CN107163559A - 一种sls用玻璃纤维粉增强尼龙粉末制备工艺 - Google Patents

一种sls用玻璃纤维粉增强尼龙粉末制备工艺 Download PDF

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Abstract

一种SLS用玻璃纤维粉增强尼龙粉末制备工艺，先在高速混合机中将玻璃纤维粉粉末搅拌并烘干；然后加入超分散包覆剂，继续高速搅拌，得到表面经过处理的玻璃纤维粉粉末；再加入尼龙粉末、抗氧剂、分散剂和流动剂，搅拌；将已经混合好的粉末过目筛，即得到SLS用玻璃纤维粉增强尼龙粉末；本发明对玻璃纤维进行加热并将超分散包覆剂均匀的包覆到玻璃纤维上，使得玻璃纤维和尼龙树脂之间的浸润性和两相界面粘结性能增加，提高复合材料强度。

Description

一种SLS用玻璃纤维粉增强尼龙粉末制备工艺
技术领域
本发明属于先进快速制造中的材料制备技术领域，具体涉及一种SLS用玻璃纤维粉增强尼龙粉末制备工艺。
技术背景
选择性激光烧结(SelectiveLaserSintering，SLS)是快速成形技术的一种。它集成了现代数控技术、CAD/CAM技术，激光技术及新材料等领域的新成果，利用激光能量对可熔化的粉末材料进行叠层加工，从而得到三维实体，不受成形零件形状复杂程度的限制。在整个烧结过程中，每层的未烧结粉末自然成为下一层粉末和烧结体的支撑，没有造成粉末资源的浪费。
SLS成形技术对粉末材料的粒度大小有一定的要求。根据经验，粉末的平均粒径在50μm左右时，有良好的烧结性能。目前常用的制备微米级SLS高分子粉末的方法主要有两种，一是采用低温粉碎法；二是采用溶剂沉淀法。低温粉碎法得到的粉末粒径不均匀，并且不规整，用于SLS在流动性和铺粉性能方面有一定的难度；而溶剂沉淀法是在高温下将尼龙溶解于合适的溶剂中，通过激励搅拌使物料在溶剂中均匀分布并同时冷却溶液，使尼龙以粉末的形式沉淀出来。溶剂沉淀法制备的粉末，其粒径大小及其分布受溶剂用量、溶解温度、保温时间、搅拌速率、冷却速率等众多因素的影响，不容易进行控制。并且工艺复杂，对设备的要求高。
发明内容
为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种SLS用玻璃纤维粉增强尼龙粉末制备工艺，经过表面改性后将碳纤维和尼龙粉末混合后的复合粉末具有优良的烧结性能，工艺简便、生产成本相对较低，对设备的要求低。
为了达到上述目的，本发明采取的技术方案为：
一种SLS用玻璃纤维粉增强尼龙粉末制备工艺，包括以下步骤：
1)在高速混合机中将玻璃纤维粉粉末在100-110℃下搅拌并烘干3-15min，高速混合机转速为450-700r/min；
2)然后加入超分散包覆剂，继续高速搅拌15-20min，高速混合机转速为450-700r/min，得到表面经过处理的玻璃纤维粉粉末；
3)再加入尼龙粉末、抗氧剂、分散剂和流动剂，搅拌15-30min，高速混合机转速为450-700r/min；
4)将已经混合好的粉末过200目筛，即得到SLS用玻璃纤维粉增强尼龙粉末；
玻璃纤维粉、尼龙粉末、超分散包覆剂、抗氧剂、流动剂、分散剂的重量百分比为：总重量份数为100份时，尼龙粉末31-69重量份，玻璃纤维粉30-64重量份，超分散包覆剂0.1-3重量份，抗氧剂0.2-1重量份，流动剂0.1-1重量份，分散剂0.1-0.8重量份。
本发明的有益效果为：对玻璃纤维进行加热并将超分散包覆剂均匀的包覆到玻璃纤维上，使得玻璃纤维和尼龙树脂之间的浸润性和两相界面粘结性能增加，提高复合材料强度。经过表面改性后将碳纤维和尼龙粉末混合后的复合粉末具有优良的烧结性能，工艺简便、生产成本相对较低，对设备的要求低。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明进行进一步的说明，但所述实施例并非是对本发明实质精神的简单限定，任何基于本发明实质精神所作出的简单变化或等同替换均应属于本发明所要求保护的范围之内。
所有实施例均将玻璃纤维粉、尼龙粉末、超分散包覆剂、抗氧剂、流动剂、分散剂在80-100℃下鼓风干燥4-6个小时，使含水量低于0.02％。
