CN105694119A - 一种用于3d打印的聚合物材料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于3D打印的聚合物材料，由聚酰胺、氧化淀粉、松香树脂、滑石粉、环氧大豆油、氢化蓖麻油、纳米氮化硅粉末、均苯四甲酸酐、苯并噻唑、ABS树脂、2-羟基-4-甲氧基二苯甲酮、甲基苯胺、木质素、油酸聚氧丙烯酯、纳米氧化锌、聚丙烯酸乙酯、乙酰乙酸甲酯、季戊四醇三丙烯酸酯组成，所制备的材料具有较高的拉伸强度和拉伸模量，而且保留了良好的韧性，其断裂伸长率和冲击强度等性能指标良好；不仅具有相当高的韧性，还具有较高的耐热性，使用性能好，便于根据需要使用。

Description

一种用于3D打印的聚合物材料及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种用于3D打印的聚合物材料及其制备方法，属于3D打印材料技术领域。

背景技术

近年来，3D打印因其独特的成型加工优势而受到越来越广泛的关注。3D打印，又称增材制造技术，一般是指利用数字化的模型文件，通过程序控制打印喷头，以逐层累积的方式直接成型出三维实体的技术。与传统的成型方法相比，3D打印不需要复杂的模具和操作工艺，加工过程由电脑程序控制，简便安全，大大缩短了成型加工周期，快速成型结构复杂的零件，可实现个性化定制。随着研究的深入，3D打印逐渐在医学、航空、建筑、汽车等领域有着越来越广阔的应用。材料丝条熔融挤出技术，又称熔融沉积成型技术，是3D打印技术中应用最广泛的技术之一，其原理是将一定规格的线材通过加热室加热到其熔点以上，使材料处于一定的流动状态后通过一个喷嘴挤出到平台上，层层沉积成三维实体。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于3D打印的聚合物材料及其制备方法，以便更好地改善3D打印材料制备处理效果，方便根据需要使用。

为了实现上述目的，本发明的技术方案如下。

一种用于3D打印的聚合物材料，由以下质量份数的物料组成：聚酰胺16～20份、氧化淀粉18～22份、松香树脂14～18份、滑石粉12～16份、环氧大豆油18～22份、氢化蓖麻油14～18份、纳米氮化硅粉末12～16份、均苯四甲酸酐18～22份、苯并噻唑14～18份、ABS树脂18～22份、2-羟基-4-甲氧基二苯甲酮14～18份、甲基苯胺14～18份、木质素12～16份、油酸聚氧丙烯酯18～22份、纳米氧化锌14～18份、聚丙烯酸乙酯12～16份、乙酰乙酸甲酯18～22份、季戊四醇三丙烯酸酯14～18份。

进一步地，上述用于3D打印的聚合物材料，由以下质量份数的物料组成：聚酰胺16份、氧化淀粉18份、松香树脂14份、滑石粉12份、环氧大豆油18份、氢化蓖麻油14份、纳米氮化硅粉末12份、均苯四甲酸酐18份、苯并噻唑14份、ABS树脂18份、2-羟基-4-甲氧基二苯甲酮14份、甲基苯胺14份、木质素12份、油酸聚氧丙烯酯18份、纳米氧化锌14份、聚丙烯酸乙酯12份、乙酰乙酸甲酯18份、季戊四醇三丙烯酸酯14份。

进一步地，上述用于3D打印的聚合物材料，由以下质量份数的物料组成：聚酰胺18份、氧化淀粉20份、松香树脂16份、滑石粉14份、环氧大豆油20份、氢化蓖麻油16份、纳米氮化硅粉末14份、均苯四甲酸酐20份、苯并噻唑16份、ABS树脂20份、2-羟基-4-甲氧基二苯甲酮16份、甲基苯胺16份、木质素14份、油酸聚氧丙烯酯20份、纳米氧化锌16份、聚丙烯酸乙酯14份、乙酰乙酸甲酯20份、季戊四醇三丙烯酸酯16份。

进一步地，上述用于3D打印的聚合物材料，由以下质量份数的物料组成：聚酰胺20份、氧化淀粉22份、松香树脂18份、滑石粉16份、环氧大豆油22份、氢化蓖麻油18份、纳米氮化硅粉末16份、均苯四甲酸酐22份、苯并噻唑18份、ABS树脂22份、2-羟基-4-甲氧基二苯甲酮18份、甲基苯胺18份、木质素16份、油酸聚氧丙烯酯22份、纳米氧化锌18份、聚丙烯酸乙酯16份、乙酰乙酸甲酯22份、季戊四醇三丙烯酸酯18份。

进一步地，上述用于3D打印的聚合物材料，其制备方法，包括如下步骤：

1)将上述质量份数的物料混合后，加入双螺杆挤出机中共混均匀后挤出切粒，得备用材料；双螺杆挤出机一区、二区、三区和模头的温度分别为160～180℃，190～210℃，220～240℃，260～280℃；主机转速为40～200rpm；

