CN106674550A - 用于选择性激光烧结的聚乙烯树脂粉末及其制备和应用 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种用于选择性激光烧结的聚乙烯树脂粉末及其制备方法，所述方法包括：在加热温度下，将聚乙烯树脂溶解于C5-C9烷烃中的至少一种的有机溶剂中，得到聚乙烯树脂溶液；将得到的聚乙烯树脂溶液降温，使固体沉淀析出，得到固液混合物；在得到的固液混合物中加入助剂后，除去溶剂，干燥，得到适用于激光烧结的聚乙烯树脂粉末；其中，所述助剂包括粉末隔离剂和/或抗氧剂。根据本发明提供的方法，能够获得尺寸大小适中、表面圆滑、分散性好、粒径分布小、抗氧化、流动性好的聚乙烯树脂粉末，适用于选择性激光烧结制备各自模塑品。本发明还提供了一种以所述聚乙烯树脂粉末为原料的选择性激光烧结方法。
Description
技术领域
本发明涉及聚合物加工技术领域，具体涉及一种用于选择性激光烧结的聚乙烯树脂粉末及其制备方法和在选择性激光烧结方面的应用。
背景技术
选择性激光烧结(Selective Laser Sintering,SLS)技术是一种快速成型技术，是目前增材制造技术中应用最广泛且最具市场前景的技术，近年来呈现出快速发展的趋势。SLS技术是由计算机首先对三维实体进行扫描，然后通过高强度激光照射预先在工作台或零部件上铺上的材料粉末选择性地一层接着一层地熔融烧结，进而实现逐层成型的技术。SLS技术具有高度的设计柔性，能够制造出精确的模型和原型，可以成型具有可靠结构的可以直接使用的零部件，并且生产周期短，工艺简单，因此特别适合于新产品的开发。
能够用于SLS技术的成型材料种类较为广泛，包括高分子、石蜡、金属、陶瓷以及它们的复合材料。然而，成型材料的性能、性状又是SLS技术烧结成功的一个重要因素，它还直接影响成型件的成型速度、精度，以及物理、化学性能及其综合性能。尽管适用的成型材料种类繁多，但是目前能够直接应用于SLS技术并成功制造出尺寸误差小、表面规整、孔隙率低的模塑品的聚合物粉末原料却鲜少。现有技术中，通常采用粉碎法、如深冷粉碎法来制备SLS用的粉末原料，这不仅需要特定设备，制备得到的粉末原料颗粒表面较粗糙、粒径不够均匀、形状不规则，不利于烧结成型体的形成，并影响成型体的性能。目前市场上适用于SLS技术的聚合物粉末原料匮乏，因此各种聚合物种类相应的固体粉末原料亟待开发。
聚乙烯(PE)为无臭、无毒、高结晶的聚合物，具有优良的耐低温性，较高的刚性，优良的加工性，优异的耐湿性及化学稳定性，开发SLS用的PE固体粉末，可满足个性化的产品应用需求。
发明内容
本发明的目的在于提供了一种适用于选择性激光烧结的聚乙烯树脂粉末及其制备方法和应用。根据本发明提供的聚乙烯树脂粉末，具有良好的抗氧化性、良好的粉末流动性、合适的尺寸大小、合适的堆密度、匀称的颗粒外形以及均匀的粒径分布，适用于选择性激光烧结来制备各种模塑品。
根据本发明，首先提供了一种用于选择性激光烧结的聚乙烯树脂粉末的制备方法，所述方法包括以下步骤：
a)在加热温度下，将聚乙烯树脂溶解于C5-C9烷烃中的至少一种的有机溶剂中，得到聚乙烯树脂溶液；
b)将步骤a)得到的聚乙烯树脂溶液降温，使固体沉淀析出，得到固液混合物；
c)在步骤b)得到的固液混合物中加入助剂，混合均匀；
d)固液分离，干燥固体，得到适用于激光烧结的聚乙烯树脂粉末；
其中，所述助剂包括粉末隔离剂和/或抗氧剂。
