CN106832838A - 一种可抛光呈金属外观的3d打印材料及制备和应用方法 - Google Patents

一种可抛光呈金属外观的3d打印材料及制备和应用方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种可抛光呈金属外观的3D打印材料，包括如下质量百分含量的组分：高流动的高分子塑料14～40％；增韧剂5～15％；表面处理的金属粉末50～80％；抗氧剂0.3～1％；润滑剂0.5～2％；同时也公开了一种可抛光呈金属外观的3D打印材料的制备和应用方法。采用本发明技术，不仅可以得到可抛光呈金属外观的3D打印产品，而且可以保证生产线条线径的稳定性和均匀性，使卷盘的正常绕线不出现断裂的现象，打印时不会堵塞打印机喷嘴，可以很好的满足市场的需求。

Description

一种可抛光呈金属外观的3D打印材料及制备和应用方法
技术领域
本发明涉及3D打印材料领域，特别是可抛光呈金属外观3D打印材料及其制备和应用方法领域。
背景技术
目前FDM-3D打印成型主要的材料以PLA居多，种类基本都是PLA的简单配色。涉及到高填充的材料，由于配方技术和打印机限制的原因，特殊种类的线条材料很少，尤其是高填充金属粉末的材料。因为高填充的金属粉末，一方面会影响线条生产时的线径稳定性和均匀性，另一方面线条在绕卷盘收卷时，由于有一定的弯曲弧度，这样会导致线条极易断裂，严重影响生产的正常进行，同时高填充的线条在FDM-3D打印中，喷嘴堵塞的几率会很大。
如果没有特殊的配方和生产技术，要想得到一种可抛光呈金属外观的FDM-3D打印材料基本很难实现，目前只有通过SLS(选择性激光烧结)成型实现，但是SLS-3D打印的设备和材料都比较贵，普通的家庭和企业很难支撑起这个成本。
相比FDM-3D打印的传统材料来说，金属质感的材料打印出来的产品，给人以一种厚重，结实，美观的感觉，深受市场的欢迎。再加上在3D打印成型中，FDM-3D打印的成本相对较低，已经被很多的家庭、学校、企业等采用，市场规模相对较大，目前有一些专利涉及到FDM-3D金属外观色的材料，基本都是通过添加少量的金属色粉,但是打印成型的产品没有金属的重量感，也经不起抛光后处理，因为少量金属色粉的添加，经过抛光处理会破坏产品原有的金属色的外观，得不到有金属质感的外观。
发明内容
本发明的范围只由权利要求书所规定，在任何程度上都不受这一节发明内容的陈述所限。
针对现有技术存在的问题，本发明提出一种可抛光呈金属外观的3D打印材料及制备方法，不仅可以得到可抛光呈金属外观的FDM-3D打印产品，而且可以保证生产线条线径的稳定性和均匀性，使卷盘的正常绕线不出现断裂的现象，打印时不会堵塞打印机喷嘴，可以很好的满足市场的需求。
一种可抛光呈金属外观的3D打印材料，其特征在于，包括如下质量百分含量的组分：
上述组分的质量百分含量之和为100％；
其中，所述的一种可抛光呈金属外观的3D打印材料，其特征在于，高流动的高分子塑料为聚乳酸(PLA)、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(ABS)、丙烯腈-苯乙烯-丙烯酸酯(ASA)、聚己内酯(PCL)、聚对苯二甲酸乙二醇酯-1,4-环己烷二甲醇酯(PETG)、聚苯乙烯(PS)、共聚尼龙(PA)、聚乙烯醇(PVA)、聚丁二酸丁二醇酯(PBS)、聚己二酸对苯二甲酸丁二酯(PBAT)中的一种或其组合。