2)将所述备用材料加入到单螺杆挤出机中，挤出后用牵引机牵伸，制成用于3D打印的线材；单螺杆挤出机一区、二区、三区和模头的温度分别为230～235℃，250～255℃，260～265℃，250～255℃；螺杆转速为10～30rpm，牵引机的牵伸比为1.1～3.2。

该发明的有益效果在于：本发明中的用于3D打印的聚合物材料，由聚酰胺、氧化淀粉、松香树脂、滑石粉、环氧大豆油、氢化蓖麻油、纳米氮化硅粉末、均苯四甲酸酐、苯并噻唑、ABS树脂、2-羟基-4-甲氧基二苯甲酮、甲基苯胺、木质素、油酸聚氧丙烯酯、纳米氧化锌、聚丙烯酸乙酯、乙酰乙酸甲酯、季戊四醇三丙烯酸酯组成，所制备的材料具有较高的拉伸强度和拉伸模量，而且保留了良好的韧性，其断裂伸长率和冲击强度等性能指标良好；不仅具有相当高的韧性，还具有较高的耐热性，使用性能好，便于根据需要使用。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明的具体实施方式进行描述，以便更好的理解本发明。

实施例1

本发明实施例中的用于3D打印的聚合物材料，由以下质量份数的物料组成：聚酰胺16份、氧化淀粉18份、松香树脂14份、滑石粉12份、环氧大豆油18份、氢化蓖麻油14份、纳米氮化硅粉末12份、均苯四甲酸酐18份、苯并噻唑14份、ABS树脂18份、2-羟基-4-甲氧基二苯甲酮14份、甲基苯胺14份、木质素12份、油酸聚氧丙烯酯18份、纳米氧化锌14份、聚丙烯酸乙酯12份、乙酰乙酸甲酯18份、季戊四醇三丙烯酸酯14份。

上述用于3D打印的聚合物材料，其制备方法，包括如下步骤：

1)将上述质量份数的物料混合后，加入双螺杆挤出机中共混均匀后挤出切粒，得备用材料；双螺杆挤出机一区、二区、三区和模头的温度分别为160℃，190℃，220℃，260℃；主机转速为40rpm；

2)将所述备用材料加入到单螺杆挤出机中，挤出后用牵引机牵伸，制成用于3D打印的线材；单螺杆挤出机一区、二区、三区和模头的温度分别为230℃，250℃，260℃，250℃；螺杆转速为10rpm，牵引机的牵伸比为1.1。

实施例2

本发明实施例中用于3D打印的聚合物材料，由以下质量份数的物料组成：聚酰胺18份、氧化淀粉20份、松香树脂16份、滑石粉14份、环氧大豆油20份、氢化蓖麻油16份、纳米氮化硅粉末14份、均苯四甲酸酐20份、苯并噻唑16份、ABS树脂20份、2-羟基-4-甲氧基二苯甲酮16份、甲基苯胺16份、木质素14份、油酸聚氧丙烯酯20份、纳米氧化锌16份、聚丙烯酸乙酯14份、乙酰乙酸甲酯20份、季戊四醇三丙烯酸酯16份。

上述用于3D打印的聚合物材料，其制备方法，包括如下步骤：

1)将上述质量份数的物料混合后，加入双螺杆挤出机中共混均匀后挤出切粒，得备用材料；双螺杆挤出机一区、二区、三区和模头的温度分别为170℃，200℃，230℃，270℃；主机转速为120rpm；

2)将所述备用材料加入到单螺杆挤出机中，挤出后用牵引机牵伸，制成用于3D打印的线材；单螺杆挤出机一区、二区、三区和模头的温度分别为232℃，252℃，262℃，252℃；螺杆转速为20rpm，牵引机的牵伸比为2。

实施例3

本发明实施例中的用于3D打印的聚合物材料，由以下质量份数的物料组成：聚酰胺20份、氧化淀粉22份、松香树脂18份、滑石粉16份、环氧大豆油22份、氢化蓖麻油18份、纳米氮化硅粉末16份、均苯四甲酸酐22份、苯并噻唑18份、ABS树脂22份、2-羟基-4-甲氧基二苯甲酮18份、甲基苯胺18份、木质素16份、油酸聚氧丙烯酯22份、纳米氧化锌18份、聚丙烯酸乙酯16份、乙酰乙酸甲酯22份、季戊四醇三丙烯酸酯18份。

上述用于3D打印的聚合物材料，其制备方法，包括如下步骤：

1)将上述质量份数的物料混合后，加入双螺杆挤出机中共混均匀后挤出切粒，得备用材料；双螺杆挤出机一区、二区、三区和模头的温度分别为180℃，210℃，240℃，280℃；主机转速为200rpm；