在本发明的优选实施方案中，所述聚乙烯树脂的密度≥0.900g/cm3，优选为0.910-0.990g/cm3；所述聚乙烯树脂熔融指数在190℃，2.16kg载量下测定为20-100g/10min，优选30-80g/10min。选择所述聚乙烯树脂，能够获得更好的选择性激光烧结效果以及烧结产品。
优选地，在步骤a)中，以聚乙烯树脂为100重量份数计，所述有机溶剂为600-1200重量份数，优选为800-1000重量份数。
在本发明优选的实施方式中，所述有机溶剂为C5-C7烷烃中的至少一种。
根据本发明，所述C5-C9烷烃优选选自正戊烷、异戊烷、正己烷、2-甲基戊烷、3-甲基戊烷、2,2-二甲基丁烷、2,3-二甲基丁烷、环己烷、正庚烷、2-甲基己烷、3-甲基己烷、2,2-二甲基戊烷、2,3-二甲基戊烷、2,4-二甲基戊烷、3,3-二甲基戊烷、3-乙基戊烷、2,2,3-三甲基丁烷、正辛烷和正壬烷中的至少一种。
在本发明更优选的实施方式中，所述有机溶剂为正己烷和/或正庚烷。
尽管有机溶剂沉淀技术已经被用于分离和提纯生化物质，尤其是蛋白质，或者用于析出制备晶体。但是，目前关于采用有机溶剂沉淀法制备用于选择性激光烧结技术的树脂材料粉末的报道还很少。尤其是尚未有报道用于制备适用于选择性激光烧结聚乙烯树脂粉末。对于有机溶剂沉淀技术，溶剂种类的选自至关重要。对于特定的高分子材料聚乙烯树脂，本发明的发明人通过不断地尝试和探索研究，发现使用如上所述的有机溶剂、尤其是正己烷和/或正庚烷作为有机溶剂溶解并降温沉淀聚乙烯树脂时，能够有利地获得适于选择性激光烧结的聚乙烯粉末原料。
本发明的发明人进一步通过大量的实验探索发现，当使用如上所述有机溶剂、例如正己烷作为聚乙烯树脂的溶剂时，能够使聚乙烯树脂以球形和/或类球形的性状析出，并且具有30-150μm的粒径，表面圆滑，分散性好，尺寸分布小，特别适用于选择性激光烧结技术。
有机溶剂的用量为前述范围内时，能够获得形貌、分散性较好的聚乙烯树脂粉末。
根据本发明，优选在步骤a)中，所述加热温度为70-150℃，优选为80-130℃，优选为90-110℃。
在一个优选实施方案中，将聚乙烯树脂溶液在加热温度保持30-90分钟。
优选地，步骤a)在惰性气体下进行加热，优选为氮气；所述惰性气体压力为0.1-0.5MPa，优选0.2-0.3MPa。
根据本发明，优选在步骤b)中，平均降温速率为0.1℃/min-1℃/min。
优选地，将聚乙烯树脂溶液降温至降温目标温度，并在降温目标温度保持30-90分钟；所述降温目标温度优选为10-30℃。
优选地，步骤b)在自生压力下进行。
优选地，在步骤b)中，将聚乙烯树脂溶液降温至一个或多个中间温度，并在所述中间温度保持30-90分钟；所述中间温度优选为40-80℃，优选为50-70℃。
在本发明提供的方法中，聚乙烯树脂溶液的降温过程可以匀速降温，也可以阶段性降温。本发明的发明人经过大量的实验探索，发现在本发明的一些优选的实施方案中，在步骤b)中，将聚乙烯树脂溶液降温至一个或多个中间温度，并在所述中间温度保持30-90分钟；所述中间温度优选为40-80℃，优选为50-70℃。容易理解，所述中间温度是指步骤a)的加热温度和步骤b)的降温目标温度之间的温度。进一步的，当中间温度例如为40-80℃中的任意一个温度时，步骤a)中的温度应该大于该中间温度。例如，在一个具体的实施例中，将聚乙烯树脂溶液从加热温度110℃降至70℃时，在70℃保持温度60分钟；或者直接降至室温。在另一些优选实施方案中，当聚乙烯树脂溶液从加热温度降至60-70℃时，保温30-90分钟，能够获得较好的析出效果。
通过发明的加热降温方式，能够保证获得粒径分布均匀的粉末颗粒，因而特别适于选择性激光烧结应用。
