CN105237901B - 3d打印用透明聚苯乙烯线性材料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种3D打印用透明聚苯乙烯线性材料及其制备方法，由如下原料制备而成：透明聚苯乙烯与透明苯乙烯‑丁二烯嵌段共聚物以质量比为0‑90：100‑10的复合物；占所述复合物0‑5wt％的透明颜料；以及占所述复合物0‑5wt％的抗氧剂。本发明的3D打印用聚苯乙烯线材的制备工艺简单、成本低廉、流动性好、高强度、高柔韧性并可随意弯折、且透明度高、克服了目前市场上3D打印用高韧性聚苯乙烯类线材例如ABS、HIPS等线型材料流动性偏低且易堵塞打印机喷嘴、不透明的缺点。

Description

3D打印用透明聚苯乙烯线性材料及其制备方法

技术领域

本发明涉及材料技术领域，特别是涉及一种3D打印用聚苯乙烯线性材料及其制备方法。

背景技术

3D打印技术起源于19世纪末的美国，甚至比互联网还早。3D打印早在20世纪80年代就开始发展，但直到最近几年由于信息技术的不断进步，机械自动化的不断更新和互联网的推动才使得3D打印的“软件核心”—“数字模型”和“硬件基础”得以高速发展，3D打印机的成本不断下降，3D打印技术应用的黄金时代正式到来。3D打印技术被称为“第三次工业革命”，属于增材智能制造领域。其制造过程为首先对产品进行3D图形设计与处理，然后将其转化为3D打印机可识别的数据格式，接着将其导入到3D打印系统中进行3D打印。对于内部有空腔或活动部件等结构复杂的产品无需设计、制造和修改模具，可以一次性快速打印成型，节约了原料和制造时间及生产成本，极大地提高了生产效率，降低了能耗，克服了传统制造技术的缺陷。3D打印技术的应用飞速发展，目前已经在日用消费品、艺术设计、建筑、信息、电子机械、汽车制造、航空航天和生物医疗等领域崭露头角。估计到2030年，3D打印有望取代一些传统的规模化制造领域，导致大量拥有规模化生产能力的微工厂出现，可以有效的缩短生产周期，简化供应链。

3D打印材料是3D打印技术得以实现的前提条件之一，根据3D打印机的原理不同可为液态光敏树脂，金属、陶瓷或树脂固体粉末，金属或树脂线型材料等。目前常用的3D打印树脂材料有PLA、PCL、ABS、HIPS等，这些3D打印材料不仅成本高，而且透明度偏低，有些甚至不透明。聚苯乙烯是一种通用型热塑性树脂，由于价格低廉、易成型加工、均聚物透明度高等特点而得到非常广泛的应用。目前常用的3D打印用聚苯乙烯类线型材料主要有ABS和HIPS等非透明性材料，而透明的聚苯乙烯类材料由于其刚性大、耐冲击性差、易碎不耐弯折等限制了其做为3D打印线性材料的使用，所以透明的3D打印用聚苯乙烯线型材料还未见有报道。

发明内容

基于此，本发明的目的是提供一种3D打印用透明聚苯乙烯线性材料。

具体的技术方案如下：

一种3D打印用透明聚苯乙烯线性材料，由如下原料制备而成：

透明聚苯乙烯与透明苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物以质量比为0-90：100-10的复合物；

占所述复合物0-5wt％的透明颜料；

以及占所述复合物0-5wt％的抗氧剂。

在其中一些实施例中，所述复合物中透明聚苯乙烯与透明苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物的质量比为90-60：10-40。

在其中一些实施例中，所述透明苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物中苯乙烯与丁二烯的物质的量的比例为90-50：10-50。

在其中一些实施例中，所述透明聚苯乙烯选自道达尔的GPPS-1050、GPPS-1240或GPPS-535N，或者扬子石化-巴斯夫的PS143E、158K或165H，中的一种或几种。

在其中一些实施例中，所述透明苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物选自雪佛龙菲利普KR03、KR03NW或BK10，或茂名众和SL-801G、SL-803G、SL-805F或SL-838F，中的一种或几种。

本发明的另一目的是提供上述3D打印用透明聚苯乙烯线性材料的制备方法。

具体的技术方案如下：

上述3D打印用透明聚苯乙烯线性材料的制备方法，包括如下步骤：

将复合物的原料于80-100℃干燥后进行预分散复合，然后在双螺杆挤出机中于180-240℃下进行熔融复合5-10min，挤出、冷却定型、牵引、收卷、烘干，即得。

本发明的原理及有益效果如下：

本发明3D打印用透明聚苯乙烯线型材料以优选透明的聚苯乙烯与透明的苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物为原料，二者以质量比为0-90：100-10的复合物做为本料，同时另添加或不添加抗氧剂和透明颜料制备而得。

