CN107523001A - 一种abs/pc 3d耗材专用料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种ABS/PC 3D耗材专用料及其制备方法。其组分按质量百分数配比为：ABS 45％～65％，PC35％～45％，增韧剂4％～10％，相容剂1％～5％，抗氧剂0.1％～0.3％，润滑剂0.1％～1％。用本发明制备的ABS/PC 3D耗材专用料在提高耗材耐冲击性能的同时，降低了制品的成型收缩率，克服了ABS耗材在打印过程中产生的底面翘曲、大型制品易断层等缺点，提高了打印制品的表面光洁度和成功率，是一种应用于3D打印技术领域的新材料。

Description

一种ABS/PC 3D耗材专用料及其制备方法
技术领域
本发明涉及高分子复合材料技术领域，具体来说是一种ABS/PC 3D耗材专用料及其制备方法。
背景技术
近年来，我国3D打印技术飞速发展，3D打印市场日趋成熟，尤其是在FDM3D打印技术领域，其设备简单，成型速度快，打印成本低，在国内得到了良好的发展。随着FDM 技术的日益成熟，3D打印耗材市场却发展缓慢，限制了3D打印技术的推广应用。ABS材料是目前国内主流的FDM3D打印耗材。ABS是一种综合性能良好的树脂，在比较宽的温度范围内具有较高的冲击强度和表面硬度，热变形温度比PA、PLA高，制品的尺寸稳定性好。ABS触变性优越，适合FDM打印的需要。但是ABS这种材料具有遇冷收缩率大，对打印环境温度要求高，在打印过程中需要对打印底板进行加热，制品在打印过程中因为遇冷易出现局部脱落、悬空等问题。另外，在打印大件物体时，还要特别注意避免材料收缩造成制品整层剥离。PC是一种综合性能优越的工程塑料，其成型收缩率小，尺寸稳定性高，因而适于使用FDM技术制备精密仪器中的齿轮、照相机零件等，但是PC材料加工流动性及耐应力开裂能力差，缺口冲击强度低。将PC材料对ABS进行改性能显著改善其加工流动性和冲击强度。
本发明制备的ABS/PC合金材料既具有PC树脂优良的耐热耐候性、尺寸稳定性、耐冲击性能和收缩率低的特点，又具有ABS优异的电性能、耐磨性以及良好的加工流动性、价格低廉等优点，而且有效降低制品的内应力和冲击强度对制品厚度的敏感性。在提高ABS材料的韧性和耐冲击性能的同时降低其成型收缩率和吸水率，克服了ABS耗材冲击强度差，成型收缩率高的缺点,获得了一种新型的ABS/PC FDM3D耗材专用料。
发明内容
本发明制备出一种适用于FDM技术的ABS/PC 3D耗材专用料，本发明改善了ABS材料用于3D打印成型过程中材料遇冷明显收缩，打印大型制品易断层、成型制品冲击强度差的缺点。本发明采用双螺杆高温挤出机熔融共混工艺，制备出可用于3D打印领域的一种ABS/PC耗材专用料。
本发明提供以下技术方案：
(1)将ABS、PC置于80~100℃恒温干燥箱内干燥2~3小时；
(2)按照以下组分配比配置实验材料，ABS 45%~65%，PC 35%~45%，增韧剂4%~10%，相容剂1%~5%，抗氧剂0.1%~0.3%，润滑剂0.1%~1%；
（3）将上述实验原料置于高速混合机中充分混合2~3分钟，得到混合均匀的实验料；
（4）将上述混合均匀的实验料通过双螺杆高温挤出机挤出、冷却、造粒，得到一种ABS/PC 3D耗材专用料；
（5）本发明的优点在于：
本发明通过对ABS材料改性，保留其容易打印不阻塞喷头、打印平稳的特点，改善ABS耗材收缩率大，打印大型制品易断层、成型制品冲击强度差的缺点。本发明制备的ABS/PC 3D耗材专用料打印的样件比传统的FDM ABS样件强度高出40%，可应用于需要较高冲击强度的功能性成型制品、工具加工、以及小批量生产。
具体实施方式
本发明所阐述的是一种ABS/PC 3D耗材专用料及其制备方法，以下通过具体实施例进一步进行说明，但本发明不仅限于以下实施例。
以下实施例所用ABS 树脂为吉林石化的0215A，其为丙烯腈-丁二烯-苯乙烯接枝共聚物。PC 树脂为韩国三星的1100，其为聚碳酸酯，相对密度为 1.20g/cm3，熔融温度为220-230℃的中粘度聚碳酸酯。增韧剂为罗门哈斯的 MBS 类增韧剂。相容剂为马来酸酐接枝ABS，接枝率＞0.8，如市售科聚公司产的 2010-MAH。
实施例一
（1）将ABS、PC置于100℃恒温干燥箱内干燥2小时；
(2)按照以下组分配比配置实验材料：ABS65%，PC 25%，增韧剂5%，相容剂5%，润滑剂0.5%，抗氧剂0.3%；
（3）将上述实验原料置于高速混合机中充分混合2分钟，得到混合均匀的实验料,其中高混机的温度设置为40℃，转速为1600r/min；
（4）将混合后的物料投置于双螺杆挤出机中，经过熔融挤出，造粒；生产工艺条件为：双螺杆挤出机各区温度分别为：一区温度 190℃、二区温度 240℃、三区温度240℃、四区温度240℃、五区温度240℃、六区温度230℃、七区温度230℃、八区温度220℃、机头温度 245℃，其中七区开真空口进行抽真空，螺杆转速为 360r/min，熔体压力为6Mpa。
实施例二
（1）将ABS、PC置于100℃恒温干燥箱内干燥3小时；
（2）按照以下组分配比配置实验材料：ABS 55%，PC 35%，增韧剂5%，相容剂5%，润滑剂0.5%，抗氧剂0.3%；
（3）将上述实验原料置于高速混合机中充分混合3分钟，得到混合均匀的实验料,其中高混机的温度设置为40℃，转速为2000r/min；
（4）将混合后的物料投置于双螺杆挤出机中，经过熔融挤出，造粒；生产工艺条件为：双螺杆挤出机各区温度分别为：一区温度 190℃、二区温度 240℃、三区温度240℃、四区温度240℃、五区温度240℃、六区温度230℃、七区温度230℃、八区温度220℃、机头温度 245℃，其中七区开真空口进行抽真空，螺杆转速为370r/min，熔体压力为7Mpa。
性能测试
拉伸强度按ISO527-2:2012标准进行检验；
弯曲强度和弯曲模量按ISO178:2010标准进行检验；
缺口冲击强度按ISO179-1:2010标准进行检验；
热变形温度按ISO75-1&2:2013标准进行检验；
融指测试条件按照ISO1133:2011标准进行检验；
断裂伸长率按照DIN EN ISO 527-2标准进行检验；
密度按照ISO 1183-1:2012标准进行检验；
将上述ABS/PC合金注塑成标准试样，测试性能见下表：
通过对比可以看到本发明的 ABS/PC耗材专用料的具有以下优点：
1、本发明的ABS/PC FDM 3D耗材专用料熔体流动性增强，挤出速度平稳，耗材打印性能和热变形温度提高，制品的热稳定性增强；
2、本发明的ABS/PC FDM 3D耗材专用料耐冲击强度和抗拉伸强度增强，有利于制品的力学性能改善，结构强度得到增强，可作为功能原型、制造工具及最终零部件使用；
3、本发明的ABS/PCFDM 3D耗材专用料收缩比较ABS（0215A）降低，制品内应力和成型收缩率减小，有利于使用FDM技术制备精密仪器中的齿轮、照相机零部件、医疗器械的零部件等应用领域。
应当理解的是，以上仅为本发明的优先实施例，不能因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书内容所做的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (11)