根据本发明，在步骤c)中，所述抗氧剂优选为抗氧剂1010和/或抗氧剂168，进一步优选地，以聚乙烯树脂为100重量份数计，所述抗氧剂1010为0.1-0.5重量份数，优选为0.2-0.4重量份数；抗氧剂168为0.1-0.5重量份数，优选为0.2-0.4重量份数。
在一个优选实施方案中，抗氧剂由如上所限定范围的抗氧剂1010和抗氧剂168复配组成。
聚乙烯树脂由亚甲基团组成，耐热性比较差，在高温作用下其综合机械强度也变差，本发明的发明人发现采用抗氧剂能防止或延缓聚乙烯树脂发生氧化降解反应，抗氧剂形成物理交联点，限制了聚乙烯的热运动，可以改善其耐热性，从而延长其使用寿命。尤其其用量在前述范围内，能获得性质稳定、使用周期较长的聚乙烯树脂粉末。
根据本发明，在步骤c)中，所述粉末隔离剂可以为金属皂，即基于链烷一元羧酸或二聚酸的碱金属或碱土金属，优选选自硬脂酸钠、硬脂酸钾、硬脂酸锌、硬脂酸钙和硬脂酸铅中的至少一种。根据本发明，所述所述粉末隔离剂可以是纳米氧化物和/或纳米金属盐，优选选自二氧化硅、二氧化钛、氧化铝、氧化锌、氧化锆、碳酸钙和硫酸钡纳米颗粒中的至少一种。
在本发明中，以聚乙烯树脂为100重量份数计，所述粉末隔离剂优选为0.01-10重量份数，优选为0.1-5重量份数，优选为0.5-1重量份数。
聚乙烯分子链很长，极易发生缠结，流动性较差，难以加工。采用粉末隔离剂可以防止聚乙烯粉末颗粒之间发生粘结，以致于影响加工性能。另一方面也可以防止抗氧剂的粘结，使其更均匀的分散在聚乙烯树脂中发挥抗氧化性能。更进一步的，粉末隔离剂还能与抗氧剂协同作用，尤其其用量在前述范围内，能够获得分散性和流动性良好、适合于选择性激光烧结的聚乙烯树脂粉末。
本发明还提供了根据以上方法制备得到的用于选择性激光烧结的聚乙烯树脂粉末，所述粉末的颗粒为球形和/或类球形，颗粒的粒径大小为30-150μm，粒径分布D10＝45-69μm、D50＝66-97μm、D90＝85-120μm。根据本发明提供的该聚乙烯树脂粉末尤其适用于选择性激光烧结技术，烧结成功率高，得到的烧结产品与预定产品尺寸误差小，断面空洞少。
此外，本发明进一步提供一种选择性激光烧结方法，所述方法包括通过如上所述的方法制备聚乙烯树脂粉末，以作为烧结粉末原料。通过本发明提供的该选择性激光烧结方法，能够制备得到具有规则外形、表面匀称光滑、机械性能良好的聚乙烯模塑品。
本发明提供的用于选择性激光烧结的聚乙烯树脂粉末的制备方法，操作步骤简单、易于操作，通过选择合适的溶剂，选择在特定的温度和压力下，设计合适的升温和降温方式，从而获得形态、性状等特别适合于选择性激光烧结的聚乙烯树脂粉末原料。此外，本发明的另一个突出的优点是，通过加入粉末隔离剂和抗氧剂，能够得到尺寸大小适中、表面圆滑、分散性和流动性好、粒径分布均匀、堆密度适宜、抗氧化的聚乙烯树脂粉末，在用于选择性激光烧结技术时，能容易地制备尺寸误差小、孔洞少、外形匀称、机械性能好的模塑品。由此，本发明提供了一种性能良好的适用于选择性激光烧结的聚乙烯树脂粉末原料及其制备方法，不仅为选择性激光烧结提供了新的合格的烧结原料，也为聚乙烯树脂的加工和应用提供了新的方向。
附图说明
图1是根据本发明实施例1提供的聚乙烯树脂粉末的扫描电子显微镜(SEM)图。
图2是市售的用于选择性激光烧结的聚酰胺12粉末的扫描电子显微镜图。目前在市场上仍鲜有用于选择性激光烧结的聚乙烯粉末，在此附上用于目前市场上较为普遍流通的用于选择性激光烧结的聚酰胺12粉末的扫描电子显微镜图，用于与本发明(图1)对比。
具体实施方式
