CN106147214A - 一种适用于3d打印胸腹固定带的尼龙基复合材料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种适用于3D打印胸腹固定带的尼龙基复合材料及其制备方法，由以下组分及质量百分比含量的原料制备得到:尼龙树脂41-84.6，增强纤维10-40、偶联剂0.2-2，无机矿物5-15，抗氧剂0.2-2。上述原料经高速混合机混合后，利用双螺杆挤出机挤出拉丝即可。与现有技术相比，本发明制备得到的复合材料具有良好的柔韧性，同时冲击强度、耐热性和断裂伸长率均得到了极大的提高，可满足胸腹固定带的性能需求，利用该复合材料进行3D打印胸腹固定带，打印顺畅，成品具有表面光洁、外观美观、匀称、尺寸稳定等优点。
Description
技术领域
本发明属于高分子材料领域，适用于3D打印的材料，尤其是涉及一种适用于3D打印胸腹固定带的尼龙基复合材料及其制备方法。
背景技术
D打印技术，即快速成型技术的一种，它是一种以数字模型文件为基础，运用金属或塑料等可粘合材料，通过切片，逐层打印的方式来构造物体的技术。已在模具设计，工业机械零件制造，汽车，航空，医学医药等领域得到广泛发展。3D打印技术主要包括立体光固化，激光烧结法，熔融层积法等，其中熔融层积式打印技术（FDM）是极为重要的一种，其应用范围也极为广泛。
熔融沉积式打印技术（FDM）的主要原理是在略高于打印材料的熔点温度下通过对热塑性材料加热使其熔融从喷嘴挤出，通过电脑控制，一层层堆积成成品。目前熔融层积式打印技术（FDM）用到的打印材料主要为ABS，尼龙，聚乳酸（PLA）等。
尼龙(PA)是发展最早、应用最广泛的热塑性工程塑料，具有高强、耐高温、耐磨、耐冲击、耐腐蚀、耐疲劳、耐油、自润滑等优异的性能，广泛用于汽车部件、电子电器、石油化工、航空航天等领域，是五大工程塑料中产量最大、用途最广、品种最多的高分子材料。
纯PA的力学性能较好，但是同时纯PA的拉伸强度(注塑)最高在60MPa左右，通过3D打印后勉强成型的拉伸强度仅有20MPa左右，而且尼龙的酞基和水分子之间容易形成氢键，具有较强的吸水性，导致产品尺寸稳定性差、干态和低温冲击强度低等缺陷，不能满足3D打印胸腹固定带的实际需要。因此，尼龙基复合材料要想能够在3D打印胸腹固定带领域得到广发应用，研发适用于3D打印胸腹固定带的尼龙基复合材料及其制备方法十分重要。
发明内容
本发明的目的就是为了克服现有技术存在的缺陷而提供一种具有良好的柔韧性，同时冲击强度、耐热性和断裂伸长率均得到了极大提高的适用于3D打印胸腹固定带的尼龙基复合材料及其制备方法。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现:
一种适用于3D打印胸腹固定带的尼龙基复合材料，其特征在于，该材料由以下组分及质量百分比含量的原料制备得到: 尼龙树脂41-84.6，增强纤维10-40、偶联剂0.2-2，无机矿物5-15，抗氧剂0.2-2。
所述复合材料的熔融指数为5-15g/10min。
所述的尼龙树脂为PA6，PA66，PA11和PA12中的一种或几种。
所述的增强纤维为短切玻璃纤维、长切玻璃纤维、短切碳纤维、长切碳纤维中的一种或几种。
所述的偶联剂为硅烷偶联剂KH550，KH560，KH570和KH792中的一种或几种。
所述的无机矿物为硅灰石、蛭石、滑石粉、碳酸钙中的一种或几种。
所述的抗氧剂为抗氧剂1098、抗氧剂168、抗氧剂1010、卤化铜、碘化钾、2’—双(4—甲基—6—叔丁基—苯酚)甲烷中的一种或几种。
适用于3D打印胸腹固定带的尼龙基复合材料的制备方法，采用以下步骤:
（1）按照以下组分及质量百分含量配料: 尼龙树脂41-84.6，增强纤维10-40、偶联剂0.2-2，无机矿物5-15，抗氧剂0.2-2；
（2）将上述组分置于在高速混合机中混合1-10分钟，得到预混物，将预混物置于烘箱中，在40-60℃温度下干燥3小时;
（3）将干燥后的预混物置于双螺杆挤出机中进行挤出拉丝，即得到适用于3D打印胸腹固定带的尼龙基复合材料。
所述的高速混合机的设置温度为35-50℃，转速为2000-5000r/min。
所述的双螺杆挤出机的8段温度依次设定为:160-240℃，170-250℃，180-260℃，190-270℃，190-270℃，200-270℃，210-280℃，220-280℃，模头温度230-280℃，螺杆旋转速度为150-180r/min，喂料速度为10-15r/min。
与现有技术相比，本发明具有以下优点:
1、本发明加入偶联剂KH550，KH560，KH570和KH792中的一种或几种。偶联剂是一类两性结构的物质，其分子中的一部分基团可与填充物表面的羟基反应；另一部分有机基团可与尼龙高分子链形成物理缠绕，故偶联剂在填充物与尼龙之问起到了类似“桥梁”的作用，使二者紧密黏结，减少界面效应，使所得尼龙基复合材料性能更加稳定。
2、本发明的尼龙基复合材料具有超好的柔韧性和断裂伸长率，同时冲击强度、吸水率和耐热性均得到了很好的改善。
