CN109852231B - 一种高分子聚合物粉末材料 - Google Patents
一种高分子聚合物粉末材料 Download PDFInfo
- Publication number
- CN109852231B CN109852231B CN201910096407.1A CN201910096407A CN109852231B CN 109852231 B CN109852231 B CN 109852231B CN 201910096407 A CN201910096407 A CN 201910096407A CN 109852231 B CN109852231 B CN 109852231B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- high molecular
- melt flow
- molecular polymer
- powder material
- polymer powder
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Landscapes
- Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
- Processes Of Treating Macromolecular Substances (AREA)
Abstract
一种高分子聚合物粉末材料，其特征在于，包括下述质量百分比的各组分：高分子聚合物基材80～99.8％、附着力促进树脂0.1～5％、熔体流动助剂0.1～15％：采用机械混合工艺或挤出共混再制粉工艺将上述高分子聚合物基材、附着力促进树脂和熔体流动助剂混合均匀制得所述高分子聚合物粉末材料；其中，所述高分子聚合物粉末材料具有优异的熔体流动性，其熔体流动速率，根据ASTM1238(2015)在160℃，0.325kg载荷下测量，比没有添加熔体流动助剂的相同聚合物基材至少提高20％。本发明利用熔体流动性良好的高分子聚合物粉末材料熔化后的自流平性，实现基板精准快速调平，提高生产效率，降低成本，提高了烧结工件的精度和表面质量。
Description
技术领域
本发明涉及增材制造技术领域，具体涉及一种高分子聚合物粉末材料。
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。
目前在选择性激光烧结熔点高于200℃的高分子粉末材料时需要温度更高的烧结环境，其工艺目前主要存在以下四个缺点：1.烧结环境温度高，容易导致材料的氧化，使制件力学机械性能降低及制件颜色恶化，同时降低粉末材料的重复利用性；2.烧结环境温度高要求设备具有更好的加热、保温、隔热、密封等性能，大大提高了设备的制造及使用维护成本；3.烧结环境温度高将消耗更多的能源，所需的冷却时间更长，影响了加工效率，提高了制造成本，同时高温操作也带来了安全隐患；4.烧结环境温度高，制件更容易发生翘曲变形，影响了其尺寸精度；因此，采用基板加支撑的方式低温烧结高分子粉末材料的方法应运而生，但是目前已有的采用基板加支撑低温烧结高熔点高分子粉末材料的方法，需要花费大量的时间对基板进行校准、调平处理，大大降低了生产效率，并且基板校准、调平处理的误差过大，往往成为影响烧结工件精度的和表面质量的关键因素，基板在使用的过程中损耗大，使用寿命短，又由于基板成本高，从而又进一步提高了生产成本，以上原因都导致了基板加支撑低温烧结高熔点高分子粉末材料方法难以推广。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提供一种高分子聚合物粉末材料，其具有良好的熔体流动性，事先在基板上铺一层本发明中的高分子聚合物粉末材料，加热粉末材料待其完全融化为液体，由于液体自然流平，能快速精准的完成对基板的校准和调平，并且待液体凝固后具备很强的附着力，能稳固的附着在基板上，自然形成基板调平层，有利于后续支撑的添加，添加支撑完成工件的整体烧结后，值得一提的是，本发明中固化附着在基板调平层的高分子聚合物粉末材料还具备重复利用性，在完成对工件的烧结后，如需再次完成基板调平，只需要清理掉附着在基板调平层上的烧结工件完成后所产生的残渣，继续加热附着在基板上基板调平层，重复上述步骤，继续形成新的基板调平层。值得说明的是，本发明中所提到的基板调平层其实就是高分子聚合物粉末材料烧结熔化自然流平并冷却后，附着在普通基板上的固化物，很好的实现了基板校准、调平，无需专用的金属基板，并且可以重复利用。
