CN109929212A - 一种3d打印用塑料材料 - Google Patents
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Abstract
发明涉及复合材料技术领域，尤其是一种3D打印用塑料材料；其质量份组成如下：短切玻璃纤维4‑8份、丙烯腈‑丁二烯‑苯乙烯12‑30份、苯乙烯‑丁二烯‑苯乙烯塑料2.4‑5.6份、光敏树脂0.02‑0.6份、水性流平剂0.2‑0.8份、偶联剂0.5‑0.8份、增塑剂0.01‑0.06份；有益效果：本发明中丙烯腈‑丁二烯‑苯乙烯采用碳酸钙改性后，提高了产品的亮度和白度，大幅度降低了原料成本，本发明中通过添加短切玻璃纤维和苯乙烯‑丁二烯‑苯乙烯塑料，却可以弥补由于采用碳酸钙改性带来的不足，例如：碳酸钙改性后降低了产品的拉伸强度。
Description
技术领域
本发明涉及复合材料技术领域，尤其是一种3D打印用塑料材料。
背景技术
3D打印技术是迅猛发展的快速成型技术催生而出的一项新兴技术，它代替传统制造业的机床、刀具和流水作业等繁琐工序，以快速、高精度、低成本等特点受到广泛关注。1986年美国推出第一台3D打印机，30年来，3D打印技术经历了从萌芽阶段到快速发展阶段的裂变，主要体现在核心技术发展、设备大小得到改良、应用领域逐渐拓宽、打印成本不断降低等方面。
决定3D打印技术应用的不是3D打印技术本身，而是3D打印材料的发展。目前，3D打印材料主要包括高分子材料、金属材料和无机非金属材料。通用塑料具有产量大、价格低、用途广等特点，同时具有易加工、易改性、良好的耐化学药品性和电绝缘性的优点，被广泛的应用于民用领域。
现有的3D打印塑料还存在以下技术不足：成型收缩率差，打印产品易收缩变形，且打印过程中有异味产生。
发明内容
本发明的目的是：克服现有技术中的不足，提供一种成型不易收缩、打印过程中没有异味产生的3D打印用塑料材料。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案如下：
一种3D打印用塑料材料，其质量份组成如下：短切玻璃纤维4-8份、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯12-30份、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯塑料2.4-5.6份、光敏树脂0.02-0.6份、水性流平剂0.2-0.8份、偶联剂0.5-0.8份、增塑剂0.01-0.06份。
优选的，所述丙烯腈-丁二烯-苯乙烯的原料中丁二烯的质量分数为2.8-4.6％。
优选的，所述丙烯腈-丁二烯-苯乙烯采用碳酸钙，所述碳酸钙的添加量为丙烯腈-丁二烯-苯乙烯的1.2-1.8％。
优选的，所述增塑剂选用邻苯二甲酸二(2-乙基己)酯、邻苯二甲酸丁苄酯、邻苯二甲酸二正辛酯中的一种或几种。
优选的，所述偶联剂选用硅烷偶联剂KH550、DL602和戊二醛中的一种。
制备一种3D打印用塑料材料的方法，所述方法包括以下步骤：
(1)按重量份配比准备以下材料：短切玻璃纤维4-8份、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯12-30份、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯塑料2.4-5.6份、光敏树脂0.02-0.6份、水性流平剂0.2-0.8份、偶联剂0.5-0.8份、增塑剂0.01-0.06份；
(2)低温粉碎：将上述原料混合置于液氮低温粉碎机中粉碎，粉碎温度-120℃，粉碎后的细度为50目；
(3)挤压造粒：将步骤(2)中得到的混合物粉末使用双螺杆挤压成型机挤压造粒，机头温度120℃，挤压造粒后得到3D打印用塑料材料。
采用本发明的技术方案的有益效果是：
1、本发明中丙烯腈-丁二烯-苯乙烯采用碳酸钙改性后，提高了产品的亮度和白度，大幅度降低了原料成本，
