊前景。現有的相關pa-12材料的3d列印技術主要是基於選擇性雷射燒結方面，選擇性雷射燒結技術(sls)是採用紅外雷射燒結粉末材料成型的一種快速成型技術。該技術可將固體粉末材料直接成型為三維實體零件，不受成型零件形狀複雜程度的限制，不需任何工裝模具。在新產品的研製開發、模具製造、小批量產品的生產等方面均有廣闊前景，國外已有大量的應用實例。然而，由於pa-12的收縮率較大，成型過程中易產生翹曲變形；對於性能要求高的功能件，pa-12在強度、模量、熱變形溫度等方面還有待於進一步提高。因此，有必要提供對現有的pa-12複合材料進行進一步的改進，以解決上述問題。技術實現要素：針對以上技術問題，本發明設計開發了一種選擇性雷射燒結3d列印用pa-12木塑複合材料粉末及其製備方法，通過對pa-12尼龍材料的改進，使得列印出來的物品具有低成本的優勢，同時，有效的提高了材料的力學性能，降低了材料的收縮率，減小列印時產生的翹曲。為達到上述目的，本發明提供如下技術方案：一種選擇性雷射燒結3d列印用pa-12木塑複合材料粉末，由下述重量份的原料製得：木粉250~350份，pa-12尼龍材料650~750份，偶聯劑2~5份，光吸收劑0~15份，流動助劑0~10份，抗氧劑5~10份，黑色母0~20份。作為優選，所述3d列印金屬pa-12複合材料的最佳組成為：木粉250份，pa-12尼龍材料750份，偶聯劑3份，流動助劑5份，抗氧劑8份，黑色母20份。上述3d列印金屬pa-12複合材料的製備方法，包括以下具體步驟：步驟1：準備木粉、pa-12尼龍材料、偶聯劑、光吸收劑、流動助劑和抗氧劑，將各原料烘乾備用，使各原料含水率小於0.05%；步驟2：按照重量份稱量木粉250~350份，pa-12尼龍材料650~750份，偶聯劑2~5份，光吸收劑0~15份，流動助劑0~10份，抗氧劑5~10份，黑色母0~20份；步驟3：將步驟2稱量的木粉加入高混機，待溫度升至90℃，加入步驟2稱重的偶聯劑繼續混合10分鐘，之後加入步驟2稱量的pa-12尼龍材料、抗氧劑、黑色母繼續混合120分鐘，溫度保持在150℃；步驟4：將步驟3中得到的混合料用雙螺杆擠出機造粒，雙螺杆擠出機螺杆直徑為75mm，長徑比45：1，擠出機溫度依次設定為：一區165~175℃，二區175~185℃，三區185~195℃，四區195~205℃，五區205~215℃，六區215~225℃，七區225~235℃，八區235~245℃，九區245~255℃，機頭溫度245~255℃；步驟5：用深冷粉碎的方法得到pa-12木塑複合材料粉末：首先將即粒料在液氮中低溫冷凍至-70℃以下，使之實現脆化易粉碎狀態，再將冷凍好的pa-12材料投入低溫粉碎機腔體內，通過葉輪高速旋轉進行粉碎加工；步驟6：將步驟5得到的pa-12木塑複合材料粉末由氣流篩分機進行分級並收集，選擇粒度在200~400目範圍內的pa-12粉末，將沒有達到細度要求的粗大物料返回料倉繼續粉碎；本發明的有益效果為：1、本發明的選擇性雷射燒結3d列印用pa-12木塑複合材料，通過在pa-12尼龍材料中加入木粉，並加入偶聯劑、流動助劑、抗氧劑、黑色母進行合理配比，使3d列印出來的製品具有低成本的優點，同時有效的提高了材料的力學性能，降低了材料的收縮率，減小列印時產生的翹曲。