一种高分子聚合物粉末材料，包括下述质量百分比的各组分：高分子聚合物基材80～99.8%、附着力促进树脂0.1～5%、熔体流动助剂0.1～15%：具体制备方法为：采用机械混合工艺或挤出共混再制粉工艺将上述高分子聚合物基材、附着力促进树脂和熔体流动助剂混合均匀制得所述高分子聚合物粉末材料；其中，所述高分子聚合物粉末材料具有优异的熔体流动性，其熔体流动速率，根据ASTM1238（2015）在160℃，0.325kg载荷下测量，比没有添加熔体流动助剂的相同聚合物基材至少提高20%。
进一步地，所述高分子聚合物基材的完全融化温度为60～200℃。
优选地，所述高分子聚合物基材的完全融化温度为100～150℃，熔点低于150℃，可以降低对设备的加热及气密性要求。
进一步地，所述高分子聚合物基材为聚烯烃、聚酰胺、聚碳酸酯、聚甲醛、聚酯、聚氨酯等高分子材料中的一种或几种所形成的共聚物或改性物。
进一步地，所述附着力促进树脂和熔体流动助剂总质量与高分子聚合物基材的质量比为1∶10～1∶100，所述附着力促进树脂与熔体流动助剂质量比为1∶1～1∶50。
优选地，所述附着力促进树脂和熔体流动助剂总质量与高分子聚合物基材的质量比为1∶20～1∶50，所述附着力促进树脂与熔体流动助剂质量比为1∶1～1∶10。
进一步地，所述附着力促进树脂为环氧塑料、附着力促进树脂LTH、固体丙烯酸共聚物中的一种或几种。
进一步地，所述熔体流动助剂为脂肪族酰胺类、金属皂类、高分子蜡、硅有机化合物中的一种或几种。
进一步地，所述高分子聚合物粉末材料的各组分为体积小于1cm3固体颗粒，进一步优选体积小于1mm3的固体颗粒，固体颗粒粒径小，可以更好地吸收热量。
进一步地，所述机械混合工艺所选用的高分子聚合物粉末材料的各组分为体积小于1mm3的固体颗粒。
进一步地，所述挤出共混再制粉工艺所选用的高分子聚合物粉末材料的各组分为体积小于1cm3的固体颗粒。
优选地，本发明还可以选用聚合的方法将所选用的高分子聚合物粉末材料的各组分均匀混合，所述高分子聚合物粉末材料的各组分为体积小于1cm3的固体颗粒，进一步优选体积小于1mm3的固体颗粒。
进一步地，所述机械混合工艺具体为：搅拌速度为200～500r/min，搅拌时间为10～100min，搅拌温度为常温。
本发明提供了一种高分子聚合物粉末材料，具有以下有益效果：
1、高分子聚合物粉末材料的熔体流动性优异，对基板的附着力强，采用其在基板上形成能够自流平的高分子聚合物层，无需对基板进行校准调平，在低温条件下在高分子层上采用高熔点粉末直接打印支撑及制件，具有粘接牢固、翘曲变形小的特点。
2、高分子聚合物粉末材料制备工艺简单，成本较低，所采用的高分子聚合物基材熔化温度适宜，无需设备加热到很高的温度就能完全熔化，同时也不会在打印过程中激光扫描后产生能量使腔体温度升高后而使基板聚合物层变软或熔化。
3、高分子聚合物粉末材料中的附着力促进树脂具有增强附着力的作用，能够提高聚合物层与基板、支持结构的附着力；熔体流动助剂则能显著提高聚合物熔体的流动性；最终材料具有高熔体流动性及附着力，将该材料在基板上熔化后能自然流平，冷却后形成一层高聚物层，无需进行基板校准调平的步骤。
4、在采用本发明中的高分子聚合物粉末材料进行基板调平的整个工艺里面，基板只需采用普通的金属基板，甚至熔点相对较高的高分子基板亦可，无需采用价格昂贵的专用基板，降低了生产成本，将低熔点的高分子聚合物粉末熔化凝固后，附着在基板上，即可完成基板的校准和调平，大大节省了时间，基板调平准确性高，提高了生产效率，增强了烧结工件的精度和表面质量。
5、本发明中高分子聚合物粉末材料还具备重复利用性，在完成对工件的烧结后，如需再次完成基板调平，只需要清理掉附着在基板调平层上的烧结工件完成后所产生的残渣，继续加热附着在基板上基板调平层，待其完全融化为液体，由于液体自然流平，能快速精准的完成对基板的校准和调平，并且待液体凝固后具备很强的附着力，能稳固的附着在基板上，继续形成新的基板调平层。
具体实施方式
实施例1
分别称取聚酰胺共聚物粉末（Amilan® CM8000，粒径小于500μm）：1.82kg，环氧塑料粉末（新希化工SH-E50，粒径小于500μm）：0.06kg，硬脂酸钙（宏远化工，粒径小于500μm）：0.12kg，采用搅拌速率200RPM、搅拌时间60min的混合工艺将各组分混合均匀，测试材料熔体流动指数，然后将其铺在基板上加热熔化，自然流平、冷却后测试流平层水平度，然后在60℃的温度下在流平层上打印PPS材料，测试其力学性能及尺寸精度。
实施例2
分别称取聚酰胺共聚物粉末（Amilan® CM8000，粒径小于500μm）：1.7kg，环氧塑料粉末（新希化工SH-E50，粒径小于500μm）：0.06kg，硬脂酸钙（宏远化工，粒径小于500μm）：0.24kg，采用搅拌速率200RPM、搅拌时间60min的混合工艺将各组分混合均匀，测试材料熔体流动指数，然后将其铺在基板上加热熔化，自然流平、冷却后测试流平层水平度，然后在60℃的温度下在流平层上打印PPS材料，测试其力学性能及尺寸精度。
实施例3
