CN103897386A

CN103897386A - 一种选择性激光烧结技术使用的增强材料

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Publication number: CN103897386A
Application number: CN201410129572.XA
Authority: CN
Inventors: 陈烜; 彭鹏; 单贵玖; 吴展民
Original assignee: SHENZHEN DAZZLE 3D PRINTING TECHNOLOGY Co Ltd
Current assignee: SHENZHEN DAZZLE 3D PRINTING TECHNOLOGY Co Ltd
Priority date: 2014-04-02
Filing date: 2014-04-02
Publication date: 2014-07-02

Abstract

本发明公开了一种选择性激光烧结技术使用的增强材料，所述增强材料的组分包括有尼龙PA12、强度改性材料、成核剂、流动性改性剂、增白剂或染色剂、改性材料。通过上述方式，本发明采用的增强材料在拉升强度、弹性模量、弯曲强度和模量、缺口冲击强度等各物理性能上均比传统材料优异，表面光洁度和精度好，使用时增强材料在总混合料中比例降低，能有效降低成本。

Description

一种选择性激光烧结技术使用的增强材料

技术领域

本发明涉及3D打印领域，特别是涉及一种选择性激光烧结技术使用的增强材料。

背景技术

3D打印是增材制造的俗称，是一种以数字模型文件为基础，运用粉末状金属或塑料等可粘合材料，通过逐层打印的方式来构造物体的技术，其核心是数字化、智能化制造与材料科学的结合。与传统上对原材料进行切削的减材制造方法正相反，3D打印的过程好比用砖头砌墙，逐层增加材料，最终形成产品。

3D打印不需要模具，可以直接进行样品原型制造，因而大大缩短了从图纸到实物的时间。任何形状复杂的零件，都可以被分解为一系列二维制造的叠加。这种快速制造的理念还衍生出多种不同的技术类型，除了立体光固化成型法（SLA），常见的有熔融沉积造型（FDM）、三维打印（3DP）、选择性激光烧结（SLS）等，其基本工作原理都是逐层增加材料，最终形成产品，因此，这些技术都被通俗地称作3D打印。SLS技术所制造的产品的物理性能是其中最接近最终产品的技术，是目前国外小批量产品的制造的首选技术。

但SLS技术仍然存在以下缺陷和不足：1、材料的可使用种类偏少，始终只是部分接近，不能满足实际应用中的屈服强度、拉伸强度、弹性模量等各种不同物理性能的要求；2、表面光洁度较差，精度较差，流动性对于精度控制与成型件的表面是个两难的选择，流动性过高则精度控制困难，成型件在烧制结束后容易造成弯曲变形，流动性过低则成型件表面呈现橘皮现象；3、材料利用率偏低，使用过的材料由于加温的原因会丧失一些物理性能，部分材料必须重新使用新的，浪费现象比较严重，成本居高不下。由此可见，这项技术缺陷的存在主要原因是由材料造成的。

发明内容

本发明主要解决的技术问题是提供一种选择性激光烧结技术使用的增强材料，该材料价格便宜、物理性能好。

为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：提供一种选择性激光烧结技术使用的增强材料，所述增强材料的组分包括有尼龙PA12、强度改性材料、成核剂、流动性改性剂、增白剂或染色剂、改性材料。

在本发明一个较佳实施例中，所述增强材料的组分为：以质量百分比计，尼龙PA12 65~75%、强度改性材料 20~32%、成核剂 0.1~0.5%、流动性改性剂 1~4%、增白剂或染色剂 1%、改性材料 1%。

在本发明一个较佳实施例中，所述尼龙PA12的粒径为20~40 μm。

在本发明一个较佳实施例中，所述强度改性材料的粒径为20~80 μm。

在本发明一个较佳实施例中，所述成核剂为长碳链羧酸钙盐的混合物。

在本发明一个较佳实施例中，所述流动性改性剂为纳米三氧化二铝、纳米氧化锌、纳米二氧化硅中的一种或几种，所述流动性改性剂的粒径为小于等于30 μm。

在本发明一个较佳实施例中，所述增白剂或染色剂为氧杂萘邻酮类化合物。

在本发明一个较佳实施例中，所述增白剂或染色剂为4-甲基-7-二甲胺香豆素。

在本发明一个较佳实施例中，所述改性材料为玻璃微珠、玻璃纤维、球化石英砂、碳纤维、碳纳米管、陶瓷颗粒中的一种或多种。

在本发明一个较佳实施例中，所述成核剂和所述流动性改性剂的含量依据所述改性材料的选取而变化。

本发明的有益效果是：本发明的选择性激光烧结技术使用的增强材料，所述增强材料在拉升强度、弹性模量、弯曲强度和模量、缺口冲击强度等各物理性能上均比传统材料优异，表面光洁度和精度好，使用时增强材料在总混合料中比例降低，能有效降低成本。

具体实施方式

下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，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它实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例一：

