CN104175417B - 一种peek超细粉体的球化方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种PEEK超细粉体的球化方法，属于粉体球化技术领域。该方法采用高温流化床对PEEK超细粉体进行球化处理，具体方法包括：将PEEK粉体从流化床的进料口投入到流化层内，气体从流化床顶部的进气口流入，并在流化层上部被加热装置加热形成高温气体流，控制该高温气体流的温度高于该粉体的熔点；PEEK粉体在高温气体流的作用下表面熔化，碰撞过程中在粉体表面张力下形成球体，并伴有部分团聚；该球体在自身重力作用下降至流化床下部的低温区，并从出料口出料，实现PEEK粉体的球化。利用本发明的方法可以得到球形度高、形貌规整、流动性好的PEEK超细粉体，特别适应于3D打印技术中的SLS技术。

Description

一种PEEK超细粉体的球化方法
技术领域
本发明涉及一种通过流化床进行PEEK超细粉体的球形化技术，该球形化粉体特别适用于选择性激光烧结技术(SLS)。
背景技术
选择性激光烧结技术是增材制造技术的一种，该加工过程是在均匀铺展的粉末层上通过激光加热有选择性的熔融得到零件的界面，并与上一层已形成的界面烧结在一起，逐层叠加进而得到一个完整零件的过程。该技术可用多种材料，具有精度高、工艺简单、材料利用率高、生产周期短等特点。为了满足生产精度的要求，该技术使用的材料粉体必须满足粒度分布均匀、球形度高、流动性好等特点。
但是对于很多不能通过乳液法实现球化的工程塑料，现有技术很难制备出球形度高的球体。以PEEK材料为例，PEEK即聚醚醚酮，是一种性能优异的特种工程塑料，因其耐高温、自润滑性好、耐化学品、抗辐射、超强的机械性能，在航空航天、汽车制造、电子电气、医疗和食品加工等领域得到广泛应用。当前PEEK材料通常采用传统热塑性塑料的加工工艺，通过高温熔融挤塑或注塑进行加工，对复杂结构和一些特殊结构的加工成型上较为困难。通过选择性激光烧结技术(SLS)技术能够解决PEEK复杂结构件的加工成型难题，但目前已知世界上仅有德国EOS公司能够通过SLS3D打印技术对PEEK进行加工。其原因主要在于PEEK超细粉体的常规生产工艺通常是通过球磨、气磨等机械粉碎方式进行，其粉体颗粒通常规整度差，球形度低，粒度分布也相对不太均一，难以满足SLS打印技术的需要。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于克服上述不足，提供一种PEEK超细粉体的球化方法，该方法通过流化床的高温气体流来进行工程塑料的球化加工。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
一种PEEK超细粉体的球化方法，采用高温流化床对PEEK超细粉体进行球化处理，具体方法包括：将PEEK粉体从流化床的进料口投入到流化层内，气体从流化床顶部的进气口流入，并在流化层上部被加热装置加热形成高温气体流，控制该高温气体流的温度高于该粉体的熔点；PEEK粉体在高温气体流的作用下表面熔化，碰撞过程中在粉体表面张力下形成球体，并伴有部分团聚；该球体在自身重力作用下降至流化床下部的低温区，并从出料口出料，实现PEEK粉体的球化。
进一步的，所述流化床的底部和顶部分别设置有出气口和进气口；所述流化层位于流化床的中部，流化层的靠顶端位置设置有进料口，流化层的靠底端位置设置有出料口，流化层正上方设置有隔离层；流化层靠上半部分的侧壁上设置有加热装置；出气口旁边还设置有气体返送口。
进一步的，所述加热装置的加热温度范围为334℃～450℃，且其控温误差不超过2℃。
进一步的，所述PEEK超细粉体粒径适用范围为10μm～500μm，球化后的粒径范围为10μm～1000μm。
进一步的，所述气体流包括氮气、氩气、氦气的一种或几种惰性气体。
进一步的，球化后的PEEK超细粉体球形度>70％。
本发明的有益技术效果是：本发明是一种工程塑料PEEK超细粉体的后处理技术，能够将传统工艺如球磨，气磨等机械粉碎方式生产得到的PEEK超细粉体进行形貌上的优化，得到球形度高、形貌规整、流动性好的PEEK超细粉体，特别适应于3D打印技术中的SLS技术，以得到高精度的打印产品。
本发明的其它优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本发明的实践中得到教导。