2、本发明中通过添加短切玻璃纤维和苯乙烯-丁二烯-苯乙烯塑料，却可以弥补由于采用碳酸钙改性带来的不足，例如：碳酸钙改性后降低了产品的拉伸强度。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明作进一步说明。
实施例1
一种3D打印用塑料材料，其质量份组成如下：短切玻璃纤维4份、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯12份、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯塑料2.4份、光敏树脂0.02份、水性流平剂0.2份、偶联剂0.5份、增塑剂0.01份；本实施例中增塑剂选用邻苯二甲酸二(2-乙基己)酯，本实施例中偶联剂选用硅烷偶联剂KH550。
本实施例中丙烯腈-丁二烯-苯乙烯的原料中丁二烯的质量分数为2.8％。
本实施例中丙烯腈-丁二烯-苯乙烯采用碳酸钙，碳酸钙的添加量为丙烯腈-丁二烯-苯乙烯的1.2％。
制备方法包括以下步骤：
(1)按重量份配比准备以下材料：短切玻璃纤维4份、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯12份、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯塑料2.4份、光敏树脂0.02份、水性流平剂0.2份、偶联剂0.5份、增塑剂0.01份；
(2)低温粉碎：将上述原料混合置于液氮低温粉碎机中粉碎，粉碎温度-120℃，粉碎后的细度为50目；
(3)挤压造粒：将步骤(2)中得到的混合物粉末使用双螺杆挤压成型机挤压造粒，机头温度120℃，挤压造粒后得到3D打印用塑料材料。
实施例2
一种3D打印用塑料材料，其质量份组成如下：短切玻璃纤维6份、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯20份、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯塑料4份、光敏树脂0.3份、水性流平剂0.5份、偶联剂0.6份、增塑剂0.03份；本实施例中增塑剂选用邻苯二甲酸二(2-乙基己)酯和邻苯二甲酸丁苄酯的混合物，其质量比为1∶1；本实施例中偶联剂选用硅烷偶联剂DL602。
本实施例中丙烯腈-丁二烯-苯乙烯的原料中丁二烯的质量分数为3.5％。
本实施例中丙烯腈-丁二烯-苯乙烯采用碳酸钙，碳酸钙的添加量为丙烯腈-丁二烯-苯乙烯的1.5％。
制备方法包括以下步骤：
(1)按重量份配比准备以下材料：短切玻璃纤维6份、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯20份、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯塑料4份、光敏树脂0.3份、水性流平剂0.5份、偶联剂0.6份、增塑剂0.03份；
(2)低温粉碎：将上述原料混合置于液氮低温粉碎机中粉碎，粉碎温度-120℃，粉碎后的细度为50目；
(3)挤压造粒：将步骤(2)中得到的混合物粉末使用双螺杆挤压成型机挤压造粒，机头温度120℃，挤压造粒后得到3D打印用塑料材料。
实施例3
一种3D打印用塑料材料，其质量份组成如下：短切玻璃纤维8份、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯30份、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯塑料5.6份、光敏树脂0.6份、水性流平剂0.8份、偶联剂0.8份、增塑剂0.06份；本实施例中增塑剂选用邻苯二甲酸二(2-乙基己)酯、邻苯二甲酸丁苄酯和邻苯二甲酸二正辛酯的混合物，其质量比为1∶1∶1；本实施例中偶联剂选用戊二醛。
本实施例中丙烯腈-丁二烯-苯乙烯的原料中丁二烯的质量分数为4.6％。
本实施例中丙烯腈-丁二烯-苯乙烯采用碳酸钙，碳酸钙的添加量为丙烯腈-丁二烯-苯乙烯的1.8％。
制备方法包括以下步骤：
