CN103804862A - 一种高性能的3d打印耗材合金材料 - Google Patents

Abstract

一种高性能的3D打印耗材合金材料，包括以下重量份成分：聚乳酸：20.0-50.0份；高抗冲聚苯乙烯：50.0-80.0份；相容剂：0.1-5.0份；助剂：0.2-3.0份；所述相容剂包括马来酸酐接枝高分子，由苯乙烯、丙烯腈、甲基丙烯酸缩水甘油酯共聚而成的三元共聚物(SAG)；由甲基丙烯酸甲酯、丁二烯、苯乙烯共聚物共聚而成的三元共聚物(MBS)其中的一种或两种以上相容剂配合使用。本发明制备的3D打印耗材合金塑料无毒、低碳环保，合金材料成本底，综合性能优越，具有很高的经济价值和广阔的市场前景。

Description

一种高性能的3D打印耗材合金材料

技术领域

本发明涉及3D打印机领域，具体为一种高性能的3D打印耗材合金材料。

背景技术

现有的3D打印耗材主要有聚乳酸、ABS、nylon618、PVA等，由于上述各种材料均存在着局限性，聚乳酸材料成本高、材料在55℃以上容易变形；ABS(丙烯酸／丁二烯／苯乙烯三元共聚物)，一种常见的工程塑料，加工气味重、在挤出加工中容易变形；nylon618，一种尼龙材料，价格昂贵、加工困难、加工气味大，加工环境恶劣；PVA水溶性材料主要用于打印支持材料用量少，而且加工由于PVA分解容易产生有毒气体。塑料合金是由两种或两种以上树脂共混在一起的新型材料，这种塑料合金除了具有各自树脂本身的优点外，还具备本身不具备的优点，从而拓宽了构成材料的应用范围。虽然目前合金的开发品种很多，应用量也很大，但主要还是以二元塑料合金为主。虽然合金种类非常丰富但未见有合金材料用于3D打印耗材的应用，主要的耗材材料还是以聚乳酸、ABS、nylon618、PVA等单一材料为主。聚乳酸／高抗冲聚苯乙烯合金材料不仅低碳环保、加工易、力学性能优越、尺寸稳定、表面光泽度高而且打印流畅等性能。

专利CN201010555337.0公开一种聚乳酸／聚碳酸酯合金材料、其制备方法及其应用，该发明材料构成为10～90份的聚碳酸酯、10～90份的聚乳酸、1～20份的液晶高分子及1-25份的增韧剂，所制得的合金材料有环保特性，结晶速度较快，可以快速成型，但其综合性能比较差，特别是冲击性能比较低。

专利CN102911492A公开一种性能优异的塑料合金，由PC(聚碳酸酯)、ABS(丙烯腈／丁二烯／苯乙烯三元共聚物)、聚乳酸(聚乳酸)、相容剂和其它助剂组成，兼具了PC、ABS、聚乳酸各自的特点。但三元共混合金加工可控性差，特别是耐热性能差。

综上所述，要拓宽3D打印耗材的种类、提高耗材的物理性能，必须在现有耗材种类进行补充，二元合金材料不仅可以充分利用其中一种材料优点弥补另一种材料性能上的缺陷，而且易于加工制得。

发明内容

本发明的目的在于提供一种高性能的3D打印耗材合金材料。该合金材料根据高分子材料相容基本原理，通过合理选择组合进行匹配，充分利用其中一种材料优点弥补另一种材料性能上的缺陷，得到低碳环保、加工易、力学性能优越、尺寸稳定、表面光泽度高、打印流程等性能。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种高性能的3D打印耗材合金材料，包括以下重量份成分：聚乳酸：20.0-50.0份，以30.0-40.0份为佳；高抗冲聚苯乙烯：50.0-80.0份，以60.0-70.0份为佳；相容剂：0.1-5.0份；助剂：0.2-3.0份；所述相容剂包括马来酸酐接枝高分子，由苯乙烯、丙烯腈、甲基丙烯酸缩水甘油酯共聚而成的三元共聚物(SAG)，由甲基丙烯酸甲酯、丁二烯、苯乙烯共聚物共聚而成的三元共聚物(MBS)其中的一种或两种以上相容剂配合使用。