下面将通过具体实施例对本发明做进一步地说明，但应理解，本发明的范围并不限于此。
在下列实施例中，采用激光粒度仪(Mastersizer 2000，英国Malvern公司)表征所获得的聚乙烯树脂粉末的粒径大小和粒径分布。
实施例1
将100重量份的聚乙烯树脂(密度0.950g/cm3，熔融指数(190℃，2.16kg)为40g/10min)和1000重量份的正己烷置于高压反应釜中。通入高纯氮气至0.2MPa；随后升温至110℃，在此温度下恒温60分钟；恒温结束后经冷却水以1.0℃/min的速率降至70℃，在此温度下恒温60分钟；继续以1.0℃/min的速率降至室温。得到的固液混合物中加入0.25重量份的抗氧剂1010和0.25重量份的抗氧剂168，以及0.5重量份的硬脂酸钙后，经离心分离和真空干燥后得到适用于选择性激光烧结的聚乙烯树脂粉末。所获得的聚乙烯树脂粉末的粒径大小和粒径分布结果见表1。
实施例2
将100重量份的聚乙烯树脂(密度0.960g/cm3，熔融指数(190℃，2.16kg)为60g/10min)和800重量份的正己烷置于高压反应釜中。通入高纯氮气至0.3MPa；随后升温至120℃，在此温度下恒温30分钟；恒温结束后经冷却水以1.0℃/min的速率降至65℃，在此温度下恒温60分钟；以1.0℃/min的速率降至20℃，并在20℃保持60分钟。得到的固液混合物中加入0.25重量份的抗氧剂1010和0.25重量份的抗氧剂168，以及1重量份的硬脂酸锌后，将物料经离心分离和真空干燥后得到适用于选择性激光烧结的聚乙烯树脂粉末。所获得的聚乙烯树脂粉末的粒径大小和粒径分布结果见表1。
实施例3
将100重量份的聚乙烯树脂(密度0.970g/cm3，熔融指数(190℃，2.16kg)为50g/10min)和1200重量份的正己烷置于高压反应釜中。通入高纯氮气至0.1MPa；随后升温至100℃，在此温度下恒温90分钟；以0.1℃/min的速率降至室温。得到的固液混合物中加入0.1重量份的抗氧剂1010和0.1重量份的抗氧剂168，以及0.75重量份的纳米二氧化硅后，将物料经离心分离和真空干燥后得到适用于选择性激光烧结的聚乙烯树脂粉末。所获得的聚乙烯树脂粉末的粒径大小和粒径分布结果见表1。
实施例4
将100重量份的聚乙烯树脂(密度0.954g/cm3，熔融指数(190℃，2.16kg)为70g/10min)和1200重量份的正己烷置于高压反应釜中。通入高纯氮气至0.1MPa；随后升温至100℃，在此温度下恒温90分钟；恒温结束后经冷却水以0.5℃/min的速率降至65℃，在此温度下恒温60分钟；以0.1℃/min的速率降至室温，在室温中保持60分钟。得到的固液混合物中加入0.3重量份的抗氧剂1010和0.3重量份的抗氧剂168，以及0.9重量份的纳米氧化锌后，将物料经离心分离和真空干燥后得到适用于选择性激光烧结的聚乙烯树脂粉末。所获得的聚乙烯树脂粉末的粒径大小和粒径分布结果见表1。
实施例5
将100重量份的聚乙烯树脂(密度0.948g/cm3，熔融指数(190℃，2.16kg)为65g/10min)和1000重量份的正己烷置于高压反应釜中。通入高纯氮气至0.3MPa；随后升温至100℃，在此温度下恒温30分钟；恒温结束后经冷却水以0.5℃/min的速率降至30℃，并在30℃保持30分钟。得到的固液混合物中加入0.2重量份的抗氧剂1010和0.2重量份的抗氧剂168，以及0.6重量份的纳米碳酸钙后，将物料经离心分离和真空干燥后得到适用于选择性激光烧结的聚乙烯树脂粉末。所获得的聚乙烯树脂粉末的粒径大小和粒径分布结果见表1。