实施例1
一种SLS用玻璃纤维粉增强尼龙粉末制备工艺，包括以下步骤：
1)在高速混合机中将玻璃纤维粉粉末在100℃下搅拌并烘干3min，高速混合机转速为450r/min；
2)然后加入超分散包覆剂，继续高速搅拌15min，高速混合机转速为450r/min，得到表面经过处理的玻璃纤维粉粉末；
3)再加入尼龙粉末、抗氧剂、分散剂和流动剂，搅拌15min，高速混合机转速为450r/min；
4)将已经混合好的粉末过200目筛，即得到SLS用玻璃纤维粉增强尼龙粉末；
玻璃纤维粉、尼龙粉末、超分散包覆剂、抗氧剂、流动剂、分散剂的重量百分比为：总重量份数为100份时，尼龙粉末69重量份，玻璃纤维粉30重量份，超分散包覆剂0.3重量份，抗氧剂0.3重量份，流动剂0.2重量份，分散剂0.2重量份。
实施例2
一种SLS用玻璃纤维粉增强尼龙粉末制备工艺，包括以下步骤：
1)在高速混合机中将玻璃纤维粉粉末在110℃下搅拌并烘干5min，高速混合机转速为550r/min；
2)然后加入超分散包覆剂，继续高速搅拌20min，高速混合机转速为550r/min，得到表面经过处理的玻璃纤维粉粉末；
3)再加入尼龙粉末、抗氧剂、分散剂和流动剂，搅拌20min，高速混合机转速为550r/min；
4)将已经混合好的粉末过200目筛，即得到SLS用玻璃纤维粉增强尼龙粉末；
玻璃纤维粉、尼龙粉末、超分散包覆剂、抗氧剂、流动剂、分散剂的重量百分比为：总重量份数为100份时，尼龙粉末58.2重量份，玻璃纤维粉40重量份，超分散包覆剂0.5重量份，抗氧剂0.5重量份，流动剂0.4重量份，分散剂0.4重量份。
实施例3
一种SLS用玻璃纤维粉增强尼龙粉末制备工艺，包括以下步骤：
1)在高速混合机中将玻璃纤维粉粉末在100℃下搅拌并烘干4min，高速混合机转速为650r/min；
2)然后加入超分散包覆剂，继续高速搅拌18min，高速混合机转速为650r/min，得到表面经过处理的玻璃纤维粉粉末；
3)再加入尼龙粉末、抗氧剂、分散剂和流动剂，搅拌25min，高速混合机转速为650r/min；
4)将已经混合好的粉末过200目筛，即得到SLS用玻璃纤维粉增强尼龙粉末；
玻璃纤维粉、尼龙粉末、超分散包覆剂、抗氧剂、流动剂、分散剂的重量百分比为：总重量份数为100份时，尼龙粉末47.2重量份，玻璃纤维粉50重量份，超分散包覆剂1重量份，抗氧剂0.8重量份，流动剂0.5重量份，分散剂0.5重量份。
实施例4
一种SLS用玻璃纤维粉增强尼龙粉末制备工艺，包括以下步骤：
1)在高速混合机中将玻璃纤维粉粉末在105℃下搅拌并烘干4min，高速混合机转速为700r/min；
2)然后加入超分散包覆剂，继续高速搅拌20min，高速混合机转速为700r/min，得到表面经过处理的玻璃纤维粉粉末；
3)再加入尼龙粉末、抗氧剂、分散剂和流动剂，搅拌30min，高速混合机转速为700r/min；
4)将已经混合好的粉末过200目筛，即得到SLS用玻璃纤维粉增强尼龙粉末；
玻璃纤维粉、尼龙粉末、超分散包覆剂、抗氧剂、流动剂、分散剂的重量百分比为：总重量份数为100份时，尼龙粉末35.2重量份，玻璃纤维粉60重量份，超分散包覆剂2重量份，抗氧剂1重量份，流动剂1重量份，分散剂0.8重量份。
对比例
对玻璃纤维表面不进行表面处理，直接机械混合制备玻璃纤维增强尼龙粉末，包括以下步骤：
1)在高速混合机中将玻璃纤维粉粉末、尼龙粉末、抗氧剂、分散剂和流动剂，搅拌30min，高速混合机转速为650r/min；
2)将已经混合好的粉末过200目筛，即得到SLS用玻璃纤维粉增强尼龙粉末；
玻璃纤维粉、尼龙粉末、抗氧剂、流动剂、分散剂的重量百分比为：总重量份数为100份时，尼龙粉末48.2重量份，玻璃纤维粉50重量份，抗氧剂0.8重量份，流动剂0.5重量份，分散剂0.5重量份。
在SLS设备上将上述所得的玻璃纤维改性尼龙复合粉末材料制备力学性能测试件，制备工艺参数为：激光功率20W，扫描速度3000mm/s，扫描间距0.1mm，分层厚度0.1mm，预热温度165℃，将所得的SLS力学性能件根据标准ASTM-D638，ASTM-D790。

Claims (5)