本发明的3D打印用透明聚苯乙烯线材的有益效果为：制备工艺简单、成本低廉、高强度、高柔韧性并可随意弯折、且透明度高、流动性好、不会堵塞打印机喷嘴，克服了目前市场上3D打印用高韧性聚苯乙烯类线材例如ABS、HIPS等线型材料不透明、流动性差易堵塞打印机喷嘴的缺点。本发明的3D打印材料打印过程中不仅不堵塞打印喷头，而且打印的产品透明度高，综合性能好，非常适合于在电子电器、生物医疗等透明性要求高的领域使用，市场应用前景非常广阔。

具体实施方式

以下通过实施例对本发明做进一步阐述。

实施例1

本实施例一种3D打印用透明聚苯乙烯线性材料，制备方法如下：

利用天平秤准确称量道达尔聚苯乙烯GPPS-1240 10Kg、茂名众和K胶(透明的苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物，其中丁二烯的摩尔百分含量为30％左右)SL-803G 2.5Kg，先在80℃烘干后进行预分散复合，然后在双螺杆复合挤出设备中于230℃进行熔融复合6分钟，接着在直径为1.75mm的圆形模口中挤出，挤出的线材经过冷却水槽冷却定型、两轮牵引机牵引、以30m/min的速度在双工收卷机上高速收卷，最后烘干、即得。

实施例2

本实施例一种3D打印用透明聚苯乙烯线性材料，制备方法如下：

利用天平秤准确称量扬子石化-巴斯夫的PS165H 10Kg，茂名众和K胶SL-805F 3.0Kg，先在100℃烘干后进行预分散复合，然后在双螺杆复合挤出设备中于220℃进行熔融复合8分钟，接着在直径为3.0mm的圆形模口中挤出，挤出的线材经过冷却水槽冷却定型、两轮牵引机牵引、以40m/min的速度在双工收卷机上高速收卷，最后烘干、即得。

实施例3

本实施例一种3D打印用透明聚苯乙烯线性材料，制备方法如下：

利用天平秤准确称量扬子石化-巴斯夫的PS143E 5Kg、GPPS-535N5Kg，茂名众和K胶SL-801G 2.5Kg，先在80℃烘干后进行预分散复合，然后在双螺杆复合挤出设备中于210℃进行熔融复合10分钟，接着在直径为1.75mm的圆形模口中挤出，挤出的线材经过冷却水槽冷却定型、两轮牵引机牵引、以30m/min的速度在双工收卷机上高速收卷，最后烘干、即得。

实施例4

本实施例一种3D打印用透明聚苯乙烯线性材料，制备方法如下：

利用天平秤准确称量扬子石化-巴斯夫的PS158K 5Kg、GPPS-10502.5Kg、GPPS-535N 2.5Kg，茂名众和K胶SL-803G 1.5Kg、雪佛龙菲利普K胶KR03 1.5Kg，颜料50g，抗氧剂10g，先在80℃烘干后进行预分散复合，然后在双螺杆复合挤出设备中于240℃进行熔融复合8分钟，接着在直径为3.0mm的圆形模口中挤出，挤出的线材经过冷却水槽冷却定型、两轮牵引机牵引、以30m/min的速度在双工收卷机上高速收卷，最后烘干、即得。

实施例5

将单体苯乙烯和丁二烯以85:15的摩尔比向反应釜中供料，然后在无水无氧的条件下，以自由基或离子聚合的方式在一定的温度和压力下进行聚合，反应一定时间后待单体的转化率大于99％时停止反应，然后出料切成粒料，得透明苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物。

接着将透明苯乙烯-丁二烯无规共聚料10公斤，颜料50g，抗氧剂10g，先在80℃烘干后进行预分散复合，然后在双螺杆复合挤出设备中于240℃进行熔融复合8分钟，接着在直径为1.75mm的圆形模口中挤出，挤出的线材经过冷却水槽冷却定型、两轮牵引机牵引、以30m/min的速度在双工收卷机上高速收卷，最后烘干、即得。

下表是纯聚苯乙烯、纯苯乙烯-丁二烯共聚物(K胶)、以及二者的复合物的韧性(即冲击强度)、成本的对比。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (3)

1.一种3D打印用透明聚苯乙烯线性材料，其特征在于，由如下原料制备而成：

透明聚苯乙烯与透明苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物以质量比为90-60：10-40的复合物；

所述透明聚苯乙烯选自道达尔的GPPS-1240或者扬子石化-巴斯夫的PS165H，中的一种或两种混合物；

所述透明苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物选自雪佛龙菲利普KR03、KR03NW或BK10，或茂名众和SL-801G、SL-803G、SL-805F或SL-838F，中的一种或几种；

占所述复合物0-5wt％的透明颜料；

以及占所述复合物0-5wt％的抗氧剂。

2.根据权利要求1所述的3D打印用透明聚苯乙烯线性材料，其特征在于，所述透明苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物中苯乙烯与丁二烯的物质的量的比例为90-50：10-50。

3.权利要求1-2任一项所述的3D打印用透明聚苯乙烯线性材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

将复合物的原料于80-100℃干燥后进行预分散复合，然后在双螺杆挤出机中于180-240℃下进行熔融复合5-10min，挤出、冷却定型、牵引、收卷、烘干，即得。