分别称取聚酰胺共聚物粉末（Amilan® CM8000，粒径小于500μm）：1.52kg，环氧塑料粉末（新希化工SH-E50，粒径小于500μm）：0.06kg，硬脂酸钙（宏远化工，粒径小于500μm）：0.42kg，采用搅拌速率200RPM、搅拌时间60min的混合工艺将各组分混合均匀，测试材料熔体流动指数，然后将其铺在基板上加热熔化，自然流平、冷却后测试流平层水平度，然后在60℃的温度下在流平层上打印PPS材料，测试其力学性能及尺寸精度。
对比例1
分别称取聚酰胺共聚物粉末（Amilan® CM8000，粒径小于500μm）：1.94kg，环氧塑料粉末（新希化工SH-E50，粒径小于500μm）：0.06kg，采用搅拌速率200RPM、搅拌时间60min的混合工艺将各组分混合均匀，测试材料熔体流动指数，然后将其铺在基板上加热熔化，自然流平、冷却后测试流平层水平度，然后在60℃的温度下在流平层上打印PPS材料，测试其力学性能及尺寸精度。
实施例4
分别称取聚乙烯粉末（福建联合101XV，粒径小于500μm）：1.7kg，环氧塑料粉末（新希化工SH-E50，粒径小于500μm）：0.06kg，硬脂酸钙（宏远化工，粒径小于500μm）：0.24kg，采用搅拌速率200RPM、搅拌时间60min的混合工艺将各组分混合均匀，测试材料熔体流动指数，然后将其铺在基板上加热熔化，自然流平、冷却后测试流平层水平度，然后在60℃的温度下在流平层上打印PPS材料，测试其力学性能及尺寸精度。
对比例2
分别称取聚乙烯粉末（福建联合101XV，粒径小于500μm）：1.94kg，环氧塑料粉末（新希化工SH-E50，粒径小于500μm）：0.06kg，采用搅拌速率200RPM、搅拌时间60min的混合工艺将各组分混合均匀，测试材料熔体流动指数，然后将其铺在基板上加热至160℃熔化，自然流平、冷却后测试流平层水平度，然后在60℃的温度下在流平层上打印PPS材料，测试其力学性能及尺寸精度。
实施例5
分别称取聚酰胺共聚物树脂（Amilan® CM8000）：3.64kg，环氧塑料（新希化工SH-E50，粒径小于500μm）：0.12kg，硬脂酸钙（宏远化工，粒径小于500μm）：0.24kg，将上述各组分加入到单螺杆挤出机中混合造粒，然后采用低温冷冻粉碎工艺制粉，筛选得到粒径小于500μm的粉末颗粒，测试材料熔体流动指数，然后将其铺在基板上加热熔化，自然流平、冷却后测试流平层水平度，然后在60℃的温度下在流平层上打印PPS材料，测试工件力学性能及尺寸精度。
表1 实施例测试结果
从上表结果可知，通过对材料配方的优化，熔体流动指数显著提高，说明熔体流动性大大提升，一般来说，基板水平度不超过50μm则可以顺利进行零件的打印，上表中实施例附有自然流平的涂层的基板都达到了烧结的水平度要求，基板水平度提高，制件的翘曲减小，从而使得打印制件的尺寸精度得到了很大提高。
Claims (6)
1.一种高分子聚合物粉末材料，其特征在于，包括下述质量百分比的各组分：高分子聚合物基材80～99.8%、附着力促进树脂0.1～5%、熔体流动助剂0.1～15%，所述附着力促进树脂为促进树脂为环氧塑料、附着力促进树脂LTH、固体丙烯酸共聚物中的一种或几种，所述熔体流动助剂为脂肪族酰胺类、金属皂类、硅有机化合物中的一种或几种，所述高分子聚合物基材的完全融化温度为60～200℃，所述高分子聚合物粉末材料的各组分为体积小于1cm3的固体颗粒：
采用机械混合工艺或挤出共混再制粉工艺将上述高分子聚合物基材、附着力促进树脂和熔体流动助剂混合均匀制得所述高分子聚合物粉末材料；
其中，所述高分子聚合物粉末材料具有优异的熔体流动性，其熔体流动速率，根据ASTM1238（2015）在160℃，0.325kg载荷下测量，比没有添加熔体流动助剂的相同聚合物基材至少提高109%。
2.根据权利要求1所述的高分子聚合物粉末材料，其特征在于，所述高分子聚合物基材为聚烯烃、聚酰胺、聚碳酸酯、聚甲醛、聚酯、聚氨酯高分子材料中的一种或几种所形成的共聚物或改性物。
3.根据权利要求2所述的高分子聚合物粉末材料，其特征在于，所述附着力促进树脂和熔体流动助剂总质量与高分子聚合物基材的质量比为1∶10～1∶100，所述附着力促进树脂与熔体流动助剂质量比为1∶1～1∶50。
4.根据权利要求3所述的高分子聚合物粉末材料，其特征在于，所述机械混合工艺所选用的高分子聚合物基材、附着力促进树脂和熔体流动助剂均为体积小于1mm3的固体颗粒。
5.根据权利要求4所述的高分子聚合物粉末材料，其特征在于，所述挤出共混再制粉工艺所选用的高分子聚合物基材、附着力促进树脂和熔体流动助剂均为体积小于1cm3的固体颗粒。