所述马来酸酐接枝高分子包括马来酸酐接枝PS，马来酸酐接枝ABS。

所述助剂包括润滑剂、成核剂、分散剂、热氧稳定剂一种或多种混合；

其中热氧稳定剂为一种受阻酚类、亚磷酸脂类、钙锌稳定剂一种或多种复配；润滑剂为聚乙烯蜡、乙撑双硬脂酸酰胺、硬脂酸锌、硬脂酸钙、芥酸酰胺中的两种或两种以上混合物；分散剂为机硅酮、氧化聚乙烯蜡、硬脂酸其中的一种；成核剂为二氧化钛、二氧化硅、碳酸钙、滑石粉、纳米蒙脱土、酰胺类化合物、酰肼类化合物、有机磷酸盐类的一种或几种复配物。

综上所述，本发明有益效果：

1、利用了高抗冲聚苯乙烯冲击强度高、耐高温性优点，改善了聚乳酸冲击性能低、耐温性差的缺点，同时高抗冲聚苯乙烯可以改善聚乳酸结晶速度慢，缩短加工成型周期，提高生产效率。

2、利用了聚乳酸机械强度高，属于生物基低碳塑料，弥补了高抗冲聚苯乙烯材料机械强度差的缺点，使这种塑料合金成为一种低碳环保材料；同时利用了聚乳酸耐溶剂性的特点，改善高抗冲聚苯乙烯不耐溶剂的缺点。

3、利用高抗冲聚苯乙烯加工性能强，成本低的特点，弥补聚乳酸加工性能差，同时降低合金材料成本。

4、利用加入相容剂，改善聚乳酸与高抗冲聚苯乙烯相界面结合强度，增加材料相容性，提高本3D打印耗材合金塑料综合力学性能。

5、本发明制备的3D打印耗材合金塑料无毒、低碳环保，综合性能优越，具有很高的经济价值和广阔的市场前景。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1

一种高性能的3D打印耗材合金材料，包括以下重量份成分：聚乳酸：20.0份；高抗冲聚苯乙烯：50.0份；相容剂：0.1份；助剂：0.2份；所述相容剂包括马来酸酐接枝高分子，由苯乙烯、丙烯腈、甲基丙烯酸缩水甘油酯共聚而成的三元共聚物(SAG)；由甲基丙烯酸甲酯、丁二烯、苯乙烯共聚物共聚而成的三元共聚物(MBS)其中的一种或两种以上相容剂配合使用。

所述马来酸酐接枝高分子包括马来酸酐接枝PS，马来酸酐接枝ABS。

所述助剂包括润滑剂、成核剂、分散剂、热氧稳定剂一种或多种混合；

其中热氧稳定剂为一种受阻酚类、亚磷酸脂类、钙锌稳定剂一种或多种复配；润滑剂为聚乙烯蜡、乙撑双硬脂酸酰胺、硬脂酸锌、硬脂酸钙、芥酸酰胺中的两种或两种以上混合物；分散剂为机硅酮、氧化聚乙烯蜡、硬脂酸其中的一种；成核剂为二氧化钛、二氧化硅、碳酸钙、滑石粉、纳米蒙脱土、酰胺类化合物、酰肼类化合物、有机磷酸盐类的一种或几种复配物。

实施例2

一种高性能的3D打印耗材合金材料，包括以下重量份成分：聚乳酸：27.9份；高抗冲聚苯乙烯：70.1份；相容剂：1.0份；助剂：1.0份；所述相容剂包括马来酸酐接枝高分子，由苯乙烯、丙烯腈、甲基丙烯酸缩水甘油酯共聚而成的三元共聚物(SAG)；由甲基丙烯酸甲酯、丁二烯、苯乙烯共聚物共聚而成的三元共聚物(MBS)其中的一种或两种以上相容剂配合使用。

所述马来酸酐接枝高分子包括马来酸酐接枝PS，马来酸酐接枝ABS；

所述助剂包括润滑剂、成核剂、分散剂、热氧稳定剂一种或多种混合；

其中热氧稳定剂为一种受阻酚类、亚磷酸脂类、钙锌稳定剂一种或多种复配；润滑剂为0.2份聚乙烯蜡和0.4份乙撑双硬脂酸酰胺的两种混合物；分散剂为0.1份氧化聚乙烯蜡；成核剂为二氧化钛、二氧化硅、碳酸钙、滑石粉、纳米蒙脱土、酰胺类化合物、酰肼类化合物、有机磷酸盐类的一种或几种复配物。

