CN106905672A - 一种用于选择性激光烧结的pbt粉末材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

一种用于选择性激光烧结的PBT粉末材料，其特征在于，所述粉末材料的各组分及质量含量包括：PBT树脂粉末为35%‑98.6%，无机填料为1%‑60%，偶联剂为0.1%‑2%，粉末流动助剂为0.1%‑2%，抗氧剂为0.1%‑1%。本发明的PBT粉末材料具有较好的流动性和较好的物理机械性能，利用该粉末通过选择性激光烧结技术制备的零件能广泛用于电器、通讯、汽车等领域。

Description

一种用于选择性激光烧结的PBT粉末材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种激光烧结用PBT粉末材料，并涉及该PBT粉末材料的制备方法。
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。
PBT（聚对苯二甲酸丁二醇酯）是一种高结晶性热可塑性塑料，具有高耐热性、可以在140℃下长期工作，韧性、耐疲劳性，自润滑、低摩擦系数。由于这些优良的性能，在汽车、机械设备、精密仪器部件、电子电器、纺织等领域得到广泛的应用。PBT的击穿电压高，适用于制作耐高电压的零部件，由于其熔融状态的流动性好，适合注射加工复杂结构的电器零件，如集成电路的插座、印刷线路板、计算机键盘、电器开关、熔断器、温控开关、保护器等，汽车保险杠、化油器、火花塞、供油系统零部件、点火器等，在通讯领域PBT 广泛用于程控电话的集成模块、接线板，电动工具等。
目前选择性激光烧结技术所使用的材料种类比较有限，以尼龙材料为主，其成形件的应用领域和范围受到材料特性限制。采用无机填料改性后的PBT复合材料具有优异的物理机械性能，如果将PBT复合粉末材料结合选择性激光烧结技术，将会丰富选择性激光烧结成型的材料种类以及扩宽PBT材料的用途。
发明内容
本发明的目的是提供一种适用于选择性激光烧结技术的PBT粉末材料及其制备方法。
本发明提供的一种用于选择性激光烧结的PBT粉末材料，所述粉末材料的各组分及质量含量包括：PBT树脂粉末为35%-98.6%，无机填料为1%-60%，偶联剂为0.1%-2%，粉末流动助剂为0.1%-2%，抗氧剂为0.1%-1%。
进一步的，所述PBT树脂粉末粒径为1-200微米。
进一步的，所述无机填料为云母粉、滑石粉、玻璃珠、碳纤维、矿物纤维中的一种或几种，粒径分布为0.1-60微米，优选为5-40微米。
进一步的，所述偶联剂为硅烷偶联剂，优选为γ-氨丙基三乙氧基硅烷、γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷、γ-（甲基丙烯酰氧）丙基三甲氧基硅烷中的一种或几种。
进一步的，所述粉末流动助剂为纳米二氧化硅、纳米碳化硅、纳米氧化铝、纳米氧化钙、纳米二氧化钛、纳米碳酸钙中的一种或几种。
进一步的，所述抗氧剂由受阻酚类抗氧剂和亚磷酸脂类抗氧剂组成，其中受阻酚类抗氧剂为1，3，5-三甲基-2，4，6-三（3，5-二叔丁基-4-羟基苄基）苯、2，6-二叔丁基-4-甲基-苯酚、N，N’-二（3，5-二叔丁基-4-羟基苯基丙酰胺）中的一种或几种，亚磷酸脂类抗氧剂为2，2’-亚乙基双（4，6-二叔丁基苯基）氟代亚磷酸酯、四（2，4-二叔丁基苯基）-4，4’-联苯基双亚磷酸酯中的一种或几种，优选的，受阻酚类抗氧剂占总抗氧剂质量分数为40%-90%。
进一步的，PBT粉末材料还包括光吸收剂，质量含量为0.1%-1%。光吸收剂为苯酮类、苯并三唑类、取代丙烯腈类、三嗪类、受阻胺类光吸收剂中的一种或几种，其中苯酮类光吸收剂优选为2，4-二羟基二苯甲酮、2-羟基-4-甲氧基二苯甲酮，苯并三唑类光吸收剂优选为2-（2’-羟基-3’，5’-二叔苯基）-5-绿化苯并三唑，三嗪类光吸收剂优选为2，4，6-三（2’-正丁氧基苯基）1，3，5-三嗪，受阻胺类光吸收剂优选为二（2，2，6，6，-四甲基-4-哌啶基）葵二酸酯、双（1，2，2，6，6-五甲基-4-哌啶基）葵二酸酯。
本发明还提供了一种适用于选择性激光烧结技术的PBT粉末材料制备方法，包括如下步骤：将上述各组分材料混合搅拌均匀；过筛，筛选获得粒径范围在1-200微米的粉末材料，优选粒径范围在30-80微米的粉末材料。
进一步的，所述无机填料在混合搅拌前先经过这样处理：将偶联剂加入到醇水溶液中，并进行搅拌，搅拌过程中加入无机填料，分散均匀后过滤、干燥、过筛得到经表面处理的无机填料。醇类溶剂为甲醇、乙醇、丙醇、丁醇、乙二醇、丙二醇、丙三醇中的一种或几种，优选甲醇与乙醇。
