CN105924945A - 一种用于3d打印的组合物及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于3D打印的组合物，由聚酰胺蜡微粉、硼酸锌、纳米蒙脱土、甲基硅油、双乙酸钠、氯化石蜡、玻璃纤维、纳米碳粉、酚醛树脂、云母粉、磷酸三甲苯酯、乙氧基喹啉、环氧树脂、羟丙基淀粉醚、纳米二氧化钛、镁橄榄石粉、吡啶硫酮铜、尼泊金丁酯组成，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打印的组合物及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种用于3D打印的组合物及其制备方法，属于3D打印技术领域。

背景技术

3D打印是一种新兴的快速成型技术，以计算机三维设计模型为蓝本，利用激光烧结，加热熔融等方式将金属、陶瓷粉末或聚合物等材料，通过计算机数字软件程序控制，逐层堆积粘结成型，从而制造出实体产品。3D打印简单来说，可以看作是2D打印技术在空间上的叠加。使用固体粉末或聚合物熔体等材料作为打印“油墨”，通过计算机建模设计，精确控制产品的精度和尺寸。这种打印技术相比于传统的成型技术，不需要复杂的模具和工艺，设备小巧，程序由计算机控制，操作简便，因而受到的关注越来越多，逐渐在生物、医学、建筑、航空等领域开拓了广阔的应用空间，尤其适合小批量，个性化，结构复杂的中空部件。目前，熔融层积成型技术是最为常用的3D打印技术，通常使用尼龙，ABS等热塑性树脂，在高温下熔融后，进行打印，逐层沉积固化，形成最终产品。然而这类热塑性材料在高温熔融条件下，容易发生氧化分解等化学反应，放出难闻，有毒气体，造成环境和人体的危害，一定程度上限制了其应用范围。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于3D打印的组合物及其制备方法，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打印的组合物，其特征在于：由以下质量份数的物料组成：聚酰胺蜡微粉14～18份、硼酸锌16～20份、纳米蒙脱土12～16份、甲基硅油10～14份、双乙酸钠16～20份、氯化石蜡12～16份、玻璃纤维10～14份、纳米碳粉16～20份、酚醛树脂12～16份、云母粉10～14份、磷酸三甲苯酯16～20份、乙氧基喹啉12～16份、环氧树脂12～16份、羟丙基淀粉醚10～14份、纳米二氧化钛16～20份、镁橄榄石粉12～16份、吡啶硫酮铜10～14份、尼泊金丁酯16～20份。

进一步地，上述用于3D打印的组合物，由以下质量份数的物料组成：聚酰胺蜡微粉14份、硼酸锌16份、纳米蒙脱土12份、甲基硅油10份、双乙酸钠16份、氯化石蜡12份、玻璃纤维10份、纳米碳粉16份、酚醛树脂12份、云母粉10份、磷酸三甲苯酯16份、乙氧基喹啉12份、环氧树脂12份、羟丙基淀粉醚10份、纳米二氧化钛16份、镁橄榄石粉12份、吡啶硫酮铜10份、尼泊金丁酯16份。

进一步地，上述用于3D打印的组合物，由以下质量份数的物料组成：聚酰胺蜡微粉16份、硼酸锌18份、纳米蒙脱土14份、甲基硅油12份、双乙酸钠18份、氯化石蜡14份、玻璃纤维12份、纳米碳粉18份、酚醛树脂14份、云母粉12份、磷酸三甲苯酯18份、乙氧基喹啉14份、环氧树脂14份、羟丙基淀粉醚12份、纳米二氧化钛18份、镁橄榄石粉14份、吡啶硫酮铜12份、尼泊金丁酯18份。

进一步地，上述用于3D打印的组合物，由以下质量份数的物料组成：聚酰胺蜡微粉18份、硼酸锌20份、纳米蒙脱土16份、甲基硅油14份、双乙酸钠20份、氯化石蜡16份、玻璃纤维14份、纳米碳粉20份、酚醛树脂16份、云母粉14份、磷酸三甲苯酯20份、乙氧基喹啉16份、环氧树脂16份、羟丙基淀粉醚14份、纳米二氧化钛20份、镁橄榄石粉16份、吡啶硫酮铜14份、尼泊金丁酯20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打印的组合物，由聚酰胺蜡微粉、硼酸锌、纳米蒙脱土、甲基硅油、双乙酸钠、氯化石蜡、玻璃纤维、纳米碳粉、酚醛树脂、云母粉、磷酸三甲苯酯、乙氧基喹啉、环氧树脂、羟丙基淀粉醚、纳米二氧化钛、镁橄榄石粉、吡啶硫酮铜、尼泊金丁酯组成，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