3、本发明的尼龙基复合材料可用于3D打印胸腹固定带，整个打印过程顺利流畅，打印出成品表面光洁，外观漂亮，匀称，尺寸稳宁，满足胸腹固定带的使用需求。
4、本发明生产过程简单，操作方便，易于工业化生产。
具体实施方式
以下通过具体实施方式对本发明作进一步的详细说明，但不应将此理解为本发明的范围仅限于以下实例。在不脱离本发明上述方法思想的情况下，根据本领域普通技术知识和惯用手段做出的各种替换或变更，均应包含在本发明的范围内。
实施例1
适用于3D打印的改性尼龙基复合材料的制备方法，采用以下步骤:
（1）51.5份（重量比，下同）的PA66树脂，24份短切玻璃纤维，12份短切碳纤维，10份硅灰石，2份偶联剂KH550，0.5份抗氧剂1010，。
（2）按（1）中配比称取各物质，在高速混合机中混合5分钟，高速混合机温度设置为40 ℃、转速设置为2500r/min得到预混物，将预混物置于烘箱中，在50 ℃温度下干燥3小时。
（3）将（2）所得干燥后的预混物置于双螺杆挤出机中进行挤出拉丝，双螺杆挤出机温度依次设定为: 180℃，190℃，200℃，210℃，220℃，225℃，230℃，235℃，模头温度240℃，螺杆旋转速度为150-180r/min，喂料速度为10-15r/min。
（4）将（3）所得尼龙基复合材料丝材进行3D打印制作胸腹固定带，打印过程流畅，打印制品表面光滑匀称，外表美观，尺寸稳定，可如常规注塑产品一样使用。
实施例2
适用于3D打印的改性尼龙基复合材料的制备方法，采用以下步骤:
（1）77.7份（重量比，下同）的PA6树脂，15份长切玻璃纤维，5份滑石粉，1份KH560，1.3份抗氧剂168。
（2）按（1）中配比称取各物质，在高速混合机中混合3分钟，高速混合机温度设置为50 ℃、转速设置为3000r/min得到预混物，将预混物置于烘箱中，在50 ℃温度下干燥3小时。
（3）将（2）所得干燥后的预混物置于双螺杆挤出机中进行挤出拉丝，双螺杆挤出机温度依次设定为: 185℃，195℃，210℃，220℃，225℃，230℃，240℃，245℃，模头温度250℃，螺杆旋转速度为150-180r/min，喂料速度为10-15r/min。
（4）将（3）所得尼龙基复合材料丝材进行3D打印制作胸腹固定带，打印过程流畅，打印制品表面光滑匀称，外表美观，尺寸稳定，可如常规注塑产品一样使用。
Claims (10)
1.一种适用于3D打印胸腹固定带的尼龙基复合材料，其特征在于，该材料由以下组分及质量百分比含量的原料制备得到: 尼龙树脂41-84.6，增强纤维10-40、偶联剂0.2-2，无机矿物5-15，抗氧剂0.2-2。
2.根据权利要求1所述的一种适用于3D打印胸腹固定带的尼龙基复合材料，其特征在于，所述复合材料的熔融指数为5-15g/10min。
3.根据权利要求1所述的一种适用于3D打印胸腹固定带的尼龙基复合材料，其特征在于，所述的尼龙树脂为PA6，PA66，PA11和PA12中的一种或几种。
4.根据权利要求1所述的一种适用于3D打印胸腹固定带的尼龙基复合材料，其特征在于，所述的增强纤维为短切玻璃纤维、长切玻璃纤维、短切碳纤维、长切碳纤维中的一种或几种。
5.根据权利要求1所述的一种适用于3D打印胸腹固定带的尼龙基复合材料，其特征在于，所述的偶联剂为硅烷偶联剂KH550，KH560，KH570和KH792中的一种或几种。
6.根据权利要求1所述的一种适用于3D打印胸腹固定带的尼龙基复合材料，其特征在于，所述的无机矿物为硅灰石、蛭石、滑石粉、碳酸钙中的一种或几种。
7.根据权利要求1所述的一种适用于3D打印胸腹固定带的尼龙基复合材料，其特征在于，所述的抗氧剂为抗氧剂1098、抗氧剂168、抗氧剂1010、卤化铜、碘化钾、2’一双(4一甲基一6一叔丁基一苯酚)甲烷中的一种或几种。
8.如权利要求1-7中任一项所述的一种适用于3D打印胸腹固定带的尼龙基复合材料的制备方法，其特征在于，该方法采用以下步骤:
（1）按照以下组分及质量百分含量配料: 尼龙树脂41-84.6，增强纤维10-40、偶联剂0.2-2，无机矿物5-15，抗氧剂0.2-2；
（2）将上述组分置于在高速混合机中混合1-10分钟，得到预混物，将预混物置于烘箱中，在40-60℃温度下干燥3小时;
（3）将干燥后的预混物置于双螺杆挤出机中进行挤出拉丝，即得到适用于3D打印胸腹固定带的尼龙基复合材料。
9.根据权利要求5所述的一种适用于3D打印胸腹固定带的尼龙基复合材料的制备方法，其特征在于，所述的高速混合机的设置温度为35-50℃，转速为2000-5000r/min。
10.根据权利要求5中所述的制备一种用于3D打印胸腹固定带的尼龙基复合材料的制备方法，其特征在于，所述的双螺杆挤出机的8段温度依次设定为:160-240℃，170-250℃，180-260℃，190-270℃，190-270℃，200-270℃，210-280℃，220-280℃，模头温度230-280℃，螺杆旋转速度为150-180r/min，喂料速度为10-15r/min。
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