2、本發明的複合材料在製備時，各步驟是針對選擇性雷射燒結3d列印用pa-12木塑複合材料進行優化的，所製作的複合材料是在採用木粉對pa-12尼龍材料進行配比後，針對選擇性雷射燒結3d列印用pa-12木塑複合材料加工中的溫度、材料目數、各材料添加次序以及雙螺杆擠出機的剪切作用對複合材料的進一步混合作用等工藝參數的整體配合進行改進。得到的具有低成本、低收縮率和高強度的選擇性雷射燒結3d列印用pa-12木塑複合材料。具體實施方式下面將結合本發明實施例，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基於本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬於本發明保護的範圍。實施例1一種選擇性雷射燒結3d列印用pa-12木塑複合材料，由下述重量份的原料製得：木粉250份，pa-12尼龍材料750份，偶聯劑3份，流動助劑5份，抗氧劑8份，黑色母20份；其具體的製備方法步驟為：步驟1：準備木粉、pa-12尼龍材料、流動助劑、抗氧劑、黑色母，將各原料烘乾備用，使各原料含水率小於0.05%；步驟2：按照重量份稱量木粉250份，pa-12尼龍材料250份，偶聯劑3，流動助劑5份，抗氧劑8份，黑色母20份；步驟3：將步驟2稱量的木粉加入高混機，待溫度升至90℃，加入步驟2稱重的偶聯劑繼續混合10分鐘，之後加入步驟2稱量的pa-12尼龍材料、抗氧劑、黑色母繼續混合120分鐘，溫度保持在150℃；步驟4：將步驟3中得到的混合料用雙螺杆擠出機造粒，雙螺杆擠出機螺杆直徑為75mm，長徑比45：1，擠出機溫度依次設定為：一區170℃，二區180℃，三區190℃，四區205℃，五區215℃，六區225℃，七區235℃，八區240℃，九區245℃，機頭溫度240℃；步驟5：用深冷粉碎的方法得到pa-12木塑複合材料粉末：首先將即粒料在液氮中低溫冷凍至-70℃以下，使之實現脆化易粉碎狀態，再將冷凍好的pa-12材料投入低溫粉碎機腔體內，通過葉輪高速旋轉進行粉碎加工；步驟6：將步驟5得到的pa-12木塑複合材料粉末由氣流篩分機進行分級並收集，選擇粒度在200~400目範圍內的pa-12粉末，將沒有達到細度要求的粗大物料返回料倉繼續粉碎；實施例2一種選擇性雷射燒結3d列印用pa-12木塑複合材料，由下述重量份的原料製得：木粉300份，pa-12尼龍材料700份，偶聯劑3份，流動助劑5份，抗氧劑8份，黑色母20份；其具體的製備方法步驟為：步驟1：準備木粉、pa-12尼龍材料、流動助劑、抗氧劑、黑色母，將各原料烘乾備用，使各原料含水率小於0.05%；步驟2：按照重量份稱量木粉250份，pa-12尼龍材料250份，偶聯劑3，流動助劑5份，抗氧劑8份，黑色母20份；步驟3：將步驟2稱量的木粉加入高混機，待溫度升至90℃，加入步驟2稱重的偶聯劑繼續混合10分鐘，之後加入步驟2稱量的pa-12尼龍材料、抗氧劑、黑色母繼續混合120分鐘，溫度保持在150℃；步驟4：將步驟3中得到的混合料用雙螺杆擠出機造粒，雙螺杆擠出機螺杆直徑為75mm，長徑比45：1，擠出機溫度依次設定為：一區170℃，二區180℃，三區190℃，四區205℃，五區215℃，六區225℃，七區235℃，八區240℃，九區245℃，機頭溫度240℃；步驟5：用深冷粉碎的方法得到pa-12木塑複合材料粉末：首先將即粒料在液氮中低溫冷凍至-70℃以下，使之實現脆化易粉碎狀態，再將冷凍好的