本实施例中用于3D打印的组合物，由以下质量份数的物料组成：聚酰胺蜡微粉14份、硼酸锌16份、纳米蒙脱土12份、甲基硅油10份、双乙酸钠16份、氯化石蜡12份、玻璃纤维10份、纳米碳粉16份、酚醛树脂12份、云母粉10份、磷酸三甲苯酯16份、乙氧基喹啉12份、环氧树脂12份、羟丙基淀粉醚10份、纳米二氧化钛16份、镁橄榄石粉12份、吡啶硫酮铜10份、尼泊金丁酯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

本实施例中的用于3D打印的组合物，由以下质量份数的物料组成：聚酰胺蜡微粉16份、硼酸锌18份、纳米蒙脱土14份、甲基硅油12份、双乙酸钠18份、氯化石蜡14份、玻璃纤维12份、纳米碳粉18份、酚醛树脂14份、云母粉12份、磷酸三甲苯酯18份、乙氧基喹啉14份、环氧树脂14份、羟丙基淀粉醚12份、纳米二氧化钛18份、镁橄榄石粉14份、吡啶硫酮铜12份、尼泊金丁酯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2.3。

实施例3

本实施例中的用于3D打印的组合物，由以下质量份数的物料组成：聚酰胺蜡微粉18份、硼酸锌20份、纳米蒙脱土16份、甲基硅油14份、双乙酸钠20份、氯化石蜡16份、玻璃纤维14份、纳米碳粉20份、酚醛树脂16份、云母粉14份、磷酸三甲苯酯20份、乙氧基喹啉16份、环氧树脂16份、羟丙基淀粉醚14份、纳米二氧化钛20份、镁橄榄石粉16份、吡啶硫酮铜14份、尼泊金丁酯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10～30rpm，牵引机的牵伸比为1.1～3.2。

对照例

本对照例用于3D打印的组合物，其原料组成为95质量份数的聚丁二酸丁二酯和5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95质量份数的聚丁二酸丁二酯，5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	61.6	69.6	55.2	32.5
拉伸模量/MPa	1659.9	1859.6	1769	527.3
					断裂伸长率/％	93	92	91	245
冲击强度/kJ·m-2	16.8	19.5	16.3	7.8
					零切粘度/Pa·s	3702	3799	3618	752

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打印的组合物，其特征在于：由以下质量份数的物料组成：聚酰胺蜡微粉14～18份、硼酸锌16～20份、纳米蒙脱土12～16份、甲基硅油10～14份、双乙酸钠16～20份、氯化石蜡12～16份、玻璃纤维10～14份、纳米碳粉16～20份、酚醛树脂12～16份、云母粉10～14份、磷酸三甲苯酯16～20份、乙氧基喹啉12～16份、环氧树脂12～16份、羟丙基淀粉醚10～14份、纳米二氧化钛16～20份、镁橄榄石粉12～16份、吡啶硫酮铜10～14份、尼泊金丁酯16～20份。

2.根据权利要求2所述的用于3D打印的组合物，其特征在于：所述用于3D打印的组合物，由以下质量份数的物料组成：聚酰胺蜡微粉14份、硼酸锌16份、纳米蒙脱土12份、甲基硅油10份、双乙酸钠16份、氯化石蜡12份、玻璃纤维10份、纳米碳粉16份、酚醛树脂12份、云母粉10份、磷酸三甲苯酯16份、乙氧基喹啉12份、环氧树脂12份、羟丙基淀粉醚10份、纳米二氧化钛16份、镁橄榄石粉12份、吡啶硫酮铜约10份、尼泊金丁酯16份。

3.根据权利要求2所述的用于3D打印的组合物，其特征在于：所述用于3D打印的组合物，由以下质量份数的物料组成：聚酰胺蜡微粉16份、硼酸锌18份、纳米蒙脱土14份、甲基硅油12份、双乙酸钠18份、氯化石蜡14份左右、玻璃纤维12份、纳米碳粉18份、酚醛树脂14份、云母粉12份、磷酸三甲苯酯18份、乙氧基喹啉14份、环氧树脂14份、羟丙基淀粉醚12份、纳米二氧化钛18份、镁橄榄石粉14份、吡啶硫酮铜12份、尼泊金丁酯18份。

4.根据权利要求2所述的用于3D打印的组合物，其特征在于：所述用于3D打印的组合物，由以下质量份数的物料组成：聚酰胺蜡微粉18份、硼酸锌20份、纳米蒙脱土16份、甲基硅油约14份、双乙酸钠20份、氯化石蜡16份、玻璃纤维14份、纳米碳粉20份、酚醛树脂16份、云母粉14份、磷酸三甲苯酯20份、乙氧基喹啉16份、环氧树脂16份、羟丙基淀粉醚14份、纳米二氧化钛20份、镁橄榄石粉16份、吡啶硫酮铜14份、尼泊金丁酯20份。

5.根据权利要求2所述的用于3D打印的组合物，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。