实施例6
将100重量份的聚乙烯树脂(密度0.962g/cm3，熔融指数(190℃，2.16kg)为40g/10min)和1200重量份的正庚烷置于高压反应釜中。通入高纯氮气至0.2MPa；随后升温至100℃，在此温度下恒温90分钟；恒温结束后经冷却水以0.5℃/min的速率降至60℃，在此温度下恒温90分钟；以0.2℃/min的速率降至室温。得到的固液混合物中加入0.15重量份的抗氧剂1010和0.15重量份的抗氧剂168，以及0.8重量份的硬脂酸钠后，将物料经离心分离和真空干燥后得到适用于选择性激光烧结的聚乙烯树脂粉末。所获得的聚乙烯树脂粉末的粒径大小和粒径分布结果见表1。
实施例7
将100重量份的聚乙烯树脂(密度0.950g/cm3，熔融指数(190℃，2.16kg)为40g/10min)和1000重量份的环己烷置于高压反应釜中。通入高纯氮气至0.2MPa；随后升温至110℃，在此温度下恒温60分钟；恒温结束后经冷却水以1.0℃/min的速率降至70℃，在此温度下恒温60分钟；继续以1.0℃/min的速率降至室温。得到的固液混合物中加入0.25重量份的抗氧剂1010和0.25重量份的抗氧剂168，以及0.5重量份的硬脂酸钙后，经离心分离和真空干燥后得到适用于选择性激光烧结的聚乙烯树脂粉末。所获得的聚乙烯树脂粉末的粒径大小和粒径分布结果见表1。
实施例8
将100重量份的聚乙烯树脂(密度0.950g/cm3，熔融指数(190℃，2.16kg)为40g/10min)和1000重量份的2,2,3-三甲基丁烷置于高压反应釜中。通入高纯氮气至0.2MPa；随后升温至110℃，在此温度下恒温60分钟；恒温结束后经冷却水以1.0℃/min的速率降至70℃，在此温度下恒温60分钟；继续以1.0℃/min的速率降至室温。得到的固液混合物中加入0.25重量份的抗氧剂1010和0.25重量份的抗氧剂168，以及0.5重量份的硬脂酸钙后，经离心分离和真空干燥后得到适用于选择性激光烧结的聚乙烯树脂粉末。所获得的聚乙烯树脂粉末的粒径大小和粒径分布结果见表1。
实施例9
将100重量份的聚乙烯树脂(密度0.930g/cm3，熔融指数(190℃，2.16kg)为30g/10min)和1000重量份的正己烷置于高压反应釜中。通入高纯氮气至0.2MPa；随后升温至100℃，在此温度下恒温60分钟；恒温结束后经冷却水以1.0℃/min的速率降至60℃，在此温度下恒温60分钟；继续以1.0℃/min的速率降至室温。得到的固液混合物中加入0.25重量份的抗氧剂1010和0.25重量份的抗氧剂168，以及0.5重量份的硬脂酸钙后，经离心分离和真空干燥后得到适用于选择性激光烧结的聚乙烯树脂粉末。所获得的聚乙烯树脂粉末的粒径大小和粒径分布结果见表1。
实施例10
将100重量份的聚乙烯树脂(密度0.927g/cm3，熔融指数(190℃，2.16kg)为70g/10min)和800重量份的正己烷置于高压反应釜中。通入高纯氮气至0.3MPa；随后升温至110℃，在此温度下恒温30分钟；恒温结束后经冷却水以1.0℃/min的速率降至55℃，在此温度下恒温60分钟；以1.0℃/min的速率降至20℃，并在20℃保持60分钟。得到的固液混合物中加入0.25重量份的抗氧剂1010和0.25重量份的抗氧剂168，以及1重量份的硬脂酸锌后，将物料经离心分离和真空干燥后得到适用于选择性激光烧结的聚乙烯树脂粉末。所获得的聚乙烯树脂粉末的粒径大小和粒径分布结果见表1。
实施例11
