CN107151442A - 一种激光烧结快速成型尼龙复合材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于尼龙复合材料领域，具体涉及一种激光烧结快速成型尼龙复合材料及其制备方法。一种激光烧结快速成型尼龙复合材料，由以下原料按重量份制备而成：尼龙树脂100份、流动助剂3～10份、填料5～15份、抗氧剂0.1～1份、表面活性剂0.5～1.5份、流平剂0.5～1份、阻燃剂0.5‑1.5份。本发明提供的激光烧结快速成型尼龙复合材料形收缩率小、产品性能好、成本低、耐候性好、环境友好且具有阻燃性环境污染小；本发明原料获取范围广泛、制备方法简单易行、成本低、损耗低、适合大规模生产。

Description

一种激光烧结快速成型尼龙复合材料及其制备方法
技术领域
本发明属于尼龙复合材料领域，具体涉及一种激光烧结快速成型尼龙复合材料及其制备方法。
背景技术
3D打印技术又称叠层制造技术，是快速成型领域的一种新兴技术，它是一种以数字模型文件为基础，运用粉末状金属或塑料等可粘合材料，通过逐层打印的方式来构造物体的技术。基本原理是叠层制造，逐层增加材料来生成三维实体的技术。目前，3D打印技术主要被应用于产品原型、模具制造以及艺术创作、珠宝制作等领域，替代这些传统依赖的精细加工工艺。另外，3D打印技术逐渐应用于医学、生物工程、建筑、服装、航空等领域，为创新开拓了广阔的空间。
目前市场上熔融挤压堆积成型技术较常用的聚合物材料是丙烯腈一丁二烯一苯乙烯三元共聚物(ABS)、聚乳酸(PLA)、尼龙(PA)和聚碳酸酯(PC)，其中尼龙是目前用量最大的打印原材料。尼龙材料作为3D打印机的一种常用耗材，其使用效果较好，然而，纯尼龙材料由于其分子结构而受到了很大的限制，主要表现在成形温度高，成形收缩率大，结晶速度慢，当加工温度高于熔点后，熔体粘度小和耐熔垂性能差，3D打印时从喷嘴挤出的丝在成形平台上容易出现坍塌，同时层间由于收缩而产生翘边，甚至开裂等缺陷，从而影响3D打印过程的顺利进行及成形件的性能。因此，开发低成本、高性能的尼龙复合材料具有十分重要的意义。
发明内容
为了解决上述问题，本发明公开了一种成形收缩率小、性能优越、成本低、耐候性好、环境友好且具有阻燃性的激光烧结快速成型尼龙复合材料。
为实现本发明的目的，本发明采用如下技术方案：
一种激光烧结快速成型尼龙复合材料，由以下原料按重量份制备而成：
尼龙树脂100份、流动助剂3～10份、填料5～15份、抗氧剂0.1～1份、表面活性剂0.5～1.5份、流平剂0.5～1份、阻燃剂0.5-1.5份。
具体地，所述的尼龙树脂为尼龙6、尼龙66、尼龙1010、尼龙1212、尼龙11中的一种，粒径为10～100um的均匀粉末状固体。
具体地，所述的流动助剂为纳米二氧化硅、纳米氧化铝、纳米氧化钙中的一种或几种，粒径为10～100nm。
具体地，所述的填料为碳酸钙、滑石粉、云母粉、高岭土、实心玻璃微珠中的一种或几种。
具体地，所述的抗氧剂为3-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸正十八烷醇酯、N，N'-双-(3-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酰基)己二胺、三乙二醇醚-二(3-叔丁基-4-羟基-5-甲基苯基)丙酸酯中的一种或几种。
具体地，所述的表面活性剂为磷酸三丁酯、十二烷基苯磺酸钠、木质素磺酸钠、十二烷基硫酸钠、聚丙烯酸钠中的一种或几种。
具体地，所述的流平剂为液态丙烯酸树脂。
具体地，所述的氢氧化铝、氢氧化镁、磷酸一铵、磷酸二铵中的一种或几种。
进一步，一种激光烧结快速成型尼龙复合材料的制备方法，具体包括如下步骤：
