CN105733271A - 一种3d打印用高分子聚合物材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种3D打印用高分子聚合物材料，由PVC树脂粉、磷酸三甲苯酯、红柱石粉、聚乙二醇二丙烯酸酯、乳香精油、十水合四硼酸钠、木质素磺酸钠、超细丙烯酸酯橡胶粉、改性丁腈橡胶磷酸三苯酯、十八烷基咪唑啉、甲基乙烯基硅橡胶、双酚A型聚碳酸酯、柠檬酸三丁酯、聚丙烯酸酯橡胶、环氧大豆油、纳米玉石粉、柠檬酸三丁酯、硅酮母料组成，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。

Description

一种3D打印用高分子聚合物材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种3D打印用高分子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
部分高分子聚合物材料(聚醚醚酮，聚酰亚胺等)作为一种重要的结构材料，具有较高强度、较高硬度、耐磨损、耐腐蚀等优点，在航空航天、生物医学等诸多领域都有着广泛的应用。然而对于形状复杂的高分子件，则需要通过复杂的模具来使其成形。但是，复杂的模具需要较高的制造成本与较长的制造周期，同时，模具一旦制造完成，就无法再对高分子件产品的尺寸、形貌以及其他参数进行修改，并且制约了原型件以及小批量的高分子件的生产。在市场竞争日趋激烈，产品更新速速日益加快的今天，这种生产状况已经越来越不能适应现代企业的生存以及发展的需要。
发明内容
本发明的目的在于提供一种3D打印用高分子聚合物材料及其制备方法，以便更好地改善生产制备效果，方便根据需要更好地使用。
为了实现上述目的，本发明的技术方案如下。
一种3D打印用高分子聚合物材料，由以下质量份数的物料组成：PVC树脂粉18～22份、磷酸三甲苯酯20～24份、红柱石粉16～20份、聚乙二醇二丙烯酸酯14～18份、乳香精油20～24份、十水合四硼酸钠16～20份、木质素磺酸钠14～18份、超细丙烯酸酯橡胶粉20～24份、改性丁腈橡胶磷酸三苯酯16～20份、十八烷基咪唑啉14～18份、甲基乙烯基硅橡胶20～24份、双酚A型聚碳酸酯16～20份、柠檬酸三丁酯16～20份、聚丙烯酸酯橡胶14～18份、环氧大豆油20～24份、纳米玉石粉16～20份、柠檬酸三丁酯14～18份、硅酮母料20～24份。
进一步地，上述3D打印用高分子聚合物材料，由以下质量份数的物料组成：PVC树脂粉18份、磷酸三甲苯酯20份、红柱石粉16份、聚乙二醇二丙烯酸酯14份、乳香精油20份、十水合四硼酸钠16份、木质素磺酸钠14份、超细丙烯酸酯橡胶粉20份、改性丁腈橡胶磷酸三苯酯16份、十八烷基咪唑啉14份、甲基乙烯基硅橡胶20份、双酚A型聚碳酸酯16份、柠檬酸三丁酯16份、聚丙烯酸酯橡胶14份、环氧大豆油20份、纳米玉石粉16份、柠檬酸三丁酯14份、硅酮母料20份。
进一步地，上述3D打印用高分子聚合物材料，由以下质量份数的物料组成：PVC树脂粉20份、磷酸三甲苯酯22份、红柱石粉18份、聚乙二醇二丙烯酸酯16份、乳香精油22份、十水合四硼酸钠18份、木质素磺酸钠16份、超细丙烯酸酯橡胶粉22份、改性丁腈橡胶磷酸三苯酯18份、十八烷基咪唑啉16份、甲基乙烯基硅橡胶22份、双酚A型聚碳酸酯18份、柠檬酸三丁酯18份、聚丙烯酸酯橡胶16份、环氧大豆油22份、纳米玉石粉18份、柠檬酸三丁酯16份、硅酮母料22份。
进一步地，上述3D打印用高分子聚合物材料，由以下质量份数的物料组成：PVC树脂粉22份、磷酸三甲苯酯24份、红柱石粉20份、聚乙二醇二丙烯酸酯18份、乳香精油24份、十水合四硼酸钠20份、木质素磺酸钠18份、超细丙烯酸酯橡胶粉24份、改性丁腈橡胶磷酸三苯酯20份、十八烷基咪唑啉18份、甲基乙烯基硅橡胶24份、双酚A型聚碳酸酯20份、柠檬酸三丁酯20份、聚丙烯酸酯橡胶18份、环氧大豆油24份、纳米玉石粉20份、柠檬酸三丁酯18份、硅酮母料24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170～190℃，200～210℃，220～230℃，240～250℃；主机转速为80～200rpm；
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236～240℃，242～250℃，255～265℃，265～275℃；螺杆转速为10～20rpm，牵引机的牵伸比为2.2～3.2。
该发明的有益效果在于：本发明中的3D打印用高分子聚合物材料，由PVC树脂粉、磷酸三甲苯酯、红柱石粉、聚乙二醇二丙烯酸酯、乳香精油、十水合四硼酸钠、木质素磺酸钠、超细丙烯酸酯橡胶粉、改性丁腈橡胶磷酸三苯酯、十八烷基咪唑啉、甲基乙烯基硅橡胶、双酚A型聚碳酸酯、柠檬酸三丁酯、聚丙烯酸酯橡胶、环氧大豆油、纳米玉石粉、柠檬酸三丁酯、硅酮母料组成，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。
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
本实施例中的3D打印用高分子聚合物材料，由以下质量份数的物料组成：PVC树脂粉18份、磷酸三甲苯酯20份、红柱石粉16份、聚乙二醇二丙烯酸酯14份、乳香精油20份、十水合四硼酸钠16份、木质素磺酸钠14份、超细丙烯酸酯橡胶粉20份、改性丁腈橡胶磷酸三苯酯16份、十八烷基咪唑啉14份、甲基乙烯基硅橡胶20份、双酚A型聚碳酸酯16份、柠檬酸三丁酯16份、聚丙烯酸酯橡胶14份、环氧大豆油20份、纳米玉石粉16份、柠檬酸三丁酯14份、硅酮母料20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℃，220℃，240℃；主机转速为80rpm；
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236℃，242℃，255℃，265℃；螺杆转速为10rpm，牵引机的牵伸比为2.2。
实施例2
本实施例中的3D打印用高分子聚合物材料，由以下质量份数的物料组成：PVC树脂粉20份、磷酸三甲苯酯22份、红柱石粉18份、聚乙二醇二丙烯酸酯16份、乳香精油22份、十水合四硼酸钠18份、木质素磺酸钠16份、超细丙烯酸酯橡胶粉22份、改性丁腈橡胶磷酸三苯酯18份、十八烷基咪唑啉16份、甲基乙烯基硅橡胶22份、双酚A型聚碳酸酯18份、柠檬酸三丁酯18份、聚丙烯酸酯橡胶16份、环氧大豆油22份、纳米玉石粉18份、柠檬酸三丁酯16份、硅酮母料22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℃，205℃，225℃，245℃；主机转速为140rpm；
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238℃，246℃，260℃，270℃；螺杆转速为15rpm，牵引机的牵伸比为2.7。
实施例3
本实施例中的3D打印用高分子聚合物材料，由以下质量份数的物料组成：PVC树脂粉22份、磷酸三甲苯酯24份、红柱石粉20份、聚乙二醇二丙烯酸酯18份、乳香精油24份、十水合四硼酸钠20份、木质素磺酸钠18份、超细丙烯酸酯橡胶粉24份、改性丁腈橡胶磷酸三苯酯20份、十八烷基咪唑啉18份、甲基乙烯基硅橡胶24份、双酚A型聚碳酸酯20份、柠檬酸三丁酯20份、聚丙烯酸酯橡胶18份、环氧大豆油24份、纳米玉石粉20份、柠檬酸三丁酯18份、硅酮母料24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190℃，210℃，230℃，250℃；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240℃，250℃，265℃，275℃；螺杆转速为20rpm，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6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15h；
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
性能测试结果 实施例1 实施例2 实施例3 对照组
拉伸强度/MPa 51.6 53.9 50.3 25.6
拉伸模量/MPa 1649.6 1815.6 1865 715.3
断裂伸长率/％ 91 95 84 216
冲击强度/kJ·m-2 18.2 17.5 18.1 8.8
零切粘度/Pa·s 3784 3895 3697 852
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3D打印用高分子聚合物材料，其特征在于：由以下质量份数的物料组成：PVC树脂粉18～22份、磷酸三甲苯酯20～24份、红柱石粉16～20份、聚乙二醇二丙烯酸酯14～18份、乳香精油20～24份、十水合四硼酸钠16～20份、木质素磺酸钠14～18份、超细丙烯酸酯橡胶粉20～24份、改性丁腈橡胶磷酸三苯酯16～20份、十八烷基咪唑啉14～18份、甲基乙烯基硅橡胶20～24份、双酚A型聚碳酸酯16～20份、柠檬酸三丁酯16～20份、聚丙烯酸酯橡胶14～18份、环氧大豆油20～24份、纳米玉石粉16～20份、柠檬酸三丁酯14～18份、硅酮母料20～24份。
2.根据权利要求1所述的3D打印用高分子聚合物材料，其特征在于：所述3D打印用高分子聚合物材料，由以下质量份数的物料组成：PVC树脂粉18份、磷酸三甲苯酯20份、红柱石粉16份、聚乙二醇二丙烯酸酯14份、乳香精油20份、十水合四硼酸钠16份、木质素磺酸钠14份、超细丙烯酸酯橡胶粉20份、改性丁腈橡胶磷酸三苯酯16份、十八烷基咪唑啉14份、甲基乙烯基硅橡胶20份、双酚A型聚碳酸酯16份、柠檬酸三丁酯16份、聚丙烯酸酯橡胶14份、环氧大豆油20份、纳米玉石粉16份、柠檬酸三丁酯14份、硅酮母料20份。
3.根据权利要求1所述的3D打印用高分子聚合物材料，其特征在于：所述3D打印用高分子聚合物材料，由以下质量份数的物料组成：PVC树脂粉20份、磷酸三甲苯酯22份、红柱石粉18份、聚乙二醇二丙烯酸酯16份、乳香精油22份、十水合四硼酸钠18份、木质素磺酸钠16份、超细丙烯酸酯橡胶粉22份、改性丁腈橡胶磷酸三苯酯18份、十八烷基咪唑啉16份、甲基乙烯基硅橡胶22份、双酚A型聚碳酸酯18份、柠檬酸三丁酯18份、聚丙烯酸酯橡胶16份、环氧大豆油22份、纳米玉石粉18份、柠檬酸三丁酯16份、硅酮母料22份。
4.根据权利要求1所述的3D打印用高分子聚合物材料，其特征在于：所述3D打印用高分子聚合物材料，由以下质量份数的物料组成：PVC树脂粉22份、磷酸三甲苯酯24份、红柱石粉20份、聚乙二醇二丙烯酸酯18份、乳香精油24份、十水合四硼酸钠20份、木质素磺酸钠18份、超细丙烯酸酯橡胶粉24份、改性丁腈橡胶磷酸三苯酯20份、十八烷基咪唑啉18份、甲基乙烯基硅橡胶24份、双酚A型聚碳酸酯20份、柠檬酸三丁酯20份、聚丙烯酸酯橡胶18份、环氧大豆油24份、纳米玉石粉20份、柠檬酸三丁酯18份、硅酮母料24份。
5.根据权利要求1所述的3D打印用高分子聚合物材料，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170～190℃，200～210℃，220～230℃，240～250℃；主机转速为80～200rpm；
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236～240℃，242～250℃，255～265℃，265～275℃；螺杆转速为10～20rpm，牵引机的牵伸比为2.2～3.2。
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