6.根据权利要求5所述的高分子聚合物粉末材料，其特征在于，所述机械混合工艺具体为：搅拌速度为200～500r/min，搅拌时间为10～100min，搅拌温度为常温。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201910096407.1A CN109852231B (zh) | 2019-01-31 | 2019-01-31 | 一种高分子聚合物粉末材料 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201910096407.1A CN109852231B (zh) | 2019-01-31 | 2019-01-31 | 一种高分子聚合物粉末材料 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN109852231A CN109852231A (zh) | 2019-06-07 |
| CN109852231B true CN109852231B (zh) | 2021-04-20 |
Family
ID=66897173
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201910096407.1A Active CN109852231B (zh) | 2019-01-31 | 2019-01-31 | 一种高分子聚合物粉末材料 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN109852231B (zh) |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20040180980A1 (en) * | 2003-03-15 | 2004-09-16 | Degussa Ag | Laser-sintering powder with PMMI, PMMA, and/or PMMI-PMMA copolymers, process for its preparation, and moldings produced from this laser-sintering powder |
| CN103709737A (zh) * | 2013-12-05 | 2014-04-09 | 吴江中瑞机电科技有限公司 | 一种用于sls的高分子复合粉末材料及其制备方法 |
| CN103881280A (zh) * | 2014-04-08 | 2014-06-25 | 中山职业技术学院 | 一种用于3d打印的高分子粉末及其制备方法 |
| CN105985632A (zh) * | 2015-10-28 | 2016-10-05 | 合肥学院 | 一种选择性激光烧结用粉末材料及其制备方法 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CA2438530A1 (en) * | 2001-03-02 | 2002-09-12 | Exxonmobil Research And Engineering Company | Improved melt flow in polymers by high molecular weight fischer-tropsch wax addition |
-
2019
- 2019-01-31 CN CN201910096407.1A patent/CN109852231B/zh active Active
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20040180980A1 (en) * | 2003-03-15 | 2004-09-16 | Degussa Ag | Laser-sintering powder with PMMI, PMMA, and/or PMMI-PMMA copolymers, process for its preparation, and moldings produced from this laser-sintering powder |
| CN103709737A (zh) * | 2013-12-05 | 2014-04-09 | 吴江中瑞机电科技有限公司 | 一种用于sls的高分子复合粉末材料及其制备方法 |
| CN103881280A (zh) * | 2014-04-08 | 2014-06-25 | 中山职业技术学院 | 一种用于3d打印的高分子粉末及其制备方法 |
