CN105504815A - 一种3d打印用聚砜柔性粉体及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明提出一种3D打印用聚砜柔性粉体，其特征在于聚砜粉体通过表面交联增韧获得的柔性聚砜粉，原料组分按重量份计包括：聚砜60~80重量份，聚对苯二甲酸丁二醇酯10~30重量份，N-环己基硫代邻苯二甲酰亚胺2-5重量份，相容剂5~10重量份，热稳定剂0.1~0.5重量份，抗氧剂0.1~1重量份；通过将聚对苯二甲酸丁二醇酯与聚砜完全共混后形成均相，进一步在流化床高温下通过喷洒交联剂，使聚砜表面交联增韧，从而获得粉体粒径为30~80μm柔性聚砜粉。克服了聚砜抗冲击性差的缺陷，特别是通过聚对苯二甲酸丁二醇酯，使用于3D打印时粘接性能有一，实现了3D打印SLS技术对粉体材料的要求。制备工艺易控，成本低，适合于大规模化生产应用。

Description

一种3D打印用聚砜柔性粉体及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种聚砜复合材料及其制备方法，更具体的说，本发明涉及一种3D打印用聚砜柔性粉体及其制备方法，属于3D打印材料领域。

背景技术

3D打印，即快速成型技术的一种，它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，又称作增材制造，其制造快速，可完全再现三维效果，使产品设计和模具生产同步进行，实现设计制造一体化。可用于3D打印设备上使用的材料种类广泛，包括金属材料、无机粉体材料、陶瓷材料、高分子材料、蜡、纸等。

目前，用于高分子材料快速成型的3D打印设备所用技术主要有：熔融层积成型技术（FDM），其用于丝状的热熔性塑料；选区激光烧结技术（SLS），其用于粉末状材料的快速成型，是适用材料最多的一种3D打印技术；立体光固化成型技术（SLA），其主要用于光敏树脂的成型，原料为液态树脂。

SLS技术是适用材料最多的一种3D打印技术，且具有加工成本低、时间短的特点，是应用最广泛的的一种3D技术。SLS技术及设备采用发射聚焦于目标区域的能量的激光。在生产部件的目标区域内在由激光所发射的能量的作用下部分熔融或软化的粉末材料。操作时粉末所接受照射的激光能量的数量应足以快速形成部件薄片，因而在实施激光照射前必须将目标化境进行加热，将粉末预热到稍低于其熔点的温度，然后在刮平棍子的作用下将粉末铺平；激光束在计算机控制下根据分层截面信息进行有选择地烧结，一层完成后再进行下一层烧结，全部烧结完后去掉多余的粉末，则可以得到一烧结好的零件。

聚砜（PSF）是在分子主链上含有砜基和芳核的非结晶性高分子化合物，是一种热塑性工程塑料，通常包括双酚A聚砜、聚苯砜和聚醚砜三类品种。聚砜的分子链是由异丙撑基、醚键和砜基连接起来的线性高分子化合物，其结构特点赋予了其优异的综合性能，聚砜具有水解稳定性，尺寸稳定性，在室温下具有良好的形变稳定性；优良的力学性能；突出的热稳定性；突出的长期蠕变性；易于加工成型、能达到精密的公差，除浓硝酸、浓硫酸外，对其他酸、碱、醇、脂肪烃等化学物品具稳定性。但是聚砜冲击强度不高，耐疲劳强度差，耐紫外线、耐候性差，熔体黏度高等缺点，限制了聚砜的应用。

因此，开发一种强度高、韧性好，抗疲劳、耐磨，耐候性优异的聚砜复合材料，满足3D打印SLS技术需求的聚砜复合粉体材料具有重要意义。

发明内容

针对聚砜抗冲击强度差，耐疲劳强度差，耐候性差等缺陷，本发明提出一种3D打印用聚砜柔性粉体。通过在聚砜粉体表面交联增韧获得的柔性聚砜粉。进一步提出一种3D打印用聚砜柔性粉体的制备方法，将聚对苯二甲酸丁二醇酯用于聚砜的增韧，并在聚砜粉体表面交联从而获得具有柔性的柔性聚砜粉体。粉体粒径为30~80μm，流动性好，满足3D打印SLS技术对粉体材料的要求。