1.一种SLS用玻璃纤维粉增强尼龙粉末制备工艺，其特征在于，包括以下步骤：
1)在高速混合机中将玻璃纤维粉粉末在100-110℃下搅拌并烘干3-15min，高速混合机转速为450-700r/min；
2)然后加入超分散包覆剂，继续高速搅拌15-20min，高速混合机转速为450-700r/min，得到表面经过处理的玻璃纤维粉粉末；
3)再加入尼龙粉末、抗氧剂、分散剂和流动剂，搅拌15-30min，高速混合机转速为450-700r/min；
4)将已经混合好的粉末过200目筛，即得到SLS用玻璃纤维粉增强尼龙粉末；
玻璃纤维粉、尼龙粉末、超分散包覆剂、抗氧剂、流动剂、分散剂的重量百分比为：总重量份数为100份时，尼龙粉末31-69重量份，玻璃纤维粉30-64重量份，超分散包覆剂0.1-3重量份，抗氧剂0.2-1重量份，流动剂0.1-1重量份，分散剂0.1-0.8重量份。
2.根据权利要求1所述的一种SLS用玻璃纤维粉增强尼龙粉末制备工艺，其特征在于，包括以下步骤：
1)在高速混合机中将玻璃纤维粉粉末在100℃下搅拌并烘干3min，高速混合机转速为450r/min；
2)然后加入超分散包覆剂，继续高速搅拌15min，高速混合机转速为450r/min，得到表面经过处理的玻璃纤维粉粉末；
3)再加入尼龙粉末、抗氧剂、分散剂和流动剂，搅拌15min，高速混合机转速为450r/min；
4)将已经混合好的粉末过200目筛，即得到SLS用玻璃纤维粉增强尼龙粉末；
玻璃纤维粉、尼龙粉末、超分散包覆剂、抗氧剂、流动剂、分散剂的重量百分比为：总重量份数为100份时，尼龙粉末69重量份，玻璃纤维粉30重量份，超分散包覆剂0.3重量份，抗氧剂0.3重量份，流动剂0.2重量份，分散剂0.2重量份。
3.根据权利要求1所述的一种SLS用玻璃纤维粉增强尼龙粉末制备工艺，其特征在于，包括以下步骤：
1)在高速混合机中将玻璃纤维粉粉末在110℃下搅拌并烘干5min，高速混合机转速为550r/min；
2)然后加入超分散包覆剂，继续高速搅拌20min，高速混合机转速为550r/min，得到表面经过处理的玻璃纤维粉粉末；
3)再加入尼龙粉末、抗氧剂、分散剂和流动剂，搅拌20min，高速混合机转速为550r/min；
4)将已经混合好的粉末过200目筛，即得到SLS用玻璃纤维粉增强尼龙粉末；
玻璃纤维粉、尼龙粉末、超分散包覆剂、抗氧剂、流动剂、分散剂的重量百分比为：总重量份数为100份时，尼龙粉末58.2重量份，玻璃纤维粉40重量份，超分散包覆剂0.5重量份，抗氧剂0.5重量份，流动剂0.4重量份，分散剂0.4重量份。
4.根据权利要求1所述的一种SLS用玻璃纤维粉增强尼龙粉末制备工艺，其特征在于，包括以下步骤：
1)在高速混合机中将玻璃纤维粉粉末在100℃下搅拌并烘干4min，高速混合机转速为650r/min；
2)然后加入超分散包覆剂，继续高速搅拌18min，高速混合机转速为650r/min，得到表面经过处理的玻璃纤维粉粉末；
3)再加入尼龙粉末、抗氧剂、分散剂和流动剂，搅拌25min，高速混合机转速为650r/min；
4)将已经混合好的粉末过200目筛，即得到SLS用玻璃纤维粉增强尼龙粉末；
玻璃纤维粉、尼龙粉末、超分散包覆剂、抗氧剂、流动剂、分散剂的重量百分比为：总重量份数为100份时，尼龙粉末47.2重量份，玻璃纤维粉50重量份，超分散包覆剂1重量份，抗氧剂0.8重量份，流动剂0.5重量份，分散剂0.5重量份。
5.根据权利要求1所述的一种SLS用玻璃纤维粉增强尼龙粉末制备工艺，其特征在于，包括以下步骤：
1)在高速混合机中将玻璃纤维粉粉末在105℃下搅拌并烘干4min，高速混合机转速为700r/min；
2)然后加入超分散包覆剂，继续高速搅拌20min，高速混合机转速为700r/min，得到表面经过处理的玻璃纤维粉粉末；
3)再加入尼龙粉末、抗氧剂、分散剂和流动剂，搅拌30min，高速混合机转速为700r/min；
4)将已经混合好的粉末过200目筛，即得到SLS用玻璃纤维粉增强尼龙粉末；
玻璃纤维粉、尼龙粉末、超分散包覆剂、抗氧剂、流动剂、分散剂的重量百分比为：总重量份数为100份时，尼龙粉末35.2重量份，玻璃纤维粉60重量份，超分散包覆剂2重量份，抗氧剂1重量份，流动剂1重量份，分散剂0.8重量份。
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