一種用於雷射燒結成型的非晶高分子複合材料及其製備方法與流程
2023-11-02 20:36:32 1
本發明屬於雷射燒結快速成型領域，具體涉及一種用於雷射燒結成型的非晶高分子複合材料及其製備方法。
背景技術：
：雷射燒結成型技術是一種利用可控雷射束將粉末材料進行燒結，並通過不同的截面製備具有一定厚度三維製件的快速成型技術。雷射燒結成型技術的優點在於可採用多種材料，可以講多種粉末材料根據需求製備為不同結構的製件；產品精度高，公差可控範圍可以達到0.05-2.5mm；無需支撐結構，成型過程中的懸空層面可直接燒結成型，省去了繁瑣的後處理過程。雷射燒結成型技術常用的高分子材料原料，常存在製件強度低、耐熱性差以及尺寸穩定性差等不足，且一般材料需要比較複雜的輔助工藝，難以在保證製品精度的同時提高產品的生產效率。技術實現要素：本發明的目的在於改善雷射燒結成型技術常用高分子材料原料的不足，提供一種具有機械強度高、尺寸穩定性及阻燃性好等特點的改性樹脂材料。本發明無需輔助工藝，可大提高生產效率。此外材料製備工藝簡單，可直接應用和推廣於雷射燒結成型製造
技術領域：
，製備具有複雜結構的部件。為實現上述目的，本發明採用以下技術方案：一種用於雷射燒結成型的非晶高分子複合材料，由以下重量份組分製備而成：樹脂基體100份，透明粉5～30份，偶聯劑0.5～4.5份，抗氧劑0.5～4.5份，熱穩定劑0.5～5份，潤滑劑0.5～5份。所述的樹脂基體為聚碳酸酯樹脂（PC）或丙烯腈-丁二烯-苯乙烯樹脂（ABS）。所述的透明粉是以二氧化矽和氧化鎂為主要成分的粉末材料，尺寸為500-2500目，白度≥90，為市售。所述的偶聯劑為γ-氨丙基三乙氧基矽烷或γ―(2,3-環氧丙氧)丙基三甲氧基矽烷。所述的抗氧劑為β-（3,5-二叔丁基-4-羥基苯基）丙酸正十八碳醇酯或三[2.4-二叔丁基苯基]亞磷酸酯。所述的熱穩定劑為苯乙烯-N-苯基馬來醯亞胺-馬來酸酐共聚物或苯乙烯-丙烯腈-N-苯基馬來醯亞胺共聚物。所述的潤滑劑為乙烯-丙烯酸共聚物或季戊四醇硬脂酸酯。所述的用於雷射燒結成型的非晶高分子複合材料的製備方法包含以下步驟：（1）按以下比例配備原料：樹脂基體100份、透明粉5～30份、偶聯劑0.5～4.5份、抗氧劑0.5～4.5份、熱穩定劑0.5～5份以及潤滑劑0.5～5份，置於高速混合機分散10～30分鐘；（2）將分散後的原料通過擠出機，經熔融、塑化、擠出、牽引後，製得樹脂粒子，粉化後製得用於選擇性雷射燒結製造技術所需的粉末材料；（3）經選擇性雷射燒結製造技術，將材料加工為所需製件。本發明以非晶高分子材料為基體，以透明粉為改性填充材料，製備得到用於雷射燒結成型的非晶高分子複合材料，具有機械強度高、尺寸穩定性及阻燃性好等特點，同時無需輔助工藝，可大提高生產效率。此外材料製備工藝簡單，可直接應用和推廣於雷射燒結成型製造
技術領域：
，製備具有複雜結構的部件。具體實施方法下面結合具體實例對本
發明內容進行進一步的說明，但所述實施例並非是對本發明實質精神的簡單限定，任何基於本發明實質精神所作出的簡單變化或等同替換均應屬於本發明所要求保護的範圍之內。製備的樣品在23℃、50%溼度環境下調節後，分別採用ASTMD790和UL94檢測製件的彎曲強度和阻燃性，並檢測製品收縮率。本發明的具體實施例如下：實例1（1）按以下比例配備原料：PC樹脂基體100份，透明粉5份，偶聯劑γ-氨丙基三乙氧基矽烷0.5份，抗氧劑β-（3,5-二叔丁基-4-羥基苯基）丙酸正十八碳醇酯0.5份，熱穩定劑苯乙烯-N-苯基馬來醯亞胺-馬來酸酐共聚物0.5份，潤滑劑乙烯-丙烯酸共聚物0.5份。置於高速混合機分散10分鐘；（2）將分散後的原料通過擠出機，經熔融、塑化、擠出、牽引後，製得樹脂粒子，粉化後製得用於選擇性雷射燒結製造技術所需的粉末材料；（3）經選擇性雷射燒結製造技術，將材料加工為所需製件。所得製件性能見表一。實例2（1）按以下比例配備原料：PC樹脂基體100份，透明粉10份，偶聯劑γ-氨丙基三乙氧基矽烷1.5份，抗氧劑β-（3,5-二叔丁基-4-羥基苯基）丙酸正十八碳醇酯1.5份，熱穩定劑苯乙烯-N-苯基馬來醯亞胺-馬來酸酐共聚物1.5份，潤滑劑乙烯-丙烯酸共聚物1.5份。置於高速混合機分散15分鐘；（2）將分散後的原料通過擠出機，經熔融、塑化、擠出、牽引後，製得樹脂粒子，粉化後製得用於選擇性雷射燒結製造技術所需的粉末材料；（3）經選擇性雷射燒結製造技術，將材料加工為所需製件。所得製件性能見表一。實例3（1）按以下比例配備原料：PC樹脂基體100份，透明粉15份，偶聯劑γ-氨丙基三乙氧基矽烷2.5份，抗氧劑β-（3,5-二叔丁基-4-羥基苯基）丙酸正十八碳醇酯2.5份，熱穩定劑苯乙烯-N-苯基馬來醯亞胺-馬來酸酐共聚物2.5份，潤滑劑乙烯-丙烯酸共聚物2.5份。置於高速混合機分散20分鐘；（2）將分散後的原料通過擠出機，經熔融、塑化、擠出、牽引後，製得樹脂粒子，粉化後製得用於選擇性雷射燒結製造技術所需的粉末材料；（3）經選擇性雷射燒結製造技術，將材料加工為所需製件。所得製件性能見表一。實例4（1）按以下比例配備原料：PC樹脂基體100份，透明粉20份，偶聯劑γ-氨丙基三乙氧基矽烷3.5份，抗氧劑β-（3,5-二叔丁基-4-羥基苯基）丙酸正十八碳醇酯3.5份，熱穩定劑苯乙烯-N-苯基馬來醯亞胺-馬來酸酐共聚物3.5份，潤滑劑乙烯-丙烯酸共聚物3.5份。置於高速混合機分散25分鐘；（2）將分散後的原料通過擠出機，經熔融、塑化、擠出、牽引後，製得樹脂粒子，粉化後製得用於選擇性雷射燒結製造技術所需的粉末材料；（3）經選擇性雷射燒結製造技術，將材料加工為所需製件。所得製件性能見表一。實例5（1）按以下比例配備原料：PC樹脂基體100份，透明粉30份，偶聯劑γ-氨丙基三乙氧基矽烷4.5份，抗氧劑β-（3,5-二叔丁基-4-羥基苯基）丙酸正十八碳醇酯4.5份，熱穩定劑苯乙烯-N-苯基馬來醯亞胺-馬來酸酐共聚物5份，潤滑劑乙烯-丙烯酸共聚物5份。置於高速混合機分散30分鐘；（2）將分散後的原料通過擠出機，經熔融、塑化、擠出、牽引後，製得樹脂粒子，粉化後製得用於選擇性雷射燒結製造技術所需的粉末材料；（3）經選擇性雷射燒結製造技術，將材料加工為所需製件。所得製件性能見表一。實例6（1）按以下比例配備原料：ABS樹脂基體100份，透明粉5份，偶聯劑γ―(2,3-環氧丙氧)丙基三甲氧基矽烷0.5份，抗氧劑三[2.4-二叔丁基苯基]亞磷酸酯0.5份，熱穩定劑苯乙烯-丙烯腈-N-苯基馬來醯亞胺共聚物0.5份，潤滑劑季戊四醇硬脂酸酯0.5份。置於高速混合機分散10分鐘；（2）將分散後的原料通過擠出機，經熔融、塑化、擠出、牽引後，製得樹脂粒子，粉化後製得用於選擇性雷射燒結製造技術所需的粉末材料；（3）經選擇性雷射燒結製造技術，將材料加工為所需製件。所得製件性能見表一。實例7（1）按以下比例配備原料：ABS樹脂基體100份，透明粉10份，偶聯劑γ―(2,3-環氧丙氧)丙基三甲氧基矽烷1.5份，抗氧劑三[2.4-二叔丁基苯基]亞磷酸酯1.5份，熱穩定劑苯乙烯-丙烯腈-N-苯基馬來醯亞胺共聚物1.5份，潤滑劑季戊四醇硬脂酸酯1.5份。置於高速混合機分散15分鐘；（2）將分散後的原料通過擠出機，經熔融、塑化、擠出、牽引後，製得樹脂粒子，粉化後製得用於選擇性雷射燒結製造技術所需的粉末材料；（3）經選擇性雷射燒結製造技術，將材料加工為所需製件。所得製件性能見表一。實例8ABS樹脂基體100份，透明粉15份，偶聯劑γ―(2,3-環氧丙氧)丙基三甲氧基矽烷2.5份，抗氧劑三[2.4-二叔丁基苯基]亞磷酸酯2.5份，熱穩定劑苯乙烯-丙烯腈-N-苯基馬來醯亞胺共聚物2.5份，潤滑劑季戊四醇硬脂酸酯2.5份。置於高速混合機分散20分鐘；（2）將分散後的原料通過擠出機，經熔融、塑化、擠出、牽引後，製得樹脂粒子，粉化後製得用於選擇性雷射燒結製造技術所需的粉末材料；（3）經選擇性雷射燒結製造技術，將材料加工為所需製件。