本发明的技术方案如下：

一种3D打印用聚砜柔性粉体，其特征在于聚砜粉体通过表面交联增韧获得的柔性聚砜粉，原料组分按重量份计包括：

聚砜60~80重量份，

聚对苯二甲酸丁二醇酯10~30重量份，

N-环己基硫代邻苯二甲酰亚胺2-5重量份，

相容剂5~10重量份，

热稳定剂0.1~0.5重量份，

抗氧剂0.1~1重量份；

其中，所述的聚砜数均分子量为12000~25000，水分含量≤0.05%；

所述的相容剂为马来酸酐接枝聚苯乙烯、马来酸酐接枝EVA、马来酸酐接枝ABS中的一种。

所述的热稳定剂为1,4-丁二醇双（β-氨基丁烯酸）酯、亚磷酸三（壬基苯基）酯中的一种或两种联用。

所述的抗氧剂为受阻酚类抗氧剂，为抗氧剂121、抗氧剂264、抗氧剂1076中的一种。

一种3D打印用聚砜柔性粉体的制备方法，其特征在于：制备方法包括以下步骤：

1）将60~80重量份聚砜，10~30重量份聚对苯二甲酸丁二醇酯，5~10重量份相容剂，0.1~0.5重量份热稳定剂，0.1~1重量份抗氧剂，加入到高速混合机中，高速搅拌混合10~20分钟，送入啮合同向双螺杆挤出机熔融塑化，剪切改性，挤出切粒，制得碳酸钙晶须改性聚砜复合材料颗粒；

2）将步骤1）制得的复合材料颗粒在﹣100~﹣150℃低温下粉碎，制得粒径为30~80μm的粉末；

3）将2-5重量份N-环己基硫代邻苯二甲酰亚胺溶于乙酸乙酯，配成溶液，将步骤2）得到的粉末通过流化床，设置流化床温度150-180℃，喷洒N-环己基硫代邻苯二甲酰亚胺溶液，使粉末表面在流化床发生交联，得到3D打印用聚砜柔性粉体。

本发明一种3D打印用聚砜柔性粉体，通过将聚对苯二甲酸丁二醇酯与聚砜完全共混后形成均相，进一步在流化床高温下通过喷洒交联剂，使聚砜表面交联增韧，从而获得粉体粒径为30~80μm柔性聚砜粉。克服了聚砜抗冲击性差的缺陷，特别是通过聚对苯二甲酸丁二醇酯，使用于3D打印时粘接性能有一，实现了3D打印SLS技术对粉体材料的要求。

本发明具有以下的突出特点和有益效果：

1、本发明通过聚对苯二甲酸丁二醇酯对聚砜改性，改善了聚砜的熔体流动性、耐疲劳强度、冲击强度及耐候性。

2、本发明进一步通过引入聚对苯二甲酸丁二醇酯，实现了在聚砜表面交联获得柔性聚砜，满足3D打印SLS技术对材料的要求。

3、本发明制备工艺易控，成本低，适合于大规模化生产应用。

具体实施方案

以下通过具体实施方式对本发明作进一步的详细说明，但不应将此理解为本发明的范围仅限于以下的实例。在不脱离本发明上述方法思想的情况下,根据本领域普通技术知识和惯用手段做出的各种替换或变更,均应包含在本发明的范围内。

实施例1

一种3D打印用聚砜柔性粉体的制备方法，其特征在于：制备方法包括以下步骤：

1）将80重量份聚砜，10重量份聚对苯二甲酸丁二醇酯，5重量份马来酸酐接枝EVA，0.1重量份热稳定剂，0.1重量份抗氧剂，加入到高速混合机中，高速搅拌混合10~20分钟，送入啮合同向双螺杆挤出机熔融塑化，剪切改性，挤出切粒，制得碳酸钙晶须改性聚砜复合材料颗粒；

2）将步骤1）制得的复合材料颗粒在﹣100~﹣150℃低温下粉碎，制得粒径为30~80μm的粉末；

3）将2重量份N-环己基硫代邻苯二甲酰亚胺溶于乙酸乙酯，配成溶液，将步骤2）得到的粉末通过流化床，设置流化床温度150-180℃，喷洒N-环己基硫代邻苯二甲酰亚胺溶液，使粉末表面在流化床发生交联，得到3D打印用聚砜柔性粉体。

实施例2

一种3D打印用聚砜柔性粉体的制备方法，其特征在于：制备方法包括以下步骤：

1）将70重量份聚砜，20重量份聚对苯二甲酸丁二醇酯，5重量份马来酸酐接枝ABS，0.3重量份热稳定剂，0.5重量份抗氧剂，加入到高速混合机中，高速搅拌混合10~20分钟，送入啮合同向双螺杆挤出机熔融塑化，剪切改性，挤出切粒，制得碳酸钙晶须改性聚砜复合材料颗粒；

