CN103923522B - 一种用于三维打印快速成型尼龙6墨水及其应用 - Google Patents
一种用于三维打印快速成型尼龙6墨水及其应用 Download PDFInfo
- Publication number
- CN103923522B CN103923522B CN201410133401.4A CN201410133401A CN103923522B CN 103923522 B CN103923522 B CN 103923522B CN 201410133401 A CN201410133401 A CN 201410133401A CN 103923522 B CN103923522 B CN 103923522B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- nylon
- caprolactam
- inks
- rapid
- dimensional printing
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Landscapes
- Polyamides (AREA)
Abstract
本发明涉及一种用于三维打印快速成型尼龙6墨水及其应用，所述尼龙6墨水原材料包括己内酰胺单体，己内酰胺钠盐，双酰化内酰胺-1,6-己二胺。应用为尼龙6墨水结合尼龙基骨架，由三维打印机提供造型轨迹，使三维结构件成型。本发明由于该尼龙6墨水材料合成温度低于尼龙骨架融化温度，所以打印成型结构件骨架与基体材料之间界面性能优良，且便于回收，是一种可循环利用、环境友好的新型环保结构件。
Description
技术领域
本发明属于三维打印墨水及其应用领域，特别涉及一种用于三维打印快速成型尼龙6墨水及其应用。
背景技术
三维打印技术是一种快速成型技术，其具有直接、方便、快捷等特点。该技术无需使用模具，操作简单、成型时间短、造型多样，正在成为快速成型技术领域中迅速发展的一个方向。高分子材料是三维打印技术的基础材料之一，其打印原理大多基于高分子的熔融特性，选择高于融点、低于燃点的加工温度。通过喷嘴喷出的液态高分子材料，在外场如低温冷却、光照等作用下，沉积成型三维结构体。与熔融前材料相比较，这种熔融原理产生的结构材料力学性能会有所下降。并且在打印成型结构件时，高分子材料不易与骨架材料结合，浸润性能和界面性能较差。
基于阴离子聚合反应合成高韧性尼龙6，具有反应时间迅速，转化率高，材料机械物理性能优良等特点，满足快速打印成型要求。并且反应温度低于尼龙6熔融温度和结晶温度，存在温度差窗口可以防止在材料成型时温度过高，尼龙6骨架材料融化。成型产品生产成本低，界面性能好，力学性能较高，并且可全部回收在利用，属于环境友好材料。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种用于三维打印快速成型尼龙6墨水及其应用，本发明中由于该尼龙6墨水材料合成温度低于尼龙骨架融化温度，所以打印成型结构件骨架与基体材料之间界面性能优良，且便于回收，是一种可循环利用、环境友好的新型环保结构件。
本发明的一种用于三维打印快速成型尼龙6墨水，所述尼龙6墨水原材料包括己内酰胺单体，己内酰胺钠盐，双酰化内酰胺-1,6-己二胺；其中己内酰胺单体和己内酰胺钠盐的质量比为50:2.5-4；己内酰胺单体和双酰化内酰胺-1,6-己二胺的质量比为50:2.5-4。
所述己内酰胺单体和己内酰胺钠盐的质量比为50:3，己内酰胺单体和双酰化内酰胺-1,6-己二胺的质量比为50:3。
所述己内酰胺单体为脱水后的己内酰胺单体。
所述己内酰胺单体脱水过程为：加热己内酰胺单体至110℃，每隔20-30min抽真空、通氮气一次，保持5-6h。
尼龙基材料结构件打印机设计原理：
根据阴离子反映特点，将配置好的墨水材料通入特定打印机墨盒中，由该打印机合成尼龙6墨水成型结构件。
该打印机采用温度为110℃的两个墨盒分别储存A组份和B组份，并通氮气施压保护，通过控制气压将两种组份等量压入传送管道，至挤压螺杆或者其他混合装置进行混合均匀，在温度约为140～160℃中产生阴离子反应，合成尼龙6墨水，通过喷嘴将尼龙6墨水喷出，直接成型结构件，或者对尼龙骨架、其他骨架材料进行加固成型结构件。