2)将所述备用材料加入到单螺杆挤出机中，挤出后用牵引机牵伸，制成用于3D打印的线材；单螺杆挤出机一区、二区、三区和模头的温度分别为235℃，255℃，265℃，255℃；螺杆转速为30rpm，牵引机的牵伸比为3.2。

对照例

本对照例用于3D打印的聚合物材料，其原料组成为100质量份数的聚丁二酸丁二酯和1质量份数的钛白粉。

其制备步骤如下：

1)将聚丁二酸丁二酯在60℃下干燥12h；

2)将100重量份的聚丁二酸丁二酯，1份的钛白粉预混后，用双螺杆挤出机挤出切粒后，得备用材料；双螺杆挤出机一区、二区、三区和模头的温度分别为140～150℃，165～170℃，180～185℃，180～185℃，主机转速为40rpm。

将上述实施例1、实施例2、实施例3以及对照组材料进行性能测试对比，测试中，拉伸性能按ASTMD638测定，选用II型样条，测试时拉伸速度为50mm/min；冲击强度按ASTMD648测定；熔体粘度在160℃下，应变为1％下使用频率扫描0.01～100Hz测定。

性能测试对比结果如表1所示：

表1性能测试对比结果

由本实施例可见，本发明产品，其拉伸强度、拉伸模量和冲击强度明显提高，3D打印制品翘曲变形显著改善，尺寸精度提高。

以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种用于3D打印的聚合物材料，其特征在于：由以下质量份数的物料组成：聚酰胺16～20份、氧化淀粉18～22份、松香树脂14～18份、滑石粉12～16份、环氧大豆油18～22份、氢化蓖麻油14～18份、纳米氮化硅粉末12～16份、均苯四甲酸酐18～22份、苯并噻唑14～18份、ABS树脂18～22份、2-羟基-4-甲氧基二苯甲酮14～18份、甲基苯胺14～18份、木质素12～16份、油酸聚氧丙烯酯18～22份、纳米氧化锌14～18份、聚丙烯酸乙酯12～16份、乙酰乙酸甲酯18～22份、季戊四醇三丙烯酸酯14～18份。

2.根据权利要求1所述的用于3D打印的聚合物材料，其特征在于：所述用于3D打印的聚合物材料，由以下质量份数的物料组成：聚酰胺16份、氧化淀粉18份、松香树脂14份、滑石粉12份、环氧大豆油18份、氢化蓖麻油14份、纳米氮化硅粉末12份、均苯四甲酸酐18份、苯并噻唑14份、ABS树脂18份、2-羟基-4-甲氧基二苯甲酮14份、甲基苯胺14份、木质素12份、油酸聚氧丙烯酯18份、纳米氧化锌14份、聚丙烯酸乙酯12份、乙酰乙酸甲酯18份、季戊四醇三丙烯酸酯14份。

3.根据权利要求1所述的用于3D打印的聚合物材料，其特征在于：所述用于3D打印的聚合物材料，由以下质量份数的物料组成：聚酰胺18份、氧化淀粉20份、松香树脂16份、滑石粉14份、环氧大豆油20份、氢化蓖麻油16份、纳米氮化硅粉末14份、均苯四甲酸酐20份、苯并噻唑16份、ABS树脂约20份、2-羟基-4-甲氧基二苯甲酮16份、甲基苯胺16份左右、木质素14份、油酸聚氧丙烯酯20份、纳米氧化锌16份、聚丙烯酸乙酯14份、乙酰乙酸甲酯20份、季戊四醇三丙烯酸酯16份。

4.根据权利要求1所述的用于3D打印的聚合物材料，其特征在于：所述用于3D打印的聚合物材料，由以下质量份数的物料组成：聚酰胺20份、氧化淀粉22份、松香树脂18份、滑石粉16份、环氧大豆油22份左右、氢化蓖麻油18份、纳米氮化硅粉末16份、均苯四甲酸酐22份、苯并噻唑18份、ABS树脂22份、2-羟基-4-甲氧基二苯甲酮18份、甲基苯胺18份、木质素16份、油酸聚氧丙烯酯22份、纳米氧化锌18份、聚丙烯酸乙酯16份、乙酰乙酸甲酯22份、季戊四醇三丙烯酸酯18份。

5.根据权利要求1所述的用于3D打印的聚合物材料，其特征在于：所述用于3D打印的聚合物材料，其制备方法，包括如下步骤：

1)将上述质量份数的物料混合后，加入双螺杆挤出机中共混均匀后挤出切粒，得备用材料；双螺杆挤出机一区、二区、三区和模头的温度分别为160～180℃，190～210℃，220～240℃，260～280℃；主机转速为40～200rpm；

2)将所述备用材料加入到单螺杆挤出机中，挤出后用牵引机牵伸，制成用于3D打印的线材；单螺杆挤出机一区、二区、三区和模头的温度分别为230～235℃，250～255℃，260～265℃，250～255℃；螺杆转速为10～30rpm，牵引机的牵伸比为1.1～3.2。