其中，所述的一种可抛光呈金属外观的3D打印材料，其特征在于，增韧剂为乙烯-丙烯酸甲酯-甲基丙烯酸缩水甘油酯共聚物、乙烯-丙烯酸丁酯-甲基丙烯酸缩水甘油酯共聚物、POE-g-MAH、PS-g-MAH、ABS-g-MAH中的一种或其组合。
其中，所述的一种可抛光呈金属外观的3D打印材料，其特征在于，所述表面处理的金属粉末为采用硅烷偶联剂进行处理；所述金属粉末为红铜、青铜、黄铜、银、铝、不锈钢、铁、钛合金、镍合金中的一种或其组合，其中金属粉末的粒径≤75微米。
其中，所述的一种可抛光呈金属外观的3D打印材料，其特征在于，润滑剂为乙撑双硬脂酰胺(EBS)、季戊四醇硬脂酸酯(PETS)、硅酮粉、聚乙烯蜡中的一种。
其中，所述的一种可抛光呈金属外观的3D打印材料，其特征在于，抗氧化剂由主抗氧剂四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯和辅助抗氧剂亚磷酸三(2，4-二叔丁基苯基)酯按5:5～4:6的比例混合而成。
一种可抛光呈金属外观的3D打印材料的制备及应用方法，按照以下步骤进行：
(1)金属粉末的表面处理：将占金属粉体总质量的0.5～1.5％的硅烷偶联剂用无水乙醇进行稀释，所述无水乙醇与所述硅烷偶联剂的质量比为5：1～10：1，在15～30℃下，边搅拌稀释液边加入按比例称量好的金属粉末，待金属粉末全部加入后继续搅拌5～10min，然后在60～80℃下干燥4h以上，最后将干燥后的粉体放置在密闭容器中待用。
(2)造粒：将高流动性高分子材料、增韧剂、润滑剂、抗氧剂按一定比例混合均匀，从双螺杆挤出机的主喂料口进料，表面处理的金属粉末按一定比例从侧喂料口进料，经过熔融挤出，切成粒子，干燥备用。
(3)线条制备：将步骤(2)制备的粒子通过专门的拉线挤出机生产成型为FDM-3D打印线条，并通过内孔直径＞80mm的绕线卷盘进行线条的收卷。
(4)成型：将收卷到的线条通过FDM-3D打印机打印成型，将成型品的表面用砂纸或软布抛光机打磨即可得到外观呈金属外观的产品。其中，FDM-3D打印机喷嘴的直径≥0.4mm。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步的详述。以下具体实施例仅用于说明本发明的技术方案而非对本发明的限制。
一种可抛光呈金属外观的3D打印材料，其特征在于，包括如下质量百分含量的组分：
上述组分的质量百分含量之和为100％；
其中，所述的一种可抛光呈金属外观的3D打印材料，其特征在于，高流动的高分子塑料为聚乳酸(PLA)、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(ABS)、丙烯腈-苯乙烯-丙烯酸酯(ASA)、聚己内酯(PCL)、聚对苯二甲酸乙二醇酯-1,4-环己烷二甲醇酯(PETG)、聚苯乙烯(PS)、共聚尼龙(PA)、聚乙烯醇(PVA)、聚丁二酸丁二醇酯(PBS)、聚己二酸对苯二甲酸丁二酯(PBAT)中的一种或其组合。
其中，所述的一种可抛光呈金属外观的3D打印材料，其特征在于，增韧剂为乙烯-丙烯酸甲酯-甲基丙烯酸缩水甘油酯共聚物、乙烯-丙烯酸丁酯-甲基丙烯酸缩水甘油酯共聚物、POE-g-MAH、PS-g-MAH、ABS-g-MAH中的一种或其组合。
其中，所述的一种可抛光呈金属外观的3D打印材料，其特征在于，所述表面处理的金属粉末为采用硅烷偶联剂进行处理；所述金属粉末为红铜、青铜、黄铜、银、铝、不锈钢、铁、钛合金、镍合金中的一种或其组合，其中金属粉末的粒径≤75微米。