所述反应条件为隔绝氧气、置于氮气环境中。
所述反应环境脱水脱氧过程为：将己内酰胺单体置于反应釜中，密封进料口和出料口，先抽真空，再通氮气，间隔2-5分钟，反复3-4次，至环境内水分和氧气置换完毕。
所述阴离子聚合反应：将准备好的己内酰胺单体和己内酰胺钠盐按比例50：2.5～4混合(A组份)，己内酰胺单体和双酰化内酰胺-1,6-己二胺按比例50：2.5～4混合(B组份)；两种组份分别装入墨盒，安装到打印机中，通过打印机混合区和喷头的混合作用将两种组份充分混合后，完成阴离子反应。
本发明的一种用于三维打印快速成型尼龙6墨水的应用，以尼龙基材料为骨架打印三维成型结构件：
尼龙6墨水，结合尼龙基骨架，由三维打印机提供造型轨迹，使三维结构件成型。
三维打印机的两个墨盒和墨水输送体系完全密封，并充入氮气保护，温度保持在110℃，在墨水混合区域和喷嘴部分逐渐将混合液温度升高至140-160℃，反应合成尼龙6流体从喷头内喷出，依照尼龙6凝固时间和喷头运动轨迹，打印成型尼龙6三维结构件。
所述三维结构成型时间为3-10s。
所述打印机的两个墨盒分别储存质量比为50：2.5-4的己内酰胺单体和己内酰胺钠盐混合物，质量比为50：2.5-4的己内酰胺单体和双酰化内酰胺-1,6-己二胺混合物。
有益效果
（1）本发明中由于该尼龙6墨水材料合成温度低于尼龙骨架融化温度，成型过程中，尼龙骨架仅在表面局部受热软化；并且两者化学组分相同，接触面之间不存在明显界限，所以打印成型结构件骨架与基体材料之间界面性能优良；
（2）本发明中原料成本低，来源广泛，且三维结构件成型迅速、产品生产效率高；
（3）本发明中由于三维结构件中基体材料和增强体材料是同一种化学成分，便于熔融回收，是一种可循环利用、环境友好的新型环保结构件；
（4）本发明方法制造的结构件具有模量高、韧性好、比强度高的特点。
附图说明
图1为本发明制备的尼龙基结构件实物图；
图2为本发明合成尼龙6材料的DSC曲线图；
图3为本发明合成三维打印快速成型打印机原理图。
具体实施方式
下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。
实施例1
实施比例配方：己内酰胺单体、己内酰胺钠盐和双酰化内酰胺-1,6-己二胺的组份配比为100：3：3(单位：克)。
单体脱水条件：环境温度110℃，保持6小时脱水时间，期间保持氮气储存环境。
开环反应：己内酰胺单体和己内酰胺钠盐按比例50：3混合，己内酰胺单体和双酰化内酰胺-1,6-己二胺按比例50：3混合。保持温度为110℃。
加聚反应：将两种混合材料混合，温度升至150℃，并从喷嘴中混合挤出时，伴随高分子聚合反应，合成尼龙6墨水材料。
结构件成型：墨水自喷嘴(温度保持150℃)喷出后，经喷头沿特定轨迹运动成型结构件或堆叠成型结构件，成型时间约为5s。
力学性能测试：尼龙6条形试样模量约为2.18GPa，屈服强度约为56.8MPa，断裂伸长率为21.2%。单相复合材料条形试样模量约为2.26GPa，屈服强度为63.07MPa，断裂伸长率为26.4%。
由图1和图2可知，本发明上述实施例产品成型稳定，合成尼龙6DSC特征曲线较好，合成尼龙6墨水材料纯度较高。图3为该款三维打印快速成型产品所使用打印机设计原理图。结合己内酰胺阴离子反应和该打印机可以快速成型三维结构件。
实施例2
实施比例配方：己内酰胺单体、己内酰胺钠盐和双酰化内酰胺-1,6-己二胺的组份配比为100：2.5：2.5(单位：克)。
单体脱水条件：环境温度110℃，保持6小时脱水时间，期间保持氮气储存环境。
开环反应：己内酰胺单体和己内酰胺钠盐按比例50：2.5混合，己内酰胺单体和双酰化内酰胺-1,6-己二胺按比例50：2.5混合。保持温度为110℃。
加聚反应：将两种混合材料混合，温度升至140℃，并从喷嘴中混合挤出时，伴随高分子聚合反应，合成尼龙6墨水材料。
结构件成型：墨水自喷嘴(温度保持140℃)喷出后，经喷头沿特定轨迹运动成型结构件或堆叠成型结构件，成型时间约为7s。
力学性能测试：尼龙6条形试样模量约为2.05GPa，屈服强度约为53.07MPa，断裂伸长率为20.7%。单相复合材料条形试样模量约为2.23GPa，屈服强度为66.23MPa，断裂伸长率为24.9%。
Claims (6)
