CN107236288B - 用于选择性激光烧结的抗静电聚酰胺粉末材料及制备方法 - Google Patents

用于选择性激光烧结的抗静电聚酰胺粉末材料及制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供的用于选择性激光烧结抗静电聚酰胺粉末材料，以质量百分比计包括下述组分：聚酰胺粉末94.0％～99.1％，抗静电剂0.5％～5.4％，流动助剂0.2％～0.7％，抗氧化剂0.1％～0.9％。本发明还提供了用于选择性激光烧结的抗静电聚酰胺粉末材料的制备方法，将外涂型抗静电剂喷洒在聚酰胺粉末上，共混1～2h后，在烘箱中热风60～80℃下干燥粉末，得到了外涂型抗静电剂的聚酰胺粉末；将所述外涂型抗静电剂的聚酰胺粉末与流动助剂、抗氧化剂同时加入立式搅拌器中搅拌混合3～6h，物料混合均匀后过100目筛，得到用于选择性激光烧结的抗静电聚酰胺粉末。本发明材料重复利用性增加，烧结件表面粗糙度改善，烧结件具有抗静电性。

Description

用于选择性激光烧结的抗静电聚酰胺粉末材料及制备方法
技术领域
本发明属于增材制造技术领域，具体涉及用于选择性激光烧结抗静电聚酰胺粉末材料及制备方法。
背景技术
选择性激光烧结技术已经得到了广泛应用，部分高分子材料已经应用到了该领域，而聚酰胺粉末在该领域是其中一种应用最广的材料。目前使用聚酰胺粉末，应用选择性激光烧结技术制备的工件，已经在航空航天、医疗、鞋类、工业设计和建筑等领域得到了应用，烧结工件在力学性能和热学性能上基本能达到使用要求。
目前使用的聚酰胺粉末存在重复利用性差，烧结件性能不稳定，烧结件表面粗糙度高，且不均一的情况，限制了聚酰胺烧结件的应用领域。其中一个重要原因是聚酰胺是优良的绝缘体，很容易累计大量的静电，特别是聚酰胺粉末粒径小，粉末比表面能大，导致粉末表面更易累积静电，粉末表面带有电荷，粉末相互团聚，其流动性变差，从而导致烧结工件表面橘皮。同时由于粉末带静电，粉末铺粉时，使得较小粉末颗粒吸附到了金属滚筒上，滚筒沾粉。使得在粉末烧结过程中，铺粉时滚筒与烧结面接触时，在烧结面上留下细小的划痕，导致烧结件上表面粗糙度较高。
发明内容
本发明目的是提供用于选择性激光烧结抗静电聚酰胺粉末材料，改善粉末流动性提高粉末重复利用率，减少烧结件产生橘皮，改善了烧结件的表面，同时烧结件具有抗静电效果。
本发明提供了用于选择性激光烧结抗静电聚酰胺粉末材料，以质量百分比计包括下述组分：聚酰胺粉末94.0％～99.1％，抗静电剂0.5％～5.4％，流动助剂0.2％～0.7％，抗氧化剂0.1％～0.9％。
作为本发明的进一步优选方案，所述抗静电剂为外涂型抗静电剂。
作为本发明的进一步优选方案，所述外涂型抗静电剂为棕榈酸酯季铵盐、烷基磺酸盐、烷基醋酸盐、烷基磷酸酯盐、二硫代氨基甲酸盐、聚乙二醇酯、醚类、多元醇脂肪酸酯、脂肪酸烷醇酰胺中的一种或几种。
作为本发明的进一步优选方案，所述抗静电剂为内混型抗静电剂。
作为本发明的进一步优选方案，所述内混型抗静电剂为聚乙烯乙二醇甲基丙烯酸共聚体、聚醚酯酰胺、聚氧化乙烯、环氧丙烷共聚合物中的一种或几种。
作为本发明的进一步优选方案，所述聚酰胺是尼龙11、尼龙12、尼龙1212、尼龙6、尼龙66中的一种或几种。
作为本发明的进一步优选方案，所述流动助剂是气相三氧化二铝、气相二氧化硅、气相二氧化钛中的一种或几种。
作为本发明的进一步优选方案，所述抗氧化剂为受阻酚类氧化剂或亚磷酸酯类抗氧化剂，所述受阻酚类抗氧化剂为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，所述亚磷酸脂类抗氧化剂为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。
用于选择性激光烧结的抗静电聚酰胺粉末材料制备方法，包括以下步骤：
步骤一、先用水、乙醇或醋酸乙酯为溶剂，加入外涂型抗静电剂配制成浓度为0.5％～2.0％的溶液，再将所述溶液喷洒在聚酰胺粉末上，所述聚酰胺粉末和外涂型抗静电剂质量百分比为1:0.5％～5.4％，共混1～2h后，在烘箱中热风60～80℃下干燥粉末，制得外涂型抗静电剂的聚酰胺粉末；
