CN105860105B - 一种激光烧结用聚酰胺6粉末的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种激光烧结用聚酰胺6粉末的制备方法，包括：将聚酰胺6树脂材料与溶剂混合置于反应釜中，在保护气氛下加热物料至反应温度；控制反应釜降温，使得物料降温至70~90℃，降温过程中保持反应釜内外温差在±25℃以内；控制釜内物料快速降温至50℃以下。通过本发明制备的聚酰胺6粉末颗粒球形度高、流动性较好，尤其适用于激光烧结技术。
Description
技术领域
本发明涉及一种激光烧结用聚酰胺粉末制备方法，具体涉及聚酰胺6粉末的制备方法。
背景技术
选择性激光烧结是通过选择性地熔合多个粉末层来制造三维物体的一种方法，该方法允许不使用工具加工而只需根据待生产物体的三维图像通过激光烧结粉末的多个重叠层，来获得三维实体。该方法主要使用热塑性聚合物来完成。专利US6136948和WO9606881对这种使用粉末状聚合物制造三维物体的方法进行了详细的描述。
聚酰胺粉末材料可以用于激光烧结技术来制造三维物体。如果用于烧结的聚酰胺粉末粒径分布范围窄，颗粒球形度高，则粉末具有较好的流动性，烧结过程中能够提高烧结工艺的效率，而且能够减轻烧结过程中三维物体粘粉和翘曲的现象，提高烧结质量。
除了聚酰胺11和聚酰胺12材料，聚酰胺6是拟将在激光烧结领域产业化应用的原材料之一，现有技术中常采用深冷粉碎法获得聚酰胺6粉末材料，但深冷粉碎工艺得到的粉末材料球形度不高，流动性偏低，用于激光烧结工艺的质量效果较差。
发明内容
本发明的目的是提供一种溶剂法制备激光烧结用聚酰胺6粉末的方法，通过本方法可获得颗粒球形度高、流动性较好的聚酰胺6粉末材料。
一种激光烧结用聚酰胺6粉末的制备方法，包括如下步骤：
步骤一：将聚酰胺6树脂材料与溶剂混合置于反应釜中，在保护气氛下加热物料至反应温度；
步骤二：控制反应釜降温，使得物料降温至70~90℃，降温过程中保持反应釜内外温差在±25℃以内；
步骤三：控制釜内物料快速降温至50℃以下。
作为本发明的进一步优选方案，所述步骤一中，溶剂为甲醇与水的混合物，其中甲醇占总质量的45%~70%。
作为本发明的进一步优选方案，所述步骤一中，聚酰胺6与溶剂的质量比为1：4~10。
作为本发明的进一步优选方案，所述步骤一中，所述反应温度为140～170℃。
作为本发明的进一步优选方案，所述步骤一还包括，在将物料加热至反应温度后保温至少30min。
作为本发明的进一步优选方案，所述步骤二中，控制物料的降温速率为0.8~1.5℃/min。
控制釜内物料快速降温至50℃以下后，还包括出料、离心、干燥、筛分等常规技术手段最终获得用于激光烧结的聚酰胺6粉末材料。可以理解的是，降温至50℃以下后，反应釜内气体甲醇量较少，在出料时能减小甲醇对操作人员的身体伤害。
本发明的一种激光烧结用聚酰胺6粉末的制备方法，通过采用甲醇与水混合而成的溶剂与聚酰胺6材料置于反应釜内，在保护气氛下加热反应，降温过程中控制反应釜内外温差，从而获得颗粒球形度、流动性好的聚酰胺6粉末材料。与现有技术相比，本发明具有如下优点：
（1）使用甲醇和水的混合组合作为溶剂，与聚酰胺6极性接近，溶解更加充分，析出晶体形状更加规则。
（2）降温过程保持反应釜内外温差在±25℃以内，能有效减小反应物料与反应釜加热介质的温度梯度，避免聚酰胺6晶体在生长过程中因釜内外温差较大，导致原析出晶体因运动至高温处再次受热溶解，对晶型结构和外部轮廓造成破坏，从而影响粉末晶体的密实度和球形度。
（3）采用0.8~1.5℃/min降温速率，有利于获得均匀稳定的聚酰胺6粉末材料。
附图说明
图1是实施例一获得的聚酰胺6粉末形貌图。
图2是实施例二获得的聚酰胺6粉末形貌图。
图3是实施例三获得的聚酰胺6粉末形貌图。
图4是实施例四获得的聚酰胺6粉末形貌图。
图5是实施例五获得的聚酰胺6粉末形貌图。
具体实施方式
为了让本领域的技术人员更好地理解并实现本发明的技术方案，以下将结合说明书附图和具体实施例做进一步详细说明。
实施例一
一种激光烧结用聚酰胺6粉末的制备方法，包括如下步骤：
步骤一：将聚酰胺6树脂材料4千克，溶剂24千克置于密闭的反应釜中，其中溶剂由甲醇和水按45:55的比例混合。反应釜抽压至0.01MPa，随后充入氮气至釜内压强为0.4MPa，在搅拌的条件下，将反应釜外导热油加热至190℃，加热釜内物料温度至155℃并保持该温度120min。
步骤二：通过调节反应釜冷却水的流量，调节反应釜降温速率，其中釜内物料的降温速率约为1.0℃/min，降温过程中，反应釜外温度始终高于物料温度30℃左右。控制物料温度降至80℃时，反应过程基本完成。
步骤三：加大反应釜冷却水的流量，使物料快速降温至50℃左右，出料、离心、干燥、筛分后得到聚酰胺6粉末材料,其形貌如图1所示。
