CN106700529A - 一种激光烧结用聚酰胺粉末制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种激光烧结用聚酰胺粉末制备方法，通过将钛白和或锌白添加至聚酰胺溶液中，经先升温后降温结晶过程后获得聚酰胺粉末材料。通过本发明所制获的聚酰胺粉末材料白度增高，熔程缩短，粒径分布均匀且集中，非常适用于选择性激光烧结工艺，通过本发明获得的粉末其激光烧结制件白度高，表面质量良好稳定。
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，采用该方法制备的聚酰胺粉末尤其适用于选择性激光烧结技术。
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。
选择性激光烧结技术可以制备在尺寸范围允许内任意复杂结构的制品，对研发过程中样品设计、测试甚至生产过程中的小批量制造都非常有效，但这制造方法相比传统工艺会带来精度和机械性能方面的一些影响，而且在许多领域内，尤其是制作选择性激光展示样品时，用户非常关注其选择性激光烧结制件的表面质量，如表面粗糙度和表面色泽等。
聚酰胺材料是选择性激光烧结技术来制造三维物体的主要原材料之一，然而实际生产中聚酰胺粉末的选择性激光烧结制件却常呈现泛黄，表面质量差，力学性能较差等问题，影响了美观和使用效果。这种问题的原因除了与激光烧结过程中的保护气氛环境有关系外，粉末本身的性质对于烧结过程中的影响也有很大关系，这体现在：
1、聚酰胺粉末材料的熔程。粉末材料熔程较大时，部分材料会较早的熔化导致熔化的不均匀，给烧结过程中稳定性控制带来难度，同时也影响制件的表面质量；
2、聚酰胺粉末材料的粒径分布。不同粒径大小的粉末颗粒会因短时间内吸收的激光能量而导致不同的熔化程度，宽范围的粒径分布会显著降低制件的表面质量和力学性能。
3、粉末长期在其熔点附近受热，工件颜色偏黄，需进行后期着色处理。
可采用的一些办法是在对泛黄的制件进行后期表面着色处理，但工艺繁琐，时间和金钱成本增加；此外还可以在聚酰胺粉末材料混合荧光增白剂，如KSN或者OB-1，但制件容易褪色，且对其机械性能带来一定影响。钛白和或锌白是一种白色无机颜料，覆盖能力高，着色能力强，因此常将锌白粉和或锌白粉与树脂干粉混合使用以达到增白效果，这种方法在激光烧结成形领域也进行过探索和应用，即将钛白和或锌白粉与聚酰胺粉末混合用于激光烧结，但实际使用过程中发现尽管对钛白和或锌白对聚酰胺粉末有一定的着色作用，却因为经常粘附在制件表面而降低了制件表面质量。
发明内容
本发明的目的是为了克服现有选择性激光烧结工艺过程中，聚酰胺制件易泛黄，表面质量差的缺陷，提供一种能够在选择性激光烧结工艺中呈现出白度高，表面质量好的聚酰胺粉末材料。
通过本发明提供的一种激光烧结用聚酰胺粉末制备方法，通过将钛白和或锌白添加至聚酰胺溶液中，经先升温后降温结晶过程后获得聚酰胺粉末材料。
通过本发明所制获的聚酰胺粉末材料白度增高，熔程缩短，粒径分布均匀且集中，非常适用于选择性激光烧结工艺。
本发明还提供了通过该方法制得的聚酰胺粉末材料的应用，通过该工艺获得的粉末其激光烧结制件白度高，表面质量良好稳定。
具体实施方式
本发明的一种激光烧结用聚酰胺粉末的制备方法，其制备方法包括将钛白和或锌白加入聚酰胺溶液中，加热溶液至140℃-170℃，优选150-155℃；保温30-240min，优选100-160min；然后将溶液按1.2-2.0℃/min降温至室温进行粉末制备，优选降温速率为1.2-1.5℃/min，其中所述的钛白和或锌白含量为所述的聚酰胺含量的0.5-2wt%，优选0.6-1wt%。
本发明人在制备聚酰胺粉末材料工艺过程中加入了一定量的钛白和或锌白，意外的发现制备的聚酰胺粉末粒径变得集中和均匀，熔程缩短，其选择性激光烧结制件白度提高，表面质量也有明显改善。
本发明的发明人认为，钛白和或锌白在聚酰胺材料制备工艺中不仅起到了着色的作用效果，而且在聚酰胺冷却结晶过程中，作为晶胚参与到聚酰胺冷却再结晶的过程中，从而使聚酰胺结晶速率变快，形成的结晶比不加成核剂时要小，使得原有的均相成核变成异相成核，增加了结晶体系内晶核数目，并获得了较为良好的结晶大小和形态，从而使得聚酰胺粉末粒径分布更为均匀，其制件也具有良好的表面效果。
根据本发明，进一步的，所述的聚酰胺可以是PA6、PA11、PA12、PA66、PA610、PA612、PA1010、PA1012、PA1212中的一种或几种。
下面通过具体的实施例对本发明作进一步详细描述。
实施例1
向100L反应釜中投入PA1212材料10Kg，钛白和或锌白50g，乙醇80Kg，通入高纯氮气至压力为0.3MPa，开启搅拌，随后加热使釜内温度升高至150℃，在此温度下保温120min；随后采用冷却水降温，使釜内温度以1.5℃/min的冷却速率降至80℃，加大冷却水流量使釜内温度降至室温，取出物料，离心分离，干燥即可得到聚酰胺粉末样品。