其中，所述的一种可抛光呈金属外观的3D打印材料，其特征在于，润滑剂为乙撑双硬脂酰胺(EBS)、季戊四醇硬脂酸酯(PETS)、硅酮粉、聚乙烯蜡中的一种。
其中，所述的一种可抛光呈金属外观的3D打印材料，其特征在于，抗氧化剂由主抗氧剂四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯和辅助抗氧剂亚磷酸三(2，4-二叔丁基苯基)酯按5:5～4:6的比例混合而成。
一种可抛光呈金属外观的3D打印材料的制备及应用方法，按照以下步骤进行：
(1)金属粉末的表面处理：将占金属粉体总质量的0.5～1.5％的硅烷偶联剂用无水乙醇进行稀释，所述无水乙醇与所述硅烷偶联剂的质量比为5：1～10：1，在15～30℃下，边搅拌稀释液边加入按比例称量好的金属粉末，待金属粉末全部加入后继续搅拌5～10min，然后在60～80℃下干燥4h以上，最后将干燥后的粉体放置在密闭容器中待用。
(2)造粒：将高流动性高分子材料、增韧剂、润滑剂、抗氧剂按一定比例混合均匀，从双螺杆挤出机的主喂料口进料，表面处理的金属粉末按一定比例从侧喂料口进料，经过熔融挤出，切成粒子，干燥备用。
(3)线条制备：将步骤(2)制备的粒子通过专门的拉线挤出机生产成型为FDM-3D打印线条，并通过内孔直径＞80mm的绕线卷盘进行线条的收卷。
(4)成型：将收卷到的线条通过FDM-3D打印机打印成型，将成型品的表面用砂纸或软布抛光机打磨即可得到外观呈金属外观的产品。其中，FDM-3D打印机喷嘴的直径≥0.4mm。
以下结合实施例来进一步说明本发明的产品和制备及应用方法。
实施例1
一种可抛光呈金属外观的3D打印材料，包括如下质量百分含量的组分：聚乳酸20％、增韧剂5％、表面处理的红铜粉末74％、乙撑双硬脂酰胺0.5％、抗氧剂0.5％。其中，抗氧剂中主抗氧剂和辅助抗氧剂的比例为5:5。按上述制备方法进行制备。
实施例2
一种可抛光呈金属外观的3D打印材料，包括如下质量百分含量的组分：聚乳酸30％、增韧剂10％、表面处理的红铜粉末58％、乙撑双硬脂酰胺1.2％、抗氧剂0.8％。其中，抗氧剂中主抗氧剂和辅助抗氧剂的比例为4:6。按上述制备方法进行制备。
实施例3
一种可抛光呈金属外观的3D打印材料，包括如下质量百分含量的组分：聚乳酸40％、增韧剂8％、表面处理的红铜粉末50％、乙撑双硬脂酰胺1.7％、抗氧剂0.3％。其中，抗氧剂中主抗氧剂和辅助抗氧剂的比例为4:6。按上述制备方法进行制备。
实施例4
一种可抛光呈金属外观的3D打印材料，包括如下质量百分含量的组分：聚乳酸14％、增韧剂5％、表面处理的红铜粉末80％、乙撑双硬脂酰胺0.5％、抗氧剂0.5％。其中，抗氧剂中主抗氧剂和辅助抗氧剂的比例为4:6。按上述制备方法进行制备。
实施例5
一种可抛光呈金属外观的3D打印材料，包括如下质量百分含量的组分：聚乳酸32％、增韧剂15％、表面处理的红铜粉末50％、乙撑双硬脂酰胺2％、抗氧剂1％。其中，抗氧剂中主抗氧剂和辅助抗氧剂的比例为4:6。按上述制备方法进行制备。
实施例6
一种可抛光呈金属外观的3D打印材料，包括如下质量百分含量的组分：丙烯腈-丁二烯-苯乙烯32％、增韧剂15％、表面处理的银粉末50％、季戊四醇硬脂酸酯2％、抗氧剂1％。其中，抗氧剂中主抗氧剂和辅助抗氧剂的比例为4:6。按上述制备方法进行制备。
实施例7