实施例3

一种高性能的3D打印耗材合金材料，包括以下重量份成分：聚乳酸：37.9份；高抗冲聚苯乙烯：60.1份；相容剂：0.1-5.0份；助剂：0.2-3.0份；所述相容剂包括马来酸酐接枝高分子，由苯乙烯、丙烯腈、甲基丙烯酸缩水甘油酯共聚而成的三元共聚物(SAG)；由甲基丙烯酸甲酯、丁二烯、苯乙烯共聚物共聚而成的1.0份三元共聚物(MBS)其中的一种或两种以上相容剂配合使用。

所述马来酸酐接枝高分子包括马来酸酐接枝PS，马来酸酐接枝ABS。

所述助剂包括润滑剂、成核剂、分散剂、热氧稳定剂一种或多种混合；

其中热氧稳定剂为一种受阻酚类、亚磷酸脂类、钙锌稳定剂一种或多种复配；润滑剂为0.2份聚乙烯蜡和0.4份乙撑双硬脂酸酰胺的两种混合物；分散剂为0.1份氧化聚乙烯蜡；成核剂为二氧化钛、二氧化硅、碳酸钙、滑石粉、纳米蒙脱土、酰胺类化合物、酰肼类化合物、有机磷酸盐类的一种或几种复配物。

实施例4

一种高性能的3D打印耗材合金材料，包括以下重量份成分：聚乳酸：50.0份；高抗冲聚苯乙烯：80.0份；相容剂：5.0份；助剂：3.0份；所述相容剂包括马来酸酐接枝高分子，由苯乙烯、丙烯腈、甲基丙烯酸缩水甘油酯共聚而成的三元共聚物(SAG)；由甲基丙烯酸甲酯、丁二烯、苯乙烯共聚物共聚而成的三元共聚物(MBS)其中的一种或两种以上相容剂配合使用。

所述马来酸酐接枝高分子包括马来酸酐接枝PS，马来酸酐接枝ABS。

所述助剂包括润滑剂、成核剂、分散剂、热氧稳定剂一种或多种混合；

其中热氧稳定剂为一种受阻酚类、亚磷酸脂类、钙锌稳定剂一种或多种复配；润滑剂为聚乙烯蜡、乙撑双硬脂酸酰胺、硬脂酸锌、硬脂酸钙、芥酸酰胺中的两种或两种以上混合物；分散剂为机硅酮、氧化聚乙烯蜡、硬脂酸其中的一种；成核剂为二氧化钛、二氧化硅、碳酸钙、滑石粉、纳米蒙脱土、酰胺类化合物、酰肼类化合物、有机磷酸盐类的一种或几种复配物。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (7)

1.一种高性能的3D打印耗材合金材料，其特征是，包括以下重量份成分：聚乳酸：20.0-50.0份；高抗冲聚苯乙烯：50.0-80.0份；相容剂：0.1-5.0份；助剂：0.2-3.0份；所述相容剂包括马来酸酐接枝高分子，由苯乙烯、丙烯腈、甲基丙烯酸缩水甘油酯共聚而成的三元共聚物；由甲基丙烯酸甲酯、丁二烯、苯乙烯共聚物共聚而成的三元共聚物其中的一种或两种以上相容剂配合使用。

2.根据权利要求1所述的一种高性能的3D打印耗材合金材料，其特征是，所述马来酸酐接枝高分子包括马来酸酐接枝PS，马来酸酐接枝ABS。

3.根据权利要求1所述的一种高性能的3D打印耗材合金材料，其特征是，所述助剂包括润滑剂、成核剂、分散剂、热氧稳定剂一种或多种混合。

4.根据权利要求1或3所述的一种高性能的3D打印耗材合金材料，其特征是，所述热氧稳定剂为一种受阻酚类、亚磷酸脂类、钙锌稳定剂一种或多种复配。

5.根据权利要求1或3所述的一种高性能的3D打印耗材合金材料，其特征是，所述润滑剂为聚乙烯蜡、乙撑双硬脂酸酰胺、硬脂酸锌、硬脂酸钙、芥酸酰胺中的两种或两种以上混合物。

6.根据权利要求1或3所述的一种高性能的3D打印耗材合金材料，其特征是，所述分散剂为机硅酮、氧化聚乙烯蜡、硬脂酸其中的一种。

7.根据权利要求1或3所述的一种高性能的3D打印耗材合金材料，其特征是，所述成核剂为二氧化钛、二氧化硅、碳酸钙、滑石粉、纳米蒙脱土、酰胺类化合物、酰肼类化合物、有机磷酸盐类的一种或几种复配物。