本发明提供的PBT粉末材料具有较好的流动性和较好的物理机械性能，利用该粉末通过选择性激光烧结技术制备的零件能广泛用于电器、通讯、汽车等领域。另外，本发明的PBT粉末材料制备方法简单，无机填料先经过表面处理能增强树脂间的连接作用，从而增加通过选择性激光烧结技术制备的零件的强度。
具体实施方式
以下将通过具体实施方法对本发明作进一步的详细说明。
对比例1
（1）将4000g粒径范围30-100µm的PBT树脂粉末、20g纳米二氧化硅、40g2，4-二羟基二苯甲酮、8g2，6-二叔丁基-4-甲基-苯酚、4g2，2’-亚乙基双（4，6-二叔丁基苯基）氟代亚磷酸酯加入到搅拌机中，混合均匀、过筛，得到复合PBT粉末材料；
（2）在选择性激光烧结设备上烧结上述粉末，将所得的烧结样条进行性能测试，结果见表1。
实施例1
（1）将γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷、乙醇、蒸馏水分别按5%、90%、5%的质量分数配制4000g溶液，然后在搅拌下加入2000g粒径范围10-30µm的玻璃珠，抽虑、干燥、过400目筛网，得到经表面处理的玻璃珠；
（2）将2800g粒径范围30-100µm的PBT树脂粉末、1200g上述经表面处理的玻璃珠、20g纳米二氧化硅、40g2，4-二羟基二苯甲酮、8g2，6-二叔丁基-4-甲基-苯酚、4g2，2’-亚乙基双（4，6-二叔丁基苯基）氟代亚磷酸酯加入到搅拌机中，混合均匀、过100目筛网，得到复合PBT粉末材料；
（3）在选择性激光烧结设备上烧结上述粉末，将所得的烧结样条进行性能测试，结果见表1。
实施例2
（1）将γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷、乙醇、蒸馏水分别按5%、90%、5%的质量分数配制4000g溶液，然后在搅拌下加入2000g粒径范围10-30µm的云母粉，抽虑、干燥、过400目筛网，得到经表面处理的云母粉；
（2）将2800g粒径范围30-100µm的PBT树脂粉末、1200g上述经表面处理的云母粉、20g纳米二氧化硅、40g2，4-二羟基二苯甲酮、8g2，6-二叔丁基-4-甲基-苯酚、4g2，2’-亚乙基双（4，6-二叔丁基苯基）氟代亚磷酸酯加入到搅拌机中，混合均匀、过100目筛网，得到复合PBT粉末材料；
（3）在选择性激光烧结设备上烧结上述粉末，将所得的烧结样条进行性能测试，结果见表1。
实施例3
（1）将γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷、乙醇、蒸馏水分别按5%、90%、5%的质量分数配制4000g溶液，然后在搅拌下加入2000g粒径范围10-30µm的滑石粉，抽虑、干燥、过400目筛网，得到经表面处理的滑石粉；
（2）将2800g粒径范围30-100µm的PBT树脂粉末、1200g上述经表面处理的滑石粉、20g纳米二氧化硅、40g2，4-二羟基二苯甲酮、8g2，6-二叔丁基-4-甲基-苯酚、4g2，2’-亚乙基双（4，6-二叔丁基苯基）氟代亚磷酸酯加入到搅拌机中，混合均匀、过100目筛网，得到复合PBT粉末材料；
（3）在选择性激光烧结设备上烧结上述粉末，将所得的烧结样条进行性能测试，结果见表1。
实施例4
（1）将γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷、乙醇、蒸馏水分别按5%、90%、5%的质量分数配制4000g溶液，然后在搅拌下加入2000g粒径范围10-30µm的碳纤维，抽虑、干燥、过400目筛网，得到经表面处理的碳纤维；
（2）将2800g粒径范围30-100µm的PBT树脂粉末、1200g上述经表面处理的碳纤维、20g纳米二氧化硅、40g2，4-二羟基二苯甲酮、8g2，6-二叔丁基-4-甲基-苯酚、4g2，2’-亚乙基双（4，6-二叔丁基苯基）氟代亚磷酸酯加入到搅拌机中，混合均匀、过100目筛网，得到复合PBT粉末材料；
（3）在选择性激光烧结设备上烧结上述粉末，将所得的烧结样条进行性能测试，结果见表1。
实施例5
（1）将γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷、乙醇、蒸馏水分别按5%、90%、5%的质量分数配制4000g溶液，然后在搅拌下加入2000g粒径范围10-30µm的矿物纤维，抽虑、干燥、过400目筛网，得到经表面处理的矿物纤维；
（2）将2800g粒径范围30-100µm的PBT树脂粉末、1200g上述经表面处理的矿物纤维、20g纳米二氧化硅、40g2，4-二羟基二苯甲酮、8g2，6-二叔丁基-4-甲基-苯酚、4g2，2’-亚乙基双（4，6-二叔丁基苯基）氟代亚磷酸酯加入到搅拌机中，混合均匀、过100目筛网，得到复合PBT粉末材料；
（3）在选择性激光烧结设备上烧结上述粉末，将所得的烧结样条进行性能测试，结果见表1。