步骤二、将所述外涂型抗静电剂的聚酰胺粉末与流动助剂、抗氧化剂按照质量百分比为1:0.2％～0.7％:0.1％～0.9％加入立式搅拌器中搅拌混合3～6h，混合均匀后过100目筛，得到用于选择性激光烧结的抗静电聚酰胺粉末材料。
用于选择性激光烧结的抗静电聚酰胺粉末材料制备方法，包括以下步骤：
步骤一、将聚酰胺粉末与内混型抗静电剂按照质量比百分比为1:0.5％～5.4％共混，采用双螺旋挤出机挤出成型后，再通过深冷制粉得到内混型抗静电剂的聚酰胺粉末；
步骤二、将所述内混型抗静电剂的聚酰胺粉末与流动助剂、抗氧化剂质量百分比为1:0.2％～0.7％:0.1％～0.9％加入立式搅拌器中搅拌混合3～6h，物料混合均匀后过100目筛，得到用于选择性激光烧结的抗静电聚酰胺粉末材料。
通过在聚酰胺中加入外涂型或内混型抗静电剂，可以减少或者消除聚酰胺粉末表面静电，从而减少粉末之间的团聚，减少滚筒的的粘粉，最终提高烧结件的质量。同时提高了粉末的重复利用性，降低了烧结件表面粗糙度，由于聚酰胺存在了抗静电剂，同时使得其选择性激光烧结件具有抗静电性能。本发明还提供了用于选择性激光烧结的抗静电聚酰胺粉末材料的制备方法，成本低，易于实现，易应用于工业生产。
具体实施方式
为了让本领域的技术人员更好地理解并实现本发明的技术方案，以下通过具体实施例对本发明的技术方案做进一步详细说明。
实施例1
步骤一、先用水将棕榈酸酯季铵盐配制成0.5％浓度的溶液，再将棕榈酸酯季铵盐溶液喷涂在尼龙6粉末上，其中棕榈酸酯季铵盐占总质量的0.5％，共混1h后，在烘箱中热风60℃下干燥粉末，得到了具有抗静电性能的外涂型棕榈酸酯季铵盐尼龙6粉末；
步骤二、将外涂型棕榈酸酯季铵盐尼龙6粉末与流动助剂、抗氧化剂加入立式搅拌器中搅拌混合3h，其中流动助剂占粉末总质量的0.7％，抗氧化剂占粉末总质量的0.9％。物料混合均匀后过100目筛，得到用于选择性激光烧结抗静电尼龙6粉末材料。
实施例2
步骤一、先用乙醇将聚乙二醇酯配制成2.0％浓度的溶液，再将聚乙二醇酯溶液喷涂在尼龙66粉末上，其中聚乙二醇酯占粉末总质量的1.5％，共混2h后，在烘箱中热风60～80℃下干燥粉末，得到了具有抗静电性能的外涂型聚乙二醇酯尼龙66粉末；
步骤二、将外涂型聚乙二醇酯尼龙66粉末与流动助剂、抗氧化剂加入立式搅拌器中搅拌混合6h，其中流动助剂占粉末总质量的0.2％，抗氧化剂占粉末总质量的0.1％。物料混合均匀后过100目筛，得到用于选择性激光烧结抗静电尼龙66粉末材料。
实施例3
步骤一、将尼龙11树脂与聚乙烯乙二醇甲基丙烯酸共聚体共混，其中聚乙烯乙二醇甲基丙烯酸共聚体占总质量的5.4％，采用双螺旋挤出机挤出成型后，再通过深冷制粉，得到具有抗静电性能的内混型聚乙烯乙二醇甲基丙烯酸共聚体尼龙11粉末；
步骤二、将内混型聚乙烯乙二醇甲基丙烯酸共聚体尼龙11粉末与流动助剂、抗氧化剂加入立式搅拌器中搅拌混合3h，其中流动助剂占粉末总质量的0.5％，抗氧化剂占粉末总质量的0.5％。物料混合均匀后过100目筛，得到用于选择性激光烧结抗静电尼龙11粉末材料。
实施例4
步骤一、将尼龙1212树脂与聚醚酯酰胺共混，其中聚醚酯酰胺占总质量的4％，采用双螺旋挤出机挤出成型后，再通过深冷制粉，得到具有抗静电性能的内混型聚醚酯酰胺尼龙1212粉末材料；
步骤二、将内混型聚醚酯酰胺尼龙1212粉末材料与流动助剂、抗氧化剂加入立式搅拌器中搅拌混合6h，其中流动助剂占粉末总质量的0.3％，抗氧化剂占粉末总质量的0.3％。物料混合均匀后过100目筛，得到用于选择性激光烧结抗静电尼龙1212粉末材料。
将上述实施例中的抗静电聚酰胺粉末，进行选择性激光烧结后，测量其上下表面粗糙度及表面电阻，如表1所示。
表1实施例1-实施例4中抗静电聚酰胺粉末烧结件性能
Figure GDA0002138417170000031
Figure GDA0002138417170000041