pa-12材料投入低溫粉碎機腔體內，通過葉輪高速旋轉進行粉碎加工；步驟6：將步驟5得到的pa-12木塑複合材料粉末由氣流篩分機進行分級並收集，選擇粒度在200~400目範圍內的pa-12粉末，將沒有達到細度要求的粗大物料返回料倉繼續粉碎；實施例3一種選擇性雷射燒結3d列印用pa-12木塑複合材料，由下述重量份的原料製得：木粉330份，pa-12尼龍材料670份，偶聯劑3份，流動助劑5份，抗氧劑8份，光吸收劑10份；其具體的製備方法步驟為：步驟1：準備木粉、pa-12尼龍材料、流動助劑、抗氧劑、光吸收劑，將各原料烘乾備用，使各原料含水率小於0.05%；步驟2：按照重量份稱量木粉250份，pa-12尼龍材料250份，偶聯劑3，流動助劑5份，抗氧劑8份，光吸收劑10份；步驟3：將步驟2稱量的木粉加入高混機，待溫度升至90℃，加入步驟2稱重的偶聯劑繼續混合10分鐘，之後加入步驟2稱量的pa-12尼龍材料、抗氧劑混合120分鐘，溫度保持在150℃；步驟4：將步驟3中得到的混合料用雙螺杆擠出機造粒，雙螺杆擠出機螺杆直徑為75mm，長徑比45：1，擠出機溫度依次設定為：一區170℃，二區180℃，三區190℃，四區205℃，五區215℃，六區225℃，七區235℃，八區240℃，九區245℃，機頭溫度240℃；步驟5：用深冷粉碎的方法得到pa-12木塑複合材料粉末：首先將即粒料在液氮中低溫冷凍至-70℃以下，使之實現脆化易粉碎狀態，再將冷凍好的pa-12材料投入低溫粉碎機腔體內，通過葉輪高速旋轉進行粉碎加工；步驟6：將步驟5得到的pa-12木塑複合材料粉末由氣流篩分機進行分級並收集，選擇粒度在200~400目範圍內的pa-12粉末，將沒有達到細度要求的粗大物料返回料倉繼續粉碎；步驟7：將步驟6得到的pa-12木塑複合材料粉末、光吸收劑投料入高混機中高速混合，即可到可用於選擇性雷射燒結3d列印用pa-12木塑複合材料。在本實施例中進一步對複合材料種的製備過程進行優化改進，並在製備過程中對於其中的各工藝步驟和參數進行創造性選擇，使其充分配比混合，因此，實施例3中製成的複合材料在性能上比有效的提高了材料的力學性能，降低了材料的收縮率，減小列印時產生的翹曲。效果分析抗彎曲強度（mpa）抗拉伸強度(mpa)常規pa124.721.9實施例18.721.9實施例212.226.2實施例318.524.0本發明的選擇性雷射燒結3d列印用pa-12木塑複合材料，通過在pa-12尼龍材料中加入木粉，並加入流動助劑、抗氧劑、光吸收劑進行合理配比，使3d列印出來的物品具有低成本的特點，並有效的提高了材料的力學性能，降低了材料的收縮率，減小列印時產生的翹曲。同時，本發明的複合材料在製備時，各步驟是針對3d列印pa-12木塑複合材料進行優化的，所製作的複合材料是在採用木粉對pa-12尼龍材料進行配比後，針對3d列印pa-12木塑複合材料加工工藝中的溫度、材料目數、各材料添加次序以及雙螺杆擠出機的剪切作用對複合材料的進一步混合作用等工藝參數的整體配合進行改進，得到的具有低成本、高拉伸強度、高彎曲強度的選擇性雷射燒結3d列印用pa-12木塑複合材料。最終，以上實施例僅用以說明本發明的技術方案而非限制，儘管通過上述實施例已經對本發明進行了詳細的描述，但本領域技術人員應當理解，可以在形式上和細節上對其作出各種各樣的改變，而不偏離本發明權利要求書所限定的範圍。當前第1頁12