Claims (10)

1.一种用于选择性激光烧结的PBT粉末材料，其特征在于，所述粉末材料的各组分及质量含量包括：PBT树脂粉末为35%-98.6%，无机填料为1%-60%，偶联剂为0.1%-2%，粉末流动助剂为0.1%-2%，抗氧剂为0.1%-1%。
2.根据权利要求1所述的粉末材料，其特征在于，所述PBT树脂粉末粒径为1-200微米。
3.根据权利要求1所述的粉末材料，其特征在于，所述无机填料为云母粉、滑石粉、玻璃珠、碳纤维、矿物纤维中的一种或几种。
4.根据权利要求3所述的粉末材料，其特征在于，所述无机填料粒径为0.1-60微米。
5.根据权利要求1所述的粉末材料，其特征在于，所述偶联剂为γ-氨丙基三乙氧基硅烷、γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷、γ-（甲基丙烯酰氧）丙基三甲氧基硅烷中的一种或几种。
6.根据权利要求1所述的粉末材料，其特征在于，所述粉末流动助剂为纳米二氧化硅、纳米碳化硅、纳米氧化铝、纳米氧化钙、纳米二氧化钛、纳米碳酸钙中的一种或几种。
7.根据权利要求1所述的粉末材料，其特征在于，所述抗氧剂由受阻酚类抗氧剂和亚磷酸脂类抗氧剂组成，其中受阻酚类抗氧剂为1，3，5-三甲基-2，4，6-三（3，5-二叔丁基-4-羟基苄基）苯、2，6-二叔丁基-4-甲基-苯酚、N，N’-二（3，5-二叔丁基-4-羟基苯基丙酰胺）中的一种或几种，亚磷酸脂类抗氧剂为2，2’-亚乙基双（4，6-二叔丁基苯基）氟代亚磷酸酯、四（2，4-二叔丁基苯基）-4，4’-联苯基双亚磷酸酯中的一种或几种。
8.根据权利要求1所述的粉末材料，其特征在于，所述粉末材料还包括光吸收剂，质量含量为0.1%-1%。
9.根据权利要求1-8任一项所述的粉末材料制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
将各组分材料混合搅拌均匀；过筛，筛选获得粒径范围在1-200微米的粉末材料。
10.根据权利要求9所述的制备方法，其特征在于，所述无机填料混合搅拌前先经过这样处理: 将偶联剂加入到醇水溶液中，并进行搅拌，搅拌过程中加入无机填料，分散均匀后过滤、干燥、过筛得到经表面处理的无机填料。
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