| CN105985632A (zh) * | 2015-10-28 | 2016-10-05 | 合肥学院 | 一种选择性激光烧结用粉末材料及其制备方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN109852231A (zh) | 2019-06-07 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Yang et al. | Diels–Alder reversible thermoset 3D printing: isotropic thermoset polymers via fused filament fabrication | |
| RU2695168C1 (ru) | Применение термореактивной полимерной порошковой композиции | |
| CN101970557B (zh) | 粉末组合物以及由其制造制件的方法 | |
| CN110382618B (zh) | 热固性聚合物粉末组合物的用途 | |
| JP6824663B2 (ja) | 液晶ポリエステル組成物およびこれを用いた樹脂成形体 | |
| JP2017535459A (ja) | 付加製造における材料押出法で使用するためのチキソトロピー性の熱硬化性の樹脂 | |
| KR101027857B1 (ko) | 실리카 분말 및 그 용도 | |
| WO2015165361A1 (zh) | 一种可用于3d打印的尼龙粉体组合物及其制备方法和应用 | |
| CN112126244B (zh) | 一种液晶聚合物组合物 | |
| CN100467256C (zh) | 一种塑料功能件的快速制造方法 | |
| US20160167304A1 (en) | Process for layer-by-layer production of three-dimentional objects | |
| CN104191615A (zh) | 一种3d打印用高分子聚合物粉末材料的制备方法 | |
| CN102372918A (zh) | 基于选择性激光烧结的尼龙/铝粉复合粉末材料 | |
| CN109852231B (zh) | 一种高分子聚合物粉末材料 | |
| CN105504749A (zh) | 一种3d打印用聚碳酸酯复合材料及其制备方法 | |
| CN106674938A (zh) | 无粉尘液晶聚酯复合物及其制备方法与应用 | |
| CN112979283A (zh) | 基于面曝光快速成型工艺的陶瓷浆料及其制备方法和应用 | |
| CN105542371B (zh) | 一种应用于3d打印的低热收缩性聚苯乙烯复合微球 | |
| CN104017417A (zh) | 一种粉末涂料用流平剂及其制备方法、一种粉末涂料 | |
| CN105632591A (zh) | 一种导电浆料及其制备与应用 | |
| CN105837214A (zh) | 一种石墨烯制品的制备方法 | |
| US6103818A (en) | Resin composition and heat-resistant, returnable IC tray obtained by molding the same | |
| AU2020284257A1 (en) | Additive manufacturing compositions and methods | |
| Howell et al. | Spatially Controlled 3D Printing of Dual‐Curing Urethane Elastomers | |
| CN106554467B (zh) | 环氧基交联微球及其制备方法和应用 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CP01 | Change in the name or title of a patent holder | ||
| CP01 | Change in the name or title of a patent holder |
Address after: No. 181, Linyu Road, national high tech Industrial Development Zone, Changsha City, Hunan Province, 410205 Patentee after: Hunan Huashu High Tech Co.,Ltd. Address before: No. 181, Linyu Road, national high tech Industrial Development Zone, Changsha City, Hunan Province, 410205 Patentee before: HUNAN FARSOON HIGH-TECH Co.,Ltd. |