附图说明
为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步的详细描述，其中：
图1为本发明的流化床的结构示意图；
图2为按本发明的方法球化后显微镜下的效果图；
其中：1.进气口；2.出料口；3.进料口；4.气体反送口；5.出气口；6.隔离层；7.加热装置；8.流化层。
具体实施方式
以下是本发明优选实施例的详细描述，应当理解，优选实施例仅为了说明本发明，而不是为了限制本发明的保护范围。
图1为流化床的结构示意图，参照该图，本发明的流化床的底部和顶部分别设置有出气口5和进气口1；所述流化层8位于流化床的中部，流化层8的靠顶端位置设置有进料口2，流化层的靠底端位置设置有出料口3，流化层8正上方设置有隔离层6；流化层8靠上半部分的侧壁上设置有加热装置7；出气口5旁边还设置有气体返送口4。
本发明一种PEEK超细粉体的球化方法，采用高温流化床对PEEK超细粉体进行球化处理，具体方法包括：
1)将PEEK粉体从流化床的进料口投入到流化层内，气体从流化床顶部的进气口流入，此时从上往下运动的粉体受到从下往上流动的气体流的冲击，保证粉体能够与气体充分作用；
2)气体流在流化层上部被加热装置加热形成高温气体流，控制该高温气体流的温度高于该粉体的熔点；气体流只有在运动到加热装置时才被加热成为高温的气体流，加热装置位于流化层的上部，从而保证粉体一进入流化层就开始受到高温气体流的作用，同时保证位于流化层下半部分的气体流保持低温，方便粉体球化后出料；
3)PEEK粉体在高温气体流的作用下表面熔化，碰撞过程中在粉体表面张力下形成球体，并伴有部分团聚；PEEK粉体的熔点温度为334℃，因此控制加热装置将气体流的温度加热到高于334℃，保证PEEK粉体在与气体流的作用过程中表面熔化；
4)该球体在自身重力作用下降至流化床下部的低温区，并从出料口出料，实现PEEK粉体的球化。
所述加热装置的加热温度范围为334℃～450℃，且其控温误差不超过2℃。
所述PEEK超细粉体粒径适用范围为10μm～500μm，球化后的粒径范围为10μm～1000μm。
所述气体流包括氮气、氩气、氦气的一种或几种惰性气体。
球化后的PEEK超细粉体球形度>70％。图2为按本发明的方法球化后显微镜下的效果图，图中的PEEK粉体球化后球形度高，形貌规整。
本发明的虽然是一种PEEK超细粉体的球化方法，但是也可以用于类似与PEEK材料这种不能通过乳液法实现球化的工程塑料，例如PP、HDPE等材料。
以PP材料为例，将PP材料制作成超细粉体后，球化过程与上述的PEEK材料球化过程相似，只需要将气体流的升温到176℃(按100％等规度PP材料为准)以上，实现PP粉体的表面熔化，并在表面张力作用下球化即可。
最后说明的是，以上优选实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管通过上述优选实施例已经对本发明进行了详细的描述，但本领域技术人员应当理解，可以在形式上和细节上对其做出各种各样的改变，而不偏离本发明权利要求书所限定的范围。

Claims (1)

1.一种PEEK超细粉体的球化方法，其特征在于，采用高温流化床对PEEK超细粉体进行球化处理，具体方法包括：将PEEK粉体从流化床的进料口投入到流化层内，气体从流化床顶部的进气口流入，并在流化层上部被加热装置加热形成高温气体流，控制该高温气体流的温度高于该粉体的熔点；PEEK粉体在高温气体流的作用下表面熔化，碰撞过程中在粉体表面张力下形成球体，并伴有部分团聚；该球体在自身重力作用下降至流化床下部的低温区，并从出料口出料，实现PEEK粉体的球化；所述流化床的底部和顶部分别设置有出气口和进气口；所述流化层位于流化床的中部，流化层的靠顶端位置设置有进料口，流化层的靠底端位置设置有出料口，流化层正上方设置有隔离层；流化层靠上半部分的侧壁上设置有加热装置；出气口旁边还设置有气体返送口；所述加热装置的加热温度范围为334℃～450℃，且其控温误差不超过2℃；所述PEEK超细粉体粒径适用范围为10µm~500µm，球化后的粒径范围为10µm～1000µm；所述气体流包括氮气、氩气、氦气的一种或几种惰性气体；球化后的PEEK超细粉体球形度>70%。
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