所得製件性能見表一。實例9（1）按以下比例配備原料：ABS樹脂基體100份，透明粉20份，偶聯劑γ―(2,3-環氧丙氧)丙基三甲氧基矽烷3.5份，抗氧劑三[2.4-二叔丁基苯基]亞磷酸酯3.5份，熱穩定劑苯乙烯-丙烯腈-N-苯基馬來醯亞胺共聚物3.5份，潤滑劑季戊四醇硬脂酸酯3.5份。置於高速混合機分散25分鐘；（2）將分散後的原料通過擠出機，經熔融、塑化、擠出、牽引後，製得樹脂粒子，粉化後製得用於選擇性雷射燒結製造技術所需的粉末材料；（3）經選擇性雷射燒結製造技術，將材料加工為所需製件。所得製件性能見表一。實例10（1）按以下比例配備原料：ABS樹脂基體100份，透明粉30份，偶聯劑γ―(2,3-環氧丙氧)丙基三甲氧基矽烷4.5份，抗氧劑三[2.4-二叔丁基苯基]亞磷酸酯4.5份，熱穩定劑苯乙烯-丙烯腈-N-苯基馬來醯亞胺共聚物5份，潤滑劑季戊四醇硬脂酸酯5份。置於高速混合機分散30分鐘；（2）將分散後的原料通過擠出機，經熔融、塑化、擠出、牽引後，製得樹脂粒子，粉化後製得用於選擇性雷射燒結製造技術所需的粉末材料；（3）經選擇性雷射燒結製造技術，將材料加工為所需製件。所得製件性能見表一。對照實例1（1）按以下比例配備原料：PC樹脂基體100份，偶聯劑γ-氨丙基三乙氧基矽烷0.5份，抗氧劑β-（3,5-二叔丁基-4-羥基苯基）丙酸正十八碳醇酯0.5份，熱穩定劑苯乙烯-N-苯基馬來醯亞胺-馬來酸酐共聚物0.5份，潤滑劑乙烯-丙烯酸共聚物0.5份。置於高速混合機分散10分鐘；（2）將分散後的原料通過擠出機，經熔融、塑化、擠出、牽引後，製得樹脂粒子，粉化後製得用於選擇性雷射燒結製造技術所需的粉末材料；（3）經選擇性雷射燒結製造技術，將材料加工為所需製件。所得製件性能見表一。對照實例2（1）按以下比例配備原料：ABS樹脂基體100份，偶聯劑γ―(2,3-環氧丙氧)丙基三甲氧基矽烷0.5份，抗氧劑三[2.4-二叔丁基苯基]亞磷酸酯0.5份，熱穩定劑苯乙烯-丙烯腈-N-苯基馬來醯亞胺共聚物0.5份，潤滑劑季戊四醇硬脂酸酯0.5份。置於高速混合機分散10分鐘；（2）將分散後的原料通過擠出機，經熔融、塑化、擠出、牽引後，製得樹脂粒子，粉化後製得用於選擇性雷射燒結製造技術所需的粉末材料；（3）經選擇性雷射燒結製造技術，將材料加工為所需製件。所得製件性能見表一。表一：性能彎曲強度（MPa）收縮率(%)阻燃性(3.2mm)實例1750.51V1實例2860.47V1實例3970.41V1實例41080.36V0實例51170.32V0實例6510.47V1實例7570.44V1實例8610.42V1實例9630.38V1實例10660.33V1對照實例1750.55V2對照實例2450.50HB本發明製備的一種用於雷射燒結成型的非晶高分子複合材料，具有機械強度高、尺寸穩定性好及阻燃性等特點。通過表一中數據可知，本發明實例1-5製備的透明粉改性聚碳酸酯複合材料彎曲強度最大為117MPa，較改性前的對照實例1所得複合材料提高56%，收縮率最小為0.32%，較改性前降低42%，阻燃級別提高為V0；本發明實例6-10製備的透明粉改性丙烯腈-丁二烯-苯乙烯複合材料彎曲強度最大為66MPa，較改性前的對照實例2所得複合材料提高47%，收縮率最小為0.33%，較改性前降低34%，阻燃級別提高為V1。此外材料製備工藝簡單，可直接應用和推廣於雷射燒結成型製造
技術領域：
，製備具有複雜結構的部件。上述的對實施例的描述是為便於該
技術領域：
的普通技術人員能理解和應用本發明。熟悉本領域技術的人員顯然可以容易地對這些實施例做出各種修改，並把在此說明的一般原理應用到其他實施例中而不必經過創造性的勞動。因此，本發明不限於這裡的實施例，本領域技術人員根據本發明的揭示，不脫離本發明範疇所做出的改進和修改都應該在本發明的保護範圍之內。當前第1頁1 2 3