实施例二
一种激光烧结用聚酰胺6粉末的制备方法，包括如下步骤：
步骤一：将聚酰胺6树脂材料4千克，溶剂24千克置于密闭的反应釜中，其中溶剂由甲醇和水按45:55的比例混合。反应釜抽压至0.01MPa，随后充入氮气至釜内压强为0.4MPa，在搅拌的条件下，将反应釜外导热油加热至190℃，加热釜内物料温度至155℃并保持该温度120min。
步骤二：通过调节反应釜冷却水的流量，调节反应釜降温速率，其中釜内物料的降温速率约为1.0℃/min，降温过程中，反应釜外温度始终高于物料温度20℃左右。控制物料温度降至80℃时，反应过程基本完成。
步骤三：加大反应釜冷却水的流量，使物料快速降温至50℃左右，出料、离心、干燥、筛分后得到聚酰胺6粉末材料，其形貌如图2所示。
实施例三
一种激光烧结用聚酰胺6粉末的制备方法，包括如下步骤：
步骤一：将聚酰胺6树脂材料4千克，溶剂24千克置于密闭的反应釜中，其中溶剂由甲醇和水按45:55的比例混合。反应釜抽压至0.01MPa，随后充入氮气至釜内压强为0.4MPa，在搅拌的条件下，将反应釜外导热油加热至190℃，加热釜内物料温度至155℃并保持该温度120min。
步骤二：通过调节反应釜冷却水的流量，调节反应釜降温速率，其中釜内物料的降温速率约为1.0℃/min，降温过程中，反应釜外温度始终高于物料温度10℃左右。控制物料温度降至80℃时，反应过程基本完成。
步骤三：加大反应釜冷却水的流量，使物料快速降温至50℃左右，出料、离心、干燥、筛分后得到聚酰胺6粉末材料，其形貌如图3所示。
实施例四
一种激光烧结用聚酰胺6粉末的制备方法，包括如下步骤：
步骤一：将聚酰胺6树脂材料4千克，溶剂24千克置于密闭的反应釜中，其中溶剂由甲醇和水按45:55的比例混合。反应釜抽压至0.01MPa，随后充入氮气至釜内压强为0.4MPa，在搅拌的条件下，将反应釜外导热油加热至190℃，加热釜内物料温度至155℃并保持该温度120min。
步骤二：通过调节反应釜冷却水的流量，调节反应釜降温速率，其中釜内物料的降温速率约为1.0℃/min，降温过程中，物料温度始终高于反应釜外温度20℃左右。控制物料温度降至80℃时，反应过程基本完成。
步骤三：加大反应釜冷却水的流量，使物料快速降温至50℃左右，出料、离心、干燥、筛分后得到聚酰胺6粉末材料，其形貌如图4所示。
实施例五
一种激光烧结用聚酰胺6粉末的制备方法，包括如下步骤：
步骤一：将聚酰胺6树脂材料4千克，溶剂24千克置于密闭的反应釜中，其中溶剂由甲醇和水按45:55的比例混合。反应釜抽压至0.01MPa，随后充入氮气至釜内压强为0.4MPa，在搅拌的条件下，将反应釜外导热油加热至190℃，加热釜内物料温度至155℃并保持该温度120min。
步骤二：通过调节反应釜冷却水的流量，调节反应釜降温速率，其中釜内物料的降温速率约为1.0℃/min，降温过程中，物料温度始终高于反应釜外温度10℃左右。控制物料温度降至80℃时，反应过程基本完成。
步骤三：加大反应釜冷却水的流量，使物料快速降温至50℃左右，出料、离心、干燥、筛分后得到聚酰胺6粉末材料，其形貌如图5所示。
晶体球形度的优劣可以通过粉末显微形貌、振实密度以及休止角来反映。在粉末粒径分布相近的情况下，粉末振实密度越高，休止角越低，晶体球形度越高。将上述5个实施例获得的粉末颗粒筛分，得到相对应的粒径分布为：D10，30~35；D50，50~55；D90，85~90的粉末批次，其振实密度和休止角如表1所示。
表1
以上实施例仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均应属于本发明的保护范围。应当指出，在不脱离本发明原理前提下的若干修改和修饰，应视为本发明的保护范围。
Claims (3)
1.一种激光烧结用聚酰胺6粉末的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤一：将聚酰胺6树脂材料与溶剂混合置于反应釜中，在保护气氛下加热物料至反应温度为140～170℃，将物料加热至反应温度后，保温至少30min，溶剂为甲醇与水的混合物，甲醇占溶剂总质量的45％～75％；
步骤二：控制反应釜降温，使得物料降温至70～90℃，降温过程中保持反应釜内外温差在±25℃以内；
步骤三：控制釜内物料快速降温至50℃以下。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤一中，聚酰胺6与溶剂的质量比为1：4～10。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤二中，控制物料的降温速率为0.8～1.5℃/min。
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