一种可抛光呈金属外观的3D打印材料，包括如下质量百分含量的组分：共聚尼龙32％、增韧剂15％、表面处理的铁粉末50％、季戊四醇硬脂酸酯2％、抗氧剂1％。其中，抗氧剂中主抗氧剂和辅助抗氧剂的比例为4:6。按上述制备方法进行制备。
实施例8
一种可抛光呈金属外观的3D打印材料，包括如下质量百分含量的组分：聚苯乙烯40％、增韧剂6％、表面处理的铁粉末51％、季戊四醇硬脂酸酯2％、抗氧剂1％。其中，抗氧剂中主抗氧剂和辅助抗氧剂的比例为4:6。按上述制备方法进行制备。

Claims (7)

1.一种可抛光呈金属外观的3D打印材料，其特征在于，包括如下质量百分含量的组分：
上述组分的质量百分含量之和为100％。
2.根据权利要求1所述的一种可抛光呈金属外观的3D打印材料，其特征在于，高流动的高分子塑料为聚乳酸(PLA)、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(ABS)、丙烯腈-苯乙烯-丙烯酸酯(ASA)、聚己内酯(PCL)、聚对苯二甲酸乙二醇酯-1,4-环己烷二甲醇酯(PETG)、聚苯乙烯(PS)、共聚尼龙(PA)、聚乙烯醇(PVA)、聚丁二酸丁二醇酯(PBS)、聚己二酸对苯二甲酸丁二酯(PBAT)中的一种或其组合。
3.根据权利要求1所述的一种可抛光呈金属外观的3D打印材料，其特征在于，增韧剂为乙烯-丙烯酸甲酯-甲基丙烯酸缩水甘油酯共聚物、乙烯-丙烯酸丁酯-甲基丙烯酸缩水甘油酯共聚物、POE-g-MAH、PS-g-MAH、ABS-g-MAH中的一种或其组合。
4.根据权利要求1所述的一种可抛光呈金属外观的3D打印材料，其特征在于，所述表面处理的金属粉末为采用硅烷偶联剂进行处理；所述金属粉末为红铜、青铜、黄铜、银、铝、不锈钢、铁、钛合金、镍合金中的一种或其组合，其中金属粉末的粒径≤75微米。
5.根据权利要求1所述的一种可抛光呈金属外观的3D打印材料，其特征在于，润滑剂为乙撑双硬脂酰胺(EBS)、季戊四醇硬脂酸酯(PETS)、硅酮粉、聚乙烯蜡中的一种。
6.根据权利要求1所述的一种可抛光呈金属外观的3D打印材料，其特征在于，抗氧化剂由主抗氧剂四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯和辅助抗氧剂亚磷酸三(2，4-二叔丁基苯基)酯按5:5～4:6的比例混合而成。
7.一种可抛光呈金属外观的3D打印材料的制备及应用方法，按照以下步骤进行：
(1)金属粉末的表面处理：将占金属粉体总质量的0.5～1.5％的硅烷偶联剂用无水乙醇进行稀释，所述无水乙醇与所述硅烷偶联剂的质量比为5：1～10：1，在15～30℃下，边搅拌稀释液边加入按比例称量好的金属粉末，待金属粉末全部加入后继续搅拌5～10min，然后在60～80℃下干燥4h以上，最后将干燥后的粉体放置在密闭容器中待用。
(2)造粒：将高流动性高分子材料、增韧剂、润滑剂、抗氧剂按一定比例混合均匀，从双螺杆挤出机的主喂料口进料，表面处理的金属粉末按一定比例从侧喂料口进料，经过熔融挤出，切成粒子，干燥备用。
(3)线条制备：将步骤(2)制备的粒子通过专门的拉线挤出机生产成型为FDM-3D打印线条，并通过内孔直径＞80mm的绕线卷盘进行线条的收卷。
(4)成型：将收卷到的线条通过FDM-3D打印机打印成型，将成型品的表面用砂纸或软布抛光机打磨即可得到外观呈金属外观的产品。其中，FDM-3D打印机喷嘴的直径≥0.4mm。
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