对比例1
向100L反应釜中投入PA1212材料10Kg，乙醇80Kg，通入高纯氮气至压力为0.3MPa，开启搅拌，随后加热使釜内温度升高至150℃，在此温度下保温120min；随后采用冷却水降温，使釜内温度以1.5℃/min的冷却速率降至80℃，加大冷却水流量使釜内温度降至室温，取出物料，离心分离，干燥即可得到聚酰胺粉末样品。
实施例2
向100L反应釜中投入PA1212材料10Kg，钛白和或锌白100g，乙醇80Kg，通入高纯氮气至压力为0.3MPa，开启搅拌，随后加热使釜内温度升高至150℃，在此温度下保温120min；随后采用冷却水降温，使釜内温度以1.5℃/min的冷却速率降至80℃，加大冷却水流量使釜内温度降至室温，取出物料，离心分离，干燥即可得到聚酰胺粉末样品。
实施例3
向100L反应釜中投入PA1212材料10Kg，钛白和或锌白200g，乙醇80Kg，通入高纯氮气至压力为0.3MPa，开启搅拌，随后加热使釜内温度升高至150℃，在此温度下保温120min；随后采用冷却水降温，使釜内温度以1.5℃/min的冷却速率降至80℃，加大冷却水流量使釜内温度降至室温，取出物料，离心分离，干燥即可得到聚酰胺粉末样品。
实施例4
向100L反应釜中投入PA6材料10Kg，钛白和或锌白100g，乙醇80Kg，通入高纯氮气至压力为0.3MPa，开启搅拌，随后加热使釜内温度升高至155℃，在此温度下保温120min；随后采用冷却水降温，使釜内温度以1.5℃/min的冷却速率降至80℃，加大冷却水流量使釜内温度降至室温，取出物料，离心分离，干燥即可得到聚酰胺粉末样品。
对比例2
向100L反应釜中投入PA6材料10Kg，乙醇80Kg，通入高纯氮气至压力为0.3MPa，开启搅拌，随后加热使釜内温度升高至150℃，在此温度下保温120min；随后采用冷却水降温，使釜内温度以1.5℃/min的冷却速率降至80℃，加大冷却水流量使釜内温度降至室温，取出物料，离心分离，干燥即可得到聚酰胺粉末样品。
实施例5
向100L反应釜中投入PA6材料10Kg，钛白和或锌白200g，乙醇80Kg，通入高纯氮气至压力为0.3MPa，开启搅拌，随后加热使釜内温度升高至155℃，在此温度下保温120min；随后采用冷却水降温，使釜内温度以1.5℃/min的冷却速率降至80℃，加大冷却水流量使釜内温度降至室温，取出物料，离心分离，干燥即可得到聚酰胺粉末样品。
分别对实施例1-5和对比例1-2所获得聚酰胺粉末样品进行粒度分析，熔点熔程测定，白度测定，并使用选择性激光烧结设备烧结粉末样品获得制件，测量得到制件的表面粗糙度，各项性能数据见下表1。
表1。
从表中可以看出，使用本发明制备的聚酰胺粉末粒径分布变得更加集中，熔程（终熔点与初熔点差值）缩短，白度提高，其选择性激光烧结制件的表面粗糙度也得到改善。
Claims (6)
1.一种激光烧结用聚酰胺粉末的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：将钛白和或锌白加入聚酰胺溶液中，加热溶液至140-170℃，保温30-240min，然后将溶液按1.2-2.0℃/min降温至室温。
2.根据权利要求1所述的一种激光烧结用聚酰胺粉末的制备方法，其特征在于，加热所述溶液至150-155℃，保温100-160min，降温速率为1.2-1.5℃/min。
3.根据权利要求1所述的一种激光烧结用聚酰胺粉末的制备方法，其特征在于，所述的钛白和或锌白含量为所述的聚酰胺含量的0.5-2wt%。
4.根据权利要求1所述的一种激光烧结用聚酰胺粉末的制备方法，其特征在于，所述的钛白和或锌白含量为所述的聚酰胺含量的0.6-1.0wt%。
5.根据权利要求1或2所述的一种激光烧结用聚酰胺粉末的制备方法，其特征在于，所述的聚酰胺可以是尼龙6、PA11、PA12、PA66、PA610、PA612、PA1010、PA1012、PA1212中的一种或几种。
6.根据权利要求1或3或4所述的方法，其特征在于，所述的钛白和或锌白粒径范围为0.1-5μm。
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| CN102140246A (zh) * | 2010-12-21 | 2011-08-03 | 湖南华曙高科技有限责任公司 | 一种制备选择性激光烧结用尼龙粉末的方法 |
| CN102399371A (zh) * | 2011-10-17 | 2012-04-04 | 湖南华曙高科技有限责任公司 | 一种用于选择性激光烧结的聚酰胺粉末制备方法 |
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