(1)按重量份配比准备以下材料：短切玻璃纤维8份、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯30份、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯塑料5.6份、光敏树脂0.6份、水性流平剂0.8份、偶联剂0.8份、增塑剂0.06份；
(2)低温粉碎：将上述原料混合置于液氮低温粉碎机中粉碎，粉碎温度-120℃，粉碎后的细度为50目；
(3)挤压造粒：将步骤(2)中得到的混合物粉末使用双螺杆挤压成型机挤压造粒，机头温度120℃，挤压造粒后得到3D打印用塑料材料。
性能检测：
为更好地表征添加不同填料后的改性效果，避免制样工艺的不同对力学性能测试结果的影响，故采用3D打印方法打印未改性的ABS试样，测得其拉伸强度作为改性效果的参照。实施例1-3的拉伸强度见表1，参照(采用未改性的纯丙烯腈-丁二烯-苯乙烯试样)，对比例1(碳酸钙改性的纯丙烯腈-丁二烯-苯乙烯试样)对比例2(丙烯腈-丁二烯-苯乙烯未改性，其余同实施例2)。
表1
上述实验数据表明：丙烯腈-丁二烯-苯乙烯采用碳酸钙改性后，提高了产品的亮度和白度，大幅度降低了原料成本，但是却降低了产品的拉伸强度，但是本发明中通过添加短切玻璃纤维和苯乙烯-丁二烯-苯乙烯塑料，却可以弥补由于采用碳酸钙改性带来的不足。
上述数据显示，实施例2为优选试试方式。
本发明中采用的打印机是Greatbot系列的D101型双头3D打印机，其性能参数见表2
表2
| 项目 | 技术指标 |
| 打印精度/mm | 0.04 |
| 成型方法 | FDM |
| 层厚/mm | 0.04-0.3 |
| 喷嘴直径/mm | 0.4 |
| 喷头温度/℃ | 250(最高) |
| 运动速度/mm·s<sup>-1</sup> | 150 |
| 定位精度 | X轴、Y轴：10μm；Z轴：1.5μm |
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 (6)
1.一种3D打印用塑料材料，其特征在于：其质量份组成如下：短切玻璃纤维4-8份、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯12-30份、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯塑料2.4-5.6份、光敏树脂0.02-0.6份、水性流平剂0.2-0.8份、偶联剂0.5-0.8份、增塑剂0.01-0.06份。
2.根据权利要求1所述的一种3D打印用塑料材料，其特征在于：所述丙烯腈-丁二烯-苯乙烯的原料中丁二烯的质量分数为2.8-4.6％。
3.根据权利要求1所述的一种3D打印用塑料材料，其特征在于：所述丙烯腈-丁二烯-苯乙烯采用碳酸钙，所述碳酸钙的添加量为丙烯腈-丁二烯-苯乙烯的1.2-1.8％。
4.根据权利要求1所述的一种3D打印用塑料材料，其特征在于：所述增塑剂选用邻苯二甲酸二(2-乙基己)酯、邻苯二甲酸丁苄酯、邻苯二甲酸二正辛酯中的一种或几种。
5.根据权利要求1所述的一种3D打印用塑料材料，其特征在于：所述偶联剂选用硅烷偶联剂KH550、DL602和戊二醛中的一种。
6.制备如权利要求1-5中任一项所的一种3D打印用塑料材料的方法，其特征在于：所述方法包括以下步骤：
(1)按重量份配比准备以下材料：短切玻璃纤维4-8份、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯12-30份、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯塑料2.4-5.6份、光敏树脂0.02-0.6份、水性流平剂0.2-0.8份、偶联剂0.5-0.8份、增塑剂0.01-0.06份；
(2)低温粉碎：将上述原料混合置于液氮低温粉碎机中粉碎，粉碎温度-120℃，粉碎后的细度为50目；
(3)挤压造粒：将步骤(2)中得到的混合物粉末使用双螺杆挤压成型机挤压造粒，机头温度120℃，挤压造粒后得到3D打印用塑料材料。
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