(1)按重量份，将已干燥的尼龙树脂100份、流动助剂3～10份、填料5～15份、表面活性剂0.5～1.5份、阻燃剂0.5-1.5份混合均匀投放进锥形双螺杆挤出机，双螺杆挤出机的挤出温度为210～350℃，机头200～330℃，双螺杆挤出机转速为100～800r/min；
(2)将步骤(1)得到的粒料冷却后用球磨机粉碎，转速为100～600r/min，球磨时间1～5h，然后在100～200目的筛网中进行筛分得到中间料；
(3)按重量份，在90℃～110℃，将步骤(2)得到的中间料抗氧剂0.1～1份、流平剂0.5～1份加入犁刀式混合机中，以150～200r/min混合，混合时间为30～50min；
(4)将步骤(3)得到的物料加入到真空干燥箱中，在100～130℃条件下，干燥2～4h后得到快速成型尼龙复合材料。
本发明具有的有益效果：
(1)本发明提供的激光烧结快速成型尼龙复合材料形收缩率小、产品性能好、成本低、耐候性好、环境友好且具有阻燃性环境污染小。
(2)本发明原料获取范围广泛、制备方法简单易行、成本低、损耗低、环保无污染、适合大规模生产。
具体实施方式
现在结合实施例对本发明作进一步详细的说明。
实施例1
一种激光烧结快速成型尼龙复合材料，由以下原料按重量份制备而成：
粒径为50um的均匀粉末状尼龙6树脂100份、粒径为50nm的二氧化硅5份、碳酸钙10份、3-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸正十八烷醇酯0.3份、磷酸三丁酯0.5份、液态丙烯酸树脂0.8份、氢氧化铝0.5份。
实施例2
一种激光烧结快速成型尼龙复合材料，由以下原料按重量份制备而成：
粒径为10um的均匀粉末状尼龙66树脂100份、粒径为25nm的氧化铝5份、滑石粉15份、N，N'-双-(3-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酰基)己二胺0.1份、十二烷基苯磺酸钠1份、液态丙烯酸树脂0.5份、氢氧化镁0.8份。
实施例3
一种激光烧结快速成型尼龙复合材料，由以下原料按重量份制备而成：
粒径为25um的均匀粉末状尼龙1010树脂100份、粒径为10nm的氧化钙15份、云母粉10份、三乙二醇醚-二(3-叔丁基-4-羟基-5-甲基苯基)丙酸酯0.8份、木质素磺酸钠1份、液态丙烯酸树脂1份、磷酸一铵1份。
实施例4
一种激光烧结快速成型尼龙复合材料，由以下原料按重量份制备而成：
粒径为75um的均匀粉末状尼龙1212树脂100份、粒径为75nm的二氧化硅10份、高岭土15份、三乙二醇醚-二(3-叔丁基-4-羟基-5-甲基苯基)丙酸酯1份、木质素磺酸钠1.2份、液态丙烯酸树脂1份、磷酸二铵1份。
实施例5
一种激光烧结快速成型尼龙复合材料，由以下原料按重量份制备而成：
粒径为100um的均匀粉末状尼龙11树脂100份、粒径为100nm的氧化铝5份、实心玻璃微珠12份、3-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸正十八烷醇酯0.5份、十二烷基硫酸钠1.2份、液态丙烯酸树脂0.5份、磷酸二铵1份。
实施例6
一种激光烧结快速成型尼龙复合材料，由以下原料按重量份制备而成：
粒径为50um的均匀粉末状尼龙11树脂100份、粒径为50nm的氧化钙3份、实心玻璃微珠5份、3-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸正十八烷醇酯0.1份、聚丙烯酸钠1份、液态丙烯酸树脂0.5份、磷酸二铵0.5份。
对比例1
一种激光烧结快速成型尼龙复合材料，由以下原料按重量份制备而成：
粒径为50um的均匀粉末状尼龙6树脂100份、碳酸钙10份、3-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸正十八烷醇酯0.3份、磷酸三丁酯0.5份、液态丙烯酸树脂0.8份、氢氧化铝0.5份。