1.一种用于三维打印快速成型尼龙6墨水，其特征在于：所述尼龙6墨水原材料包括己内酰胺单体，己内酰胺钠盐，双酰化内酰胺-1,6-己二胺；其中己内酰胺单体和己内酰胺钠盐的质量比为50:2.5-4；己内酰胺单体和双酰化内酰胺-1,6-己二胺的质量比为50:2.5-4；其中通过将A组分己内酰胺单体和己内酰胺钠盐按比例50：2.5～4混合及B组分己内酰胺单体和双酰化内酰胺-1,6-己二胺按比例50：2.5～4混合并分别置于两个墨盒中，并通过氮气施压保护，通过控制气压将两种组份等量压入传送管道，至挤压螺杆或者其他混合装置进行混合均匀，在温度为140～160℃中产生阴离子反应，合成尼龙6墨水。
2.根据权利要求1所述的一种用于三维打印快速成型尼龙6墨水，其特征在于：所述己内酰胺单体和己内酰胺钠盐的质量比为50:3，己内酰胺单体和双酰化内酰胺-1,6-己二胺的质量比为50:3。
3.根据权利要求1所述的一种用于三维打印快速成型尼龙6墨水，其特征在于：所述己内酰胺单体为脱水后的己内酰胺单体。
4.根据权利要求3所述的一种用于三维打印快速成型尼龙6墨水，其特征在于：所述己内酰胺单体脱水过程为：加热己内酰胺单体至110℃，每隔20-30min抽真空、通氮气一次，保持5-6h。
5.一种如权利要求1所述的用于三维打印快速成型尼龙6墨水的应用，其特征在于：三维打印机的两个墨盒和墨水输送体系完全密封，并充入氮气保护，温度保持在110℃，在墨水混合区域和喷嘴部分逐渐将混合液温度升高至140-160℃，反应10-60s合成尼龙6流体从喷头内喷出，依照尼龙6凝固时间和喷头运动轨迹，打印成型尼龙6三维结构件；其中两个墨盒中分别装有质量比为50：2.5-4的己内酰胺单体和己内酰胺钠盐混合物，质量比为50：2.5-4的己内酰胺单体和双酰化内酰胺-1,6-己二胺的混合物。
6.根据权利要求5所述的一种用于三维打印快速成型尼龙6墨水的应用，其特征在于：所述三维结构成型时间为3-10s。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201410133401.4A CN103923522B (zh) | 2014-04-03 | 2014-04-03 | 一种用于三维打印快速成型尼龙6墨水及其应用 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201410133401.4A CN103923522B (zh) | 2014-04-03 | 2014-04-03 | 一种用于三维打印快速成型尼龙6墨水及其应用 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN103923522A CN103923522A (zh) | 2014-07-16 |
| CN103923522B true CN103923522B (zh) | 2016-05-04 |
Family
ID=51141929
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201410133401.4A Expired - Fee Related CN103923522B (zh) | 2014-04-03 | 2014-04-03 | 一种用于三维打印快速成型尼龙6墨水及其应用 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN103923522B (zh) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105012049B (zh) * | 2015-06-03 | 2017-06-27 | 西安交通大学 | 打印喷头系统和可调软质空心管支架的混合喷雾打印工艺 |
| WO2020074661A1 (en) * | 2018-10-12 | 2020-04-16 | Universiteit Maastricht | A three-dimensional printer head |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB1148382A (en) * | 1965-02-23 | 1969-04-10 | Rasmussen O B | Split films of polymer material |