Claims (4)

1.用于选择性激光烧结的抗静电聚酰胺粉末材料，其特征在于，以质量百分比计包括下述组分：聚酰胺粉末94.0%～99.1%，抗静电剂0.5%～5.4%，流动助剂0.2%～0.7%，抗氧化剂0.1%～0.9%，其中，所述抗静电剂为内混型抗静电剂，所述内混型抗静电剂为聚乙烯乙二醇甲基丙烯酸共聚体或聚醚酯酰胺, 所述抗静电聚酰胺粉末材料通过以下方法制得：
步骤一、将聚酰胺粉末与内混型抗静电剂共混，采用双螺旋挤出机挤出成型后，再通过深冷制粉得到内混型抗静电剂的聚酰胺粉末；
步骤二、将所述内混型抗静电剂的聚酰胺粉末与流动助剂、抗氧化剂加入立式搅拌器中搅拌混合3～6h，物料混合均匀后过100目筛，得到用于选择性激光烧结的抗静电聚酰胺粉末材料。
2.根据权利要求1所述的用于选择性激光烧结的抗静电聚酰胺粉末材料，其特征在于，所述聚酰胺是尼龙11、尼龙12、尼龙1212、尼龙6、尼龙66中的一种或几种。
3.根据权利要求2所述的用于选择性激光烧结的抗静电聚酰胺粉末材料，其特征在于，所述流动助剂是气相三氧化二铝、气相二氧化硅、气相二氧化钛中的一种或几种。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的用于选择性激光烧结的抗静电聚酰胺粉末材料，其特征在于，所述抗氧化剂为受阻酚类氧化剂或亚磷酸酯类抗氧化剂，所述受阻酚类抗氧化剂为1，3，5-三甲基-2，4，6-三（3，5-二叔丁基-4-羟基苄基）苯和/或2，6-二叔丁基-4-甲基-苯酚，所述亚磷酸脂类抗氧化剂为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。
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