聚醚醚酮‑羥基磷灰石3D列印粉末的球化方法與流程
2024-04-10 15:43:05
本發明涉及聚醚醚酮-羥基磷灰石的後處理，具體地，涉及聚醚醚酮-羥基磷灰石3D列印粉末的球化方法。
背景技術：
3D列印材料是3D列印技術發展的重要物質基礎，在某種程度上，材料的發展是決定著3D列印能否有得到更廣泛的應用的決定性因素。目前，3D列印材料主要包括工程塑料、光敏樹脂、橡膠類材料、金屬材料和陶瓷材料。
工程塑料指的是被用作工業零件或外殼材料的工業用塑料，其要求是具有優異的強度、耐衝擊性、耐熱性、硬度以及抗老化性能，常見的有ASA塑料、PC塑料、聚醚醚酮-羥基磷灰石(Peek-HA)、龍等。3D列印過程中，由於工程塑料的熔點較低，雷射便可有效地將列印粉末熔融、固化進行製得列印製品。其中，雷射燒結的過程中，熔融的效果主要取決於列印粉末的反光率，然而反光率有取決於列印粉末的球形度，即球形度越接近於1，其雷射熔融的效果越好。但是，現有的工程塑料的球形度並不是十分理想，進而直接影響了雷射熔融的效果。
技術實現要素：
本發明的目的是提供一種聚醚醚酮-羥基磷灰石3D列印粉末的球化方法，通過該方法球化的聚醚醚酮-羥基磷灰石3D列印粉末具有優異的球形度，進而有效地降低了其反光率。
為了實現上述目的，本發明提供了一種聚醚醚酮-羥基磷灰石3D列印粉末的球化方法，包括：
1)將聚醚醚酮-羥基磷灰石(Peek-HA)進行機械研磨以製得第一Peek-HA粉末；
2)將第一Peek-HA粉末置於盛有流體的迴旋裝置中，接著啟動迴旋裝置以使得流體流動衝刷第一Peek-HA粉末，然後過濾取濾餅以製得第二Peek-HA粉末；
3)將第二Peek-HA粉末分散於矽烷偶聯劑中，接著乾燥以製得聚醚醚酮-羥基磷灰石3D列印粉末。
在上述技術方案中，本發明依次通過機械研磨、流體衝刷、矽烷偶聯劑的包覆這三個工序之間的協同效應使得最終製得的聚醚醚酮-羥基磷灰石3D列印粉末具有優異的球形度，進而有效地降低了其反光率。
本發明的其他特徵和優點將在隨後的具體實施方式部分予以詳細說明。
具體實施方式
以下對本發明的具體實施方式進行詳細說明。應當理解的是，此處所描述的具體實施方式僅用於說明和解釋本發明，並不用於限制本發明。
本發明提供了一種聚醚醚酮-羥基磷灰石3D列印粉末的球化方法，包括：
1)將聚醚醚酮-羥基磷灰石(Peek-HA)進行機械研磨以製得第一Peek-HA粉末；
2)將第一Peek-HA粉末置於盛有流體的迴旋裝置中，接著啟動迴旋裝置以使得流體流動衝刷第一Peek-HA粉末，然後過濾取濾餅以製得第二Peek-HA粉末；
3)將第二Peek-HA粉末分散於矽烷偶聯劑中，接著乾燥以製得聚醚醚酮-羥基磷灰石3D列印粉末。
在本發明的步驟1)中，機械研磨的具體方式以及條件可以在寬的範圍內選擇，但是為了進一步提高聚醚醚酮-羥基磷灰石3D列印粉末的球形度進而降低其反光率，優選地，在步驟1)中，機械研磨採用球磨的方式進行，並球磨至少滿足以下條件：大球與小球的質量比為2：1.1-1.4，磨球與物料的質量比為10：2-2.3，轉速為600-1200rpm，球磨時間為25-35min。
在本發明的步驟2)中，在述迴旋裝置啟動的情況下，迴旋裝置的具體工作條件可以在寬的範圍內選擇，但是為了進一步提高聚醚醚酮-羥基磷灰石3D列印粉末的球形度進而降低其反光率，優選地，在步驟2)中，在述迴旋裝置啟動的情況下，流體至少滿足以下條件：流動速率為90-105m/s，衝刷時間為6-8h。
在本發明的步驟2)中，流體的具體種類可以在寬的範圍內選擇，但是為了考慮到成本，優選地，在步驟2)中，流體選自水、乙醇、氯仿和四氯化碳中的一種或多種。
在本發明的步驟2)中，流體的用量可以在寬的範圍內選擇，但是為了進一步提高聚醚醚酮-羥基磷灰石3D列印粉末的球形度進而降低其反光率，優選地，在步驟2)中，相對於100重量份的第一Peek-HA粉末，流體的用量為5000-7000重量份。
在本發明的步驟3)中，矽烷偶聯劑的用量可以在寬的範圍內選擇，但是為了進一步提高聚醚醚酮-羥基磷灰石3D列印粉末的球形度進而降低其反光率，優選地，在步驟3)中，相對於100重量份的第二Peek-HA粉末，矽烷偶聯劑的用量為2.5-4重量份。
在本發明的步驟3)中，矽烷偶聯劑的種類可以在寬的範圍內選擇，但是為了進一步提高聚醚醚酮-羥基磷灰石3D列印粉末的球形度進而降低其反光率，優選地，在步驟3)中，矽烷偶聯劑選自牌號KH550、KH560和KH570的矽烷偶聯劑中一種或多種。