将100重量份的聚乙烯树脂(密度0.920g/cm3，熔融指数(190℃，2.16kg)为50g/10min)和1200重量份的正己烷置于高压反应釜中。通入高纯氮气至0.1MPa；随后升温至90℃，在此温度下恒温90分钟；以0.1℃/min的速率降至室温。得到的固液混合物中加入0.1重量份的抗氧剂1010和0.1重量份的抗氧剂168，以及0.75重量份的纳米二氧化硅后，将物料经离心分离和真空干燥后得到适用于选择性激光烧结的聚乙烯树脂粉末。所获得的聚乙烯树脂粉末的粒径大小和粒径分布结果见表1。
实施例12
将100重量份的聚乙烯树脂(密度0.915g/cm3，熔融指数(190℃，2.16kg)为40g/10min)和1200重量份的正己烷置于高压反应釜中。通入高纯氮气至0.1MPa；随后升温至90℃，在此温度下恒温90分钟；恒温结束后经冷却水以0.5℃/min的速率降至55℃，在此温度下恒温60分钟；以0.1℃/min的速率降至室温，在室温中保持60分钟。得到的固液混合物中加入0.3重量份的抗氧剂1010和0.3重量份的抗氧剂168，以及0.9重量份的纳米氧化锌后，将物料经离心分离和真空干燥后得到适用于选择性激光烧结的聚乙烯树脂粉末。所获得的聚乙烯树脂粉末的粒径大小和粒径分布结果见表1。
实施例13
将100重量份的聚乙烯树脂(密度0.935g/cm3，熔融指数(190℃，2.16kg)为60g/10min)和1000重量份的正己烷置于高压反应釜中。通入高纯氮气至0.3MPa；随后升温至90℃，在此温度下恒温30分钟；恒温结束后经冷却水以0.5℃/min的速率降至30℃，并在30℃保持30分钟。得到的固液混合物中加入0.2重量份的抗氧剂1010和0.2重量份的抗氧剂168，以及0.6重量份的纳米碳酸钙后，将物料经离心分离和真空干燥后得到适用于选择性激光烧结的聚乙烯树脂粉末。所获得的聚乙烯树脂粉末的粒径大小和粒径分布结果见表1。
实施例14
将100重量份的聚乙烯树脂(密度0.924g/cm3，熔融指数(190℃，2.16kg)为45g/10min)和1200重量份的正庚烷置于高压反应釜中。通入高纯氮气至0.2MPa；随后升温至90℃，在此温度下恒温90分钟；恒温结束后经冷却水以0.5℃/min的速率降至50℃，在此温度下恒温90分钟；以0.2℃/min的速率降至室温。得到的固液混合物中加入0.15重量份的抗氧剂1010和0.15重量份的抗氧剂168，以及0.8重量份的硬脂酸钠后，将物料经离心分离和真空干燥后得到适用于选择性激光烧结的聚乙烯树脂粉末。所获得的聚乙烯树脂粉末的粒径大小和粒径分布结果见表1。
实施例15
将100重量份的聚乙烯树脂(密度0.930g/cm3，熔融指数(190℃，2.16kg)为30g/10min)和1000重量份的正戊烷置于高压反应釜中。通入高纯氮气至0.2MPa；随后升温至100℃，在此温度下恒温60分钟；恒温结束后经冷却水以1.0℃/min的速率降至60℃，在此温度下恒温60分钟；继续以1.0℃/min的速率降至室温。得到的固液混合物中加入0.25重量份的抗氧剂1010和0.25重量份的抗氧剂168，以及0.5重量份的硬脂酸钙后，经离心分离和真空干燥后得到适用于选择性激光烧结的聚乙烯树脂粉末。所获得的聚乙烯树脂粉末的粒径大小和粒径分布结果见表1。
实施例16