1.一种ABS/PC 3D耗材专用料及其制备方法，其特征在于按重量百分比，由以下组分组成：ABS 45%~65%，PC 35%~45%，增韧剂4%~10%，相容剂1%~5%，抗氧0.1%~0.3%，润滑剂0.1%~1%。
2.根据权利要求1所述的一种ABS/PC 3D耗材专用料，其特征在于所述ABS/PC 3D耗材专用料采用的制备工艺为双螺杆高温挤出机熔融挤出。
3.根据权利要求1所述的一种ABS/PC 3D耗材专用料，其特征在于:所述的ABS树脂选自丙烯腈-丁二烯-苯乙烯接枝共聚物、丙烯腈-乙烯丙烯弹性体-苯乙烯接枝共聚物、丙烯腈-苯乙烯-丙烯酸三元共聚物或者甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯接枝共聚物中的一种或几种的混合物。
4.根据权利要求1所述的一种ABS/PC 3D耗材专用料，其特征在于:所述的PC树脂选自相对密度为1.20g/cm3，熔融温度为220-230℃的中粘度聚碳酸酯或高粘度聚碳酸酯中的一种或者几种的混合物。
5.根据权利要求1所述的一种ABS/PC 3D耗材专用料，其特征在于:所述的增韧剂选自以丁二烯橡胶相为核、苯乙烯和甲基丙烯酸甲酯为壳的核壳结构的系列抗冲改性剂、丙烯酸酯类抗冲改性剂、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物、热塑性弹性体或硅橡胶中的一种或者几种的混合物。
6.根据权利要求1所述的一种ABS/PC 3D耗材专用料，其特征在于:所述抗氧剂为四[3-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯与亚磷酸三(2，4-二叔丁基苯酯)的复配混合物。
7.根据权利要求1所述的一种ABS/PC 3D耗材专用料，其特征在于:所述润滑剂为乙撑脂肪酸酰胺。
8.根据权利要求1所述的一种ABS/PC 3D耗材专用料，其特征在于所述相容剂为马来酸酐接枝ABS，接枝率＞ 0.8。
9.根据权利要求1-8中任一项所述的一种ABS/PC 3D耗材专用料及其制备方法，其特征在于:该专用料采用以下步骤制备：
(1)将ABS、PC置于80~100℃恒温干燥箱内干燥2~3小时；
(2)按照以下组分配比配置实验材料，ABS 45%~65%，PC 35%~45%，增韧剂4%~10%，相容剂1%~5%，抗氧剂0.1%~0.3%，润滑剂0.1%~1%；
（3）将上述实验原料置于高速混合机中充分混合1~2分钟，得到混合均匀的实验料；
（4）将上述混合均匀的实验料通过双螺杆高温挤出机挤出、冷却、造粒，得到一种ABS/PC 3D耗材专用料。
10.根据权利要求9所述的制备方法，所述高混机的设置温度为35℃~45℃，转速为1500-2000r/min。
11.根据权利要求7所述的制备方法，将混合后的物料投置于双螺杆挤出机中，熔融挤出，造粒；工艺条件为：双螺杆挤出机一区温度为 180-200℃，二区温度为230-245℃，三区温度为230-245℃，四区温度为230-245℃，五区温度为230-245℃，六区温度为220-230℃，七区温度为220-230℃，八区温度为 220-230℃，机头为 230-250℃，其中七区开真空口进行抽真空；所述双螺杆挤出机的螺杆转速为 360-450r/min，熔体压力为5-10Mpa。
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