提供一种选择性激光烧结技术使用的增强材料，所述增强材料的组分为：以质量百分比计，尼龙PA12 65.6%、强度改性材料 30%、成核剂 0.4%、流动性改性剂 2%、增白剂或染色剂 1%、改性材料 1%。

所述尼龙PA12的粒径为25 μm，作为增强材料的基材使用。

所述强度改性材料的粒径为25 μm，能增强材料的增强屈服强度、拉伸强度、冲击强度等多种物理性能。

所述成核剂可以选用长碳链羧酸钙盐的混合物，所述成核剂在材料的结晶过程中起晶核的作用，促进材料的结晶，改善材料的物理性能。

所述流动性改性剂可以为纳米三氧化二铝、纳米氧化锌、纳米二氧化硅中的一种或几种，所述流动性改性剂的粒径为17μm，所述流动性改性剂能降低材料在激光烧结时融化后的粘度，促进熔融后的尼龙流动。

所述增白剂或染色剂可以为氧杂萘邻酮类化合物，可以选用4-甲基-7-二甲胺香豆素作为增白剂或染色剂，所述增白剂或染色剂能给材料增白或者附着颜色。

所述改性材料可以为玻璃微珠、玻璃纤维、球化石英砂、碳纤维、碳纳米管、陶瓷颗粒中的一种或多种。

所述成核剂和所述流动性改性剂的含量依据所述改性材料的选取而变化。

所述选择性激光烧结技术使用的增强材料的制备是各组分采用低温粉碎法得到颗粒，使用粉末球磨机得到所需颗粒外形，使用筛分系统得到所需粒径；真空低温干燥法去除水份，使水分含量在1%以下；多自由度旋转混料机进行材料混合30分钟以上制备；不同的改性材料可以使用不同的辅助添加成分，并对齐物理性能进行修正。

使用所述的增强材料与传统的材料的性能对比如下表所示：

Figure 201410129572X100002DEST_PATH_IMAGE001

从上表可见所述增强材料在各项强度指标上性能优异，只是在柔韧性数据表现较差，但符合一些对强度高要求、对柔性性要求较低的客户，从烧结件的外观看，表面粗糙程度略有减轻。在总物料中所述增强材料的加入量从传统的30%降低到18~20%，从而使材料成本降低。

实施例二：

提供一种选择性激光烧结技术使用的增强材料，所述增强材料的组分为：以质量百分比计，尼龙PA12 70.8%、强度改性材料 23%、长碳链羧酸钙盐的混合物 0.2%、纳米三氧化二铝 4%、4-甲基-7-二甲胺香豆素 1%、玻璃微珠 1%。其中所述尼龙PA12的粒径为35μm，所述强度改性材料的粒径为40 μm，所述纳米三氧化二铝的粒径为25μm。

实施例三：

提供一种选择性激光烧结技术使用的增强材料，所述增强材料的组分为：以质量百分比计，尼龙PA12 67.7%、强度改性材料 27%、长碳链羧酸钙盐的混合物 0.3%、纳米氧化锌 3%、4-甲基-7-二甲胺香豆素 1%、球化石英砂1%。其中所述尼龙PA12的粒径为30μm，所述强度改性材料的粒径为60μm，所述纳米氧化锌的粒径为20μm。

以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其它相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims

1.一种选择性激光烧结技术使用的增强材料，其特征在于，所述增强材料的组分包括有尼龙PA12、强度改性材料、成核剂、流动性改性剂、增白剂或染色剂、改性材料。

2.根据权利要求1所述的增强材料，其特征在于，所述增强材料的组分为：以质量百分比计，尼龙PA12 65~75%、强度改性材料 20~32%、成核剂 0.1~0.5%、流动性改性剂 1~4%、增白剂或染色剂 1%、改性材料 1%。

3.根据权利要求1所述的增强材料，其特征在于，所述尼龙PA12的粒径为20~40 μm。

4.根据权利要求1所述的增强材料，其特征在于，所述强度改性材料的粒径为20~80 μm。

5.根据权利要求1所述的增强材料，其特征在于，所述成核剂为长碳链羧酸钙盐的混合物。

6.根据权利要求1所述的增强材料，其特征在于，所述流动性改性剂为纳米三氧化二铝、纳米氧化锌、纳米二氧化硅中的一种或几种，所述流动性改性剂的粒径为小于等于30 μm。

7.根据权利要求1所述的增强材料，其特征在于，所述增白剂或染色剂为氧杂萘邻酮类化合物。

8.根据权利要求7所述的增强材料，其特征在于，所述增白剂或染色剂为4-甲基-7-二甲胺香豆素。

9.根据权利要求1所述的增强材料，其特征在于，所述改性材料为玻璃微珠、玻璃纤维、球化石英砂、碳纤维、碳纳米管、陶瓷颗粒中的一种或多种。

10.根据权利要求1所述的增强材料，其特征在于，所述成核剂和所述流动性改性剂的含量依据所述改性材料的选取而变化。