对比例2
一种激光烧结快速成型尼龙复合材料，由以下原料按重量份制备而成：
粒径为50um的均匀粉末状尼龙6树脂100份、粒径为50nm的二氧化硅5份、碳酸钙10份、3-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸正十八烷醇酯0.3份、磷酸三丁酯0.5份、液态丙烯酸树脂0.8份。
由上述实施例1-6得到的激光烧结快速成型尼龙复合材料与对比例1、对比例2得到的激光烧结快速成型尼龙复合材料各主要性能进行检测对比，检测结果如下表1：
表1
以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。

Claims (9)

1.一种激光烧结快速成型尼龙复合材料，其特征在于，由以下原料按重量份制备而成：
尼龙树脂100份、流动助剂3～10份、填料5～15份、抗氧剂0.1～1份、表面活性剂0.5～1.5份、流平剂0.5～1份、阻燃剂0.5-1.5份。
2.如权利要求1所述的一种激光烧结快速成型尼龙复合材料，其特征在于，所述的尼龙树脂为尼龙6、尼龙66、尼龙1010、尼龙1212、尼龙11中的一种，粒径为10～100um的均匀粉末状固体。
3.如权利要求1所述的一种激光烧结快速成型尼龙复合材料，其特征在于，所述的流动助剂为纳米二氧化硅、纳米氧化铝、纳米氧化钙中的一种或几种，粒径为10～100nm。
4.如权利要求1所述的一种激光烧结快速成型尼龙复合材料，其特征在于，所述的填料为碳酸钙、滑石粉、云母粉、高岭土、实心玻璃微珠中的一种或几种。
5.如权利要求1所述的一种激光烧结快速成型尼龙复合材料，其特征在于，所述的抗氧剂为3-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸正十八烷醇酯、N，N'-双-(3-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酰基)己二胺、三乙二醇醚-二(3-叔丁基-4-羟基-5-甲基苯基)丙酸酯中的一种或几种。
6.如权利要求1所述的一种激光烧结快速成型尼龙复合材料，其特征在于，所述的表面活性剂为磷酸三丁酯、十二烷基苯磺酸钠、木质素磺酸钠、十二烷基硫酸钠、聚丙烯酸钠中的一种或几种。
7.如权利要求1所述的一种激光烧结快速成型尼龙复合材料，其特征在于，所述的流平剂为液态丙烯酸树脂。
8.如权利要求1所述的一种激光烧结快速成型尼龙复合材料，其特征在于，所述的氢氧化铝、氢氧化镁、磷酸一铵、磷酸二铵中的一种或几种。
9.一种如权利要求1所述的激光烧结快速成型尼龙复合材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)按重量份，将已干燥的尼龙树脂100份、流动助剂3～10份、填料5～15份、表面活性剂0.5～1.5份、阻燃剂0.5-1.5份混合均匀投放进锥形双螺杆挤出机，双螺杆挤出机的挤出温度为220～350℃，机头205～330℃，双螺杆挤出机转速为100～1000r/min；
(2)将步骤(1)得到的粒料冷却后用球磨机粉碎，转速为100～600r/min，球磨时间0.5～4h，然后在50～150目的筛网中进行筛分得到中间料；
(3)按重量份，在90℃～110℃，将步骤(2)得到的中间料抗氧剂0.1～1份、流平剂0.5～1份加入犁刀式混合机中，以150～200r/min混合，混合时间为30～50min；
(4)将步骤(3)得到的物料加入到真空干燥箱中，在100～130℃条件下，干燥2～4h后得到快速成型尼龙复合材料。
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