在本發明的步驟3)中，乾燥的具體條件可以在寬的範圍內選擇，但是為了進一步提高聚醚醚酮-羥基磷灰石3D列印粉末的球形度進而降低其反光率，優選地，在步驟3)中，乾燥至少滿足以下條件：乾燥溫度為115-125℃，乾燥時間為3-6h。
在本發明的步驟3)中，分散的具體條件以及方式可以在寬的範圍內選擇，但是為了進一步提高聚醚醚酮-羥基磷灰石3D列印粉末的球形度進而降低其反光率，優選地，在步驟3)中，分散採用超聲震蕩的方式進行，並且超聲震蕩滿足以下條件：超聲頻率為40-80KHz，超聲時間為40-60min。
以下將通過實施例對本發明進行詳細描述。
實施例1
1)將聚醚醚酮-羥基磷灰石進行機械研磨(磨球分為大小兩種，大球與小球的質量比為2：1.2，磨球與物料的質量比為10：2.2，轉速為1000rpm，球磨時間為30min)以製得第一Peek-HA粉末；
2)將第一Peek-HA粉末置於盛有流體(流體為水，第一Peek-HA粉末與流體的重量比為100：6000)的迴旋裝置中，接著啟動迴旋裝置以使得流體以95m/s的速率流動衝刷第一Peek-HA粉末7h，然後過濾取濾餅以製得第二Peek-HA粉末；
3)將第二Peek-HA粉末通過50KHz的超聲波超聲震蕩50min使其分散於矽烷偶聯劑(牌號為KH550，第二Peek-HA粉末與矽烷偶聯劑的重量比為100：3)中，接著於120℃下乾燥4h以製得聚醚醚酮-羥基磷灰石3D列印粉末A1。
實施例2
1)將聚醚醚酮-羥基磷灰石進行機械研磨(磨球分為大小兩種，大球與小球的質量比為2：1.1，磨球與物料的質量比為10：2，轉速為600rpm，球磨時間為25min)以製得第一Peek-HA粉末；
2)將第一Peek-HA粉末置於盛有流體(流體為氯仿，第一Peek-HA粉末與流體的重量比為100：5000)的迴旋裝置中，接著啟動迴旋裝置以使得流體以90m/s的速率流動衝刷第一Peek-HA粉末6h，然後過濾取濾餅以製得第二Peek-HA粉末；
3)將第二Peek-HA粉末通過40KHz的超聲波超聲震蕩40min使其分散於矽烷偶聯劑(牌號為KH560，第二Peek-HA粉末與矽烷偶聯劑的重量比為100：2.5)中，接著於115℃下乾燥3h以製得聚醚醚酮-羥基磷灰石3D列印粉末A2。
實施例3
1)將聚醚醚酮-羥基磷灰石進行機械研磨(磨球分為大小兩種，大球與小球的質量比為2：1.4，磨球與物料的質量比為10：2.3，轉速為1200rpm，球磨時間為35min)以製得第一Peek-HA粉末；
2)將第一Peek-HA粉末置於盛有流體(流體為乙醇，第一Peek-HA粉末與流體的重量比為100：7000)的迴旋裝置中，接著啟動迴旋裝置以使得流體以105m/s的速率流動衝刷第一Peek-HA粉末8h，然後過濾取濾餅以製得第二Peek-HA粉末；
3)將第二Peek-HA粉末通過80KHz的超聲波超聲震蕩60min使其分散於矽烷偶聯劑(牌號為KH570，第二Peek-HA粉末與矽烷偶聯劑的重量比為100：4)中，接著於125℃下乾燥6h以製得聚醚醚酮-羥基磷灰石3D列印粉末A3。
對比例1
按照實施例1的方法進行製得聚醚醚酮-羥基磷灰石3D列印粉末B1，所不同的是，未進行步驟2)的處理。
對比例2
按照實施例1的方法進行製得聚醚醚酮-羥基磷灰石3D列印粉末B2，所不同的是，未進行步驟3)中矽烷偶聯劑的處包覆處理。
檢測例1
抽取上述聚醚醚酮-羥基磷灰石3D列印粉末以及第一Peek-HA粉末1mg，然後通過檢測統計聚醚醚酮-羥基磷灰石3D列印粉末的平均球形度，具體結果見表1。
表1
通過上述實施例、對比例和檢測例可知，本發明通過通過機械研磨、流體衝刷、矽烷偶聯劑的包覆這三個工序之間的協同效應能夠有效地提高聚醚醚酮-羥基磷灰石3D列印粉末的球形度。
以上詳細描述了本發明的優選實施方式，但是，本發明並不限於上述實施方式中的具體細節，在本發明的技術構思範圍內，可以對本發明的技術方案進行多種簡單變型，這些簡單變型均屬於本發明的保護範圍。
另外需要說明的是，在上述具體實施方式中所描述的各個具體技術特徵，在不矛盾的情況下，可以通過任何合適的方式進行組合，為了避免不必要的重複，本發明對各種可能的組合方式不再另行說明。
此外，本發明的各種不同的實施方式之間也可以進行任意組合，只要其不違背本發明的思想，其同樣應當視為本發明所公開的內容。