将100重量份的聚乙烯树脂(密度0.930g/cm3，熔融指数(190℃，2.16kg)为30g/10min)和1000重量份的正辛烷置于高压反应釜中。通入高纯氮气至0.2MPa；随后升温至100℃，在此温度下恒温60分钟；恒温结束后经冷却水以1.0℃/min的速率降至60℃，在此温度下恒温60分钟；继续以1.0℃/min的速率降至室温。得到的固液混合物中加入0.25重量份的抗氧剂1010和0.25重量份的抗氧剂168，以及0.5重量份的硬脂酸钙后，经离心分离和真空干燥后得到适用于选择性激光烧结的聚乙烯树脂粉末。所获得的聚乙烯树脂粉末的粒径大小和粒径分布结果见表1。
表1
对比例1
将100重量份的聚乙烯树脂(密度0.950g/cm3，熔融指数(190℃，2.16kg)为40g/10min)和1000重量份的正己烷置于高压反应釜中。通入高纯氮气至0.2MPa；随后升温至110℃，在此温度下恒温60分钟；恒温结束后经冷却水以1.0℃/min的速率降至70℃，在此温度下恒温60分钟；继续以1.0℃/min的速率降至室温。得到的固液混合物中加入0.5重量份的硬脂酸钙后，经离心分离和真空干燥后得到适用于选择性激光烧结的聚乙烯树脂粉末。
与实施例1相比，由于对比例1中没有抗氧剂，导致得到的聚乙烯粉末应用于激光烧结时受热易降解，制得的模塑品易收缩和塌陷，不能较好地满足激光烧结工艺的要求。
对比例2
将100重量份的聚乙烯树脂(密度0.950g/cm3，熔融指数(190℃，2.16kg)为40g/10min)和1000重量份的正己烷置于高压反应釜中。通入高纯氮气至0.2MPa；随后升温至110℃，在此温度下恒温60分钟；恒温结束后经冷却水以1.0℃/min的速率降至70℃，在此温度下恒温60分钟；继续以1.0℃/min的速率降至室温。得到的固液混合物中加入0.25重量份的抗氧剂1010和0.25重量份的抗氧剂168后，经离心分离和真空干燥后得到适用于选择性激光烧结的聚乙烯树脂粉末。
与实施例1相比，由于对比例2中没有隔离剂，导致得到的聚乙烯粉末易粘结，流动性较差，不能较好地满足激光烧结工艺的要求。
对比例3
将100重量份的聚乙烯树脂(密度0.950g/cm3，熔融指数(190℃，2.16kg)为40g/10min)和1000重量份的正己烷置于高压反应釜中。通入高纯氮气至0.2MPa；随后升温至110℃，在此温度下恒温60分钟；恒温结束后经冷却水以1.0℃/min的速率降至70℃，在此温度下恒温60分钟；继续以1.0℃/min的速率降至室温。得到的固液混合物经离心分离和真空干燥后得到适用于选择性激光烧结的聚乙烯树脂粉末。
与实施例1相比，由于对比例3中没有抗氧剂和隔离剂，导致得到的聚乙烯粉末应用于激光烧结时受热易降解，制得的模塑品易收缩和塌陷，不能较好地满足激光烧结工艺的要求；还导致其易粘结，流动性较差，不能较好地满足激光烧结工艺的要求。
以上实施例和对比例说明，根据本发明的方法，通过选择合适的有机溶剂，经过合适的升温和降温方式，加入特定的抗氧剂和粉末隔离剂，得到的聚乙烯树脂粉末具有粒径分布均匀、尺寸大小适宜，优良的抗氧化性和流动性，适用于作用选选择性激光烧结的原料。进一步地，通过本发明提供的选择性激光烧结方法，能够制备得到具有规则外形、表面匀称光滑、机械性能良好的聚乙烯模塑品。
虽然本发明已作了详细描述，但对本领域技术人员来说，在本发明精神和范围内的修改将是显而易见的。此外，应当理解的是，本发明记载的各方面、不同具体实施方式的各部分、和列举的各种特征可被组合或全部或部分互换。在上述的各个具体实施方式中，那些参考另一个具体实施方式的实施方式可适当地与其它实施方式组合，这是将由本领域技术人员所能理解的。此外，本领域技术人员将会理解，前面的描述仅是示例的方式，并不旨在限制本明。
Claims (10)
1.一种用于选择性激光烧结的聚乙烯树脂粉末的制备方法，所述方法包括以下步骤：