| JPS61252384A (ja) * | 1985-04-30 | 1986-11-10 | 株式会社 中戸研究所 | 印捺法およびそれにより得られる印捺物質 |
| US20020111707A1 (en) * | 2000-12-20 | 2002-08-15 | Zhimin Li | Droplet deposition method for rapid formation of 3-D objects from non-cross-linking reactive polymers |
| CN103087516B (zh) * | 2013-02-04 | 2015-02-25 | 四川大学 | 尼龙6和天然纤维复合材料的制备方法 |
-
2014
- 2014-04-03 CN CN201410133401.4A patent/CN103923522B/zh not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN103923522A (zh) | 2014-07-16 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN107880539A (zh) | Mof/尼龙6复合材料的制备方法 | |
| CN101045681B (zh) | 螺杆反应器反应挤出工艺生产重质硬脂酸钙的方法 | |
| CN107033589B (zh) | 一种连续纤维增强尼龙6复合材料的制备方法 | |
| CN103923522B (zh) | 一种用于三维打印快速成型尼龙6墨水及其应用 | |
| CN103304792B (zh) | 一种环氧混合型粉末涂料用聚酯树脂的制备方法 | |
| CN105694401A (zh) | 一种可用于快速成型的增韧聚乳酸及其制备方法 | |
| CN105419266A (zh) | 3d打印材料及其制备方法 | |
| CN104072755B (zh) | 锦纶6三釜聚合新工艺 | |
| CN102888182B (zh) | 改性尼龙1012粉末涂料及其制备方法 | |
| CN108239281A (zh) | 一种支化高温尼龙及其制备方法 | |
| CN110283452A (zh) | 一种3d打印用弹性尼龙复合材料及其制备方法 | |
| CN102321325A (zh) | 可熔融加工的聚乙烯醇材料及其制备方法 | |
| CN104212148B (zh) | 3d打印用聚碳酸酯复合材料及其制备方法 | |
| CN103739952A (zh) | 可替代abs的pp复合材料及其制备方法 | |
| CN103524717A (zh) | 一种改性脂环胺固化剂及其制备方法 | |
| CN108485071A (zh) | 一种镭雕聚丙烯改性材料及其制备方法 | |
| CN109096648A (zh) | 一种微发泡注塑pvc扣板及其加工方法 | |
| CN105086432A (zh) | 一种高粘尼龙6及其制备方法 | |
| CN202540521U (zh) | 一种热硫化硅橡胶的热处理混炼生产线 | |
| CN104817757A (zh) | 环保购物袋 | |
| CN108329577A (zh) | 一种回料用吸水母粒及其制备方法 | |
| CN106493870A (zh) | 一种发泡聚丙烯珠粒连续生产线 | |
| CN108727686A (zh) | 一种汽车把手注塑成型模具材料及其制备方法 | |
| CN102336882B (zh) | 一种环保型贮存稳定的反应注射成型用聚氨酯组合物及其制备方法 | |
| CN103992611A (zh) | 一种app高聚合金复合材料防眩板及其加工工艺 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20160504 Termination date: 20190403 |
|
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |