CN105820509A - 一种用于3d打印的聚合物材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于3D打印的聚合物材料，由硬脂酸铝、甘油单硬脂酸酯、对羟基苯甲基醛、沸石粉、二硅化钼微粉、氧化铝细粉、钛酸四丁酯、E‑51环氧树脂、吩噻嗪、酚醛树脂、膨胀珍珠岩、海螺壳粉、纳米氧化锌、聚酰胺蜡微粉、豆油卵磷酸、苯丙乳液、羟丙甲基纤维素、松香改性酚醛树脂组成，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：硬脂酸铝16～20份、甘油单硬脂酸酯18～22份、对羟基苯甲基醛14～18份、沸石粉12～16份、二硅化钼微粉18～22份、氧化铝细粉14～18份、钛酸四丁酯12～16份、E-51环氧树脂18～22份、吩噻嗪14～18份、酚醛树脂18～22份、膨胀珍珠岩14～18份、海螺壳粉14～18份、纳米氧化锌12～16份、聚酰胺蜡微粉18～22份、豆油卵磷酸14～18份、苯丙乳液12～16份、羟丙甲基纤维素18～22份、松香改性酚醛树脂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：硬脂酸铝16份、甘油单硬脂酸酯18份、对羟基苯甲基醛14份、沸石粉12份、二硅化钼微粉18份、氧化铝细粉14份、钛酸四丁酯12份、E-51环氧树脂18份、纳米氧化锌14份、酚醛树脂18份、膨胀珍珠岩14份、海螺壳粉14份、纳米氧化锌12份、聚酰胺蜡微粉18份、豆油卵磷酸14份、苯丙乳液12份、羟丙甲基纤维素18份、松香改性酚醛树脂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：硬脂酸铝18份、甘油单硬脂酸酯20份、对羟基苯甲基醛16份、沸石粉14份、二硅化钼微粉20份、氧化铝细粉16份、钛酸四丁酯14份、E-51环氧树脂20份、纳米氧化锌16份、酚醛树脂20份、膨胀珍珠岩16份、海螺壳粉16份、纳米氧化锌14份、聚酰胺蜡微粉20份、豆油卵磷酸16份、苯丙乳液14份、羟丙甲基纤维素20份、松香改性酚醛树脂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：硬脂酸铝20份、甘油单硬脂酸酯22份、对羟基苯甲基醛18份、沸石粉16份、二硅化钼微粉22份、氧化铝细粉18份、钛酸四丁酯16份、E-51环氧树脂22份、吩噻嗪18份、酚醛树脂22份、膨胀珍珠岩18份、海螺壳粉18份、纳米氧化锌16份、聚酰胺蜡微粉22份、豆油卵磷酸18份、苯丙乳液16份、羟丙甲基纤维素22份、松香改性酚醛树脂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，由硬脂酸铝、甘油单硬脂酸酯、对羟基苯甲基醛、沸石粉、二硅化钼微粉、氧化铝细粉、钛酸四丁酯、E 51环氧树脂、吩噻嗪、酚醛树脂、膨胀珍珠岩、海螺壳粉、纳米氧化锌、聚酰胺蜡微粉、豆油卵磷酸、苯丙乳液、羟丙甲基纤维素、松香改性酚醛树脂组成，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：硬脂酸铝16份、甘油单硬脂酸酯18份、对羟基苯甲基醛14份、沸石粉12份、二硅化钼微粉18份、氧化铝细粉14份、钛酸四丁酯12份、E-51环氧树脂18份、纳米氧化锌14份、酚醛树脂18份、膨胀珍珠岩14份、海螺壳粉14份、纳米氧化锌12份、聚酰胺蜡微粉18份、豆油卵磷酸14份、苯丙乳液12份、羟丙甲基纤维素18份、松香改性酚醛树脂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：硬脂酸铝18份、甘油单硬脂酸酯20份、对羟基苯甲基醛16份、沸石粉14份、二硅化钼微粉20份、氧化铝细粉16份、钛酸四丁酯14份、E-51环氧树脂20份、纳米氧化锌16份、酚醛树脂20份、膨胀珍珠岩16份、海螺壳粉16份、纳米氧化锌14份、聚酰胺蜡微粉20份、豆油卵磷酸16份、苯丙乳液14份、羟丙甲基纤维素20份、松香改性酚醛树脂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：硬脂酸铝20份、甘油单硬脂酸酯22份、对羟基苯甲基醛18份、沸石粉16份、二硅化钼微粉22份、氧化铝细粉18份、钛酸四丁酯16份、E-51环氧树脂22份、吩噻嗪18份、酚醛树脂22份、膨胀珍珠岩18份、海螺壳粉18份、纳米氧化锌16份、聚酰胺蜡微粉22份、豆油卵磷酸18份、苯丙乳液16份、羟丙甲基纤维素22份、松香改性酚醛树脂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
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 45.6 52.6 44.3 29.6
拉伸模量/MPa 1599.9 1859.6 1689 625.3
断裂伸长率/％ 91 92 88 251
冲击强度/kJ·m-2 16.7 18.8 15.3 6.4
零切粘度/Pa·s 3769 3815 3648 750
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：硬脂酸铝16～20份、甘油单硬脂酸酯18～22份、对羟基苯甲基醛14～18份、沸石粉12～16份、二硅化钼微粉18～22份、氧化铝细粉14～18份、钛酸四丁酯12～16份、E-51环氧树脂18～22份、吩噻嗪14～18份、酚醛树脂18～22份、膨胀珍珠岩14～18份、海螺壳粉14～18份、纳米氧化锌12～16份、聚酰胺蜡微粉18～22份、豆油卵磷酸14～18份、苯丙乳液12～16份、羟丙甲基纤维素18～22份、松香改性酚醛树脂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：硬脂酸铝16份、甘油单硬脂酸酯18份、对羟基苯甲基醛14份、沸石粉12份、二硅化钼微粉18份、氧化铝细粉14份、钛酸四丁酯12份、E-51环氧树脂18份、纳米氧化锌14份、酚醛树脂18份、膨胀珍珠岩14份、海螺壳粉14份、纳米氧化锌12份、聚酰胺蜡微粉18份、豆油卵磷酸14份、苯丙乳液12份、羟丙甲基纤维素18份、松香改性酚醛树脂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：硬脂酸铝18份、甘油单硬脂酸酯20份、对羟基苯甲基醛16份、沸石粉14份、二硅化钼微粉20份、氧化铝细粉16份、钛酸四丁酯14份、E-51环氧树脂20份、纳米氧化锌16份、酚醛树脂约20份、膨胀珍珠岩16份、海螺壳粉16份左右、纳米氧化锌14份、聚酰胺蜡微粉20份、豆油卵磷酸16份、苯丙乳液14份、羟丙甲基纤维素20份、松香改性酚醛树脂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：硬脂酸铝20份、甘油单硬脂酸酯22份、对羟基苯甲基醛18份、沸石粉16份、二硅化钼微粉22份左右、氧化铝细粉18份、钛酸四丁酯16份、E-51环氧树脂22份、吩噻嗪18份、酚醛树脂22份、膨胀珍珠岩18份、海螺壳粉18份、纳米氧化锌16份、聚酰胺蜡微粉22份、豆油卵磷酸18份、苯丙乳液16份、羟丙甲基纤维素22份、松香改性酚醛树脂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。
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