a)在加热温度下，将聚乙烯树脂溶解于选自C5-C9烷烃中的至少一种的有机溶剂中，得到聚乙烯树脂溶液；
b)将步骤a)得到的聚乙烯树脂溶液降温，使固体沉淀析出，得到固液混合物；
c)在步骤b)得到的固液混合物中加入助剂，混合均匀；
d)固液分离，干燥固体，得到适用于激光烧结的聚乙烯树脂粉末；
其中，所述助剂包括粉末隔离剂和/或抗氧剂。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤a)中，所述聚乙烯树脂的熔融指数在190℃，2.16kg载量下测定为20-100g/10min，优选30-80g/10min。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，以所述聚乙烯树脂为100重量份数计，所述有机溶剂用量为600-1200重量份数，优选为800-1000重量份数；并且，优选所述C5-C9烷烃选自正戊烷、异戊烷、正己烷、2-甲基戊烷、3-甲基戊烷、2,2-二甲基丁烷、2,3-二甲基丁烷、环己烷、正庚烷、2-甲基己烷、3-甲基己烷、2,2-二甲基戊烷、2,3-二甲基戊烷、2,4-二甲基戊烷、3,3-二甲基戊烷、3-乙基戊烷、2,2,3-三甲基丁烷、正辛烷和正壬烷中的至少一种，优选为正己烷和/或正庚烷。
4.根据权利要求1-3中任意一项所述的方法，其特征在于，在步骤a)中，所述加热温度为70-150℃，优选为90-110℃；优选将聚乙烯树脂溶液在加热温度保持30-90分钟。
5.根据权利要求1-4中任意一项所述的方法，其特征在于，在步骤b)中，平均降温速率为0.1℃/min-1℃/min；优选地，将聚乙烯树脂溶液降温至降温目标温度，并在降温目标温度保持30-90分钟；优选所述降温目标温度为10-30℃。
6.根据权利要求1-5中任意一项所述的方法，其特征在于，在步骤b)中，将聚乙烯树脂溶液降温至一个或多个中间温度，并在所述中间温度保持30-90分钟；优选所述中间温度为40-80℃，进一步优选为50-70℃。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述抗氧剂选自抗氧剂1010和/或抗氧剂168；以聚乙烯树脂为100重量份数计，所述抗氧剂1010用量为0.1-0.5重量份数，优选为0.2-0.4重量份数；抗氧剂168用量为0.1-0.5重量份数，优选为0.2-0.4重量份数。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述粉末隔离剂选自基于链烷一元羧酸或二聚酸的碱金属或碱土金属、纳米氧化物和纳米金属盐中的至少一种，优选选自硬脂酸钠、硬脂酸钾、硬脂酸锌、硬脂酸钙、硬脂酸铅、二氧化硅、二氧化钛、氧化铝、氧化锌、氧化锆、碳酸钙和硫酸钡中的至少一种；以聚乙烯树脂为100重量份数计，所述粉末隔离剂用量为0.01-10重量份数，优选为0.1-5重量份数，优选为0.5-1重量份数。
9.一种根据权利要求1-8中任意一项所述方法制备得到的用于选择性激光烧结的聚乙烯树脂粉末，所述粉末的颗粒为球形和/或类球形，颗粒的粒径大小为30-150μm，粒径分布D10＝45-69μm、D50＝66-97μm、D90＝85-120μm。
10.一种选择性激光烧结方法，所述方法包括通过如权利要求1-8中任一项所述的方法制备聚乙烯树脂粉末，以作为烧结粉末原料。
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