2）将步骤1）制得的复合材料颗粒在﹣100~﹣150℃低温下粉碎，制得粒径为30~80μm的粉末；

3）将3重量份N-环己基硫代邻苯二甲酰亚胺溶于乙酸乙酯，配成溶液，将步骤2）得到的粉末通过流化床，设置流化床温度150-180℃，喷洒N-环己基硫代邻苯二甲酰亚胺溶液，使粉末表面在流化床发生交联，得到3D打印用聚砜柔性粉体。

实施例3

一种3D打印用聚砜柔性粉体的制备方法，其特征在于：制备方法包括以下步骤：

1）将80重量份聚砜，30重量份聚对苯二甲酸丁二醇酯，10重量份马来酸酐接枝聚苯乙烯，0.3重量份热稳定剂，0.1重量份抗氧剂，加入到高速混合机中，高速搅拌混合10~20分钟，送入啮合同向双螺杆挤出机熔融塑化，剪切改性，挤出切粒，制得碳酸钙晶须改性聚砜复合材料颗粒；

2）将步骤1）制得的复合材料颗粒在﹣100~﹣150℃低温下粉碎，制得粒径为30~80μm的粉末；

3）将5重量份N-环己基硫代邻苯二甲酰亚胺溶于乙酸乙酯，配成溶液，将步骤2）得到的粉末通过流化床，设置流化床温度150-180℃，喷洒N-环己基硫代邻苯二甲酰亚胺溶液，使粉末表面在流化床发生交联，得到3D打印用聚砜柔性粉体。

实施例4

一种3D打印用聚砜柔性粉体的制备方法，其特征在于：制备方法包括以下步骤：

1）将75重量份聚砜，25重量份聚对苯二甲酸丁二醇酯，5重量份相容剂，0.3重量份热稳定剂，1重量份抗氧剂，加入到高速混合机中，高速搅拌混合10~20分钟，送入啮合同向双螺杆挤出机熔融塑化，剪切改性，挤出切粒，制得碳酸钙晶须改性聚砜复合材料颗粒；

2）将步骤1）制得的复合材料颗粒在﹣100~﹣150℃低温下粉碎，制得粒径为30~80μm的粉末；

3）将5重量份N-环己基硫代邻苯二甲酰亚胺溶于乙酸乙酯，配成溶液，将步骤2）得到的粉末通过流化床，设置流化床温度150-180℃，喷洒N-环己基硫代邻苯二甲酰亚胺溶液，使粉末表面在流化床发生交联，得到3D打印用聚砜柔性粉体。

Claims (5)

1.一种3D打印用聚砜柔性粉体，其特征在于聚砜粉体通过表面交联增韧获得的柔性聚砜粉，原料组分按重量份计包括：

聚砜60~80重量份，

聚对苯二甲酸丁二醇酯10~30重量份，

N-环己基硫代邻苯二甲酰亚胺2-5重量份，

相容剂5~10重量份，

热稳定剂0.1~0.5重量份，

抗氧剂0.1~1重量份；

其中，所述的聚砜数均分子量为12000~25000，水分含量≤0.05%。

2.根据权利要求1所述的一种3D打印用聚砜柔性粉体，其特征在于：所述的相容剂为马来酸酐接枝聚苯乙烯、马来酸酐接枝EVA、马来酸酐接枝ABS中的一种。

3.根据权利要求1所述的一种3D打印用聚砜柔性粉体，其特征在于：所述的热稳定剂为1,4-丁二醇双（β-氨基丁烯酸）酯、亚磷酸三（壬基苯基）酯中的一种或两种联用。

4.根据权利要求1所述的一种3D打印用聚砜柔性粉体，其特征在于：所述的抗氧剂为受阻酚类抗氧剂，为抗氧剂121、抗氧剂264、抗氧剂1076中的一种。

5.权利要求1~3任一项所述一种3D打印用聚砜柔性粉体的制备方法，其特征在于：制备方法包括以下步骤：

1）将60~80重量份聚砜，10~30重量份聚对苯二甲酸丁二醇酯，5~10重量份相容剂，0.1~0.5重量份热稳定剂，0.1~1重量份抗氧剂，加入到高速混合机中，高速搅拌混合10~20分钟，送入啮合同向双螺杆挤出机熔融塑化，剪切改性，挤出切粒，制得碳酸钙晶须改性聚砜复合材料颗粒；

2）将步骤1）制得的复合材料颗粒在﹣100~﹣150℃低温下粉碎，制得粒径为30~80μm的粉末；

3）将2-5重量份N-环己基硫代邻苯二甲酰亚胺溶于乙酸乙酯，配成溶液，将步骤2）得到的粉末通过流化床，设置流化床温度150-180℃，喷洒N-环己基硫代邻苯二甲酰亚胺溶液，使粉末表面在流化床发生交联，得到3D打印用聚砜柔性粉体。