CN109955480A - 一种提高熔融沉积3d打印高分子器件层间结合力的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种提高熔融沉积3D打印高分子器件层间结合力的方法，属于材料加工成型技术领域，本发明的方法是将常规熔融沉积打印用高分子材料和低分子量的同种高分子材料混合；再将共混后的材料按常规工艺制作成熔融沉积3D打印用线；最后利用常规工艺进行熔融沉积3D打印；通过该方法制备基于熔融沉积3D打印的高性能高分子器件，拓展打印器件的功能和应用范围，更好的满足个性化的需求，其研究成果可以促进3D打印技术的广泛应用。

Description

一种提高熔融沉积3D打印高分子器件层间结合力的方法
技术领域
本发明属于材料加工成型技术领域，尤其涉及一种提高熔融沉积3D打印高分子器件层间结合力的方法。
背景技术
3D打印是一种层叠累积成型的制造方式，具有快速制造复杂几何形状功能构件的优势。3D打印技术与传统材料技术相比有许多突出的优势。以塑料为代表的高分子聚合物具有在相对较低温度下的热塑性、良好的热流动性与快速冷却粘接性、或在一定条件(如光)的引发下快速固化的能力，因此在3D打印领域得到快速的应用和发展。
现有的研究已经表明，3D打印这种成型方式在带来极大便利的同时也存在一些自身的缺陷，其中一个就是层与层之间的界面结合性质和传统的材料本体有着明显的差别，某些方向的机械性能下降严重，常常不足原材料的50％，严重地影响了器件的性能和应用，使得打印器件很多时候仅仅是当模型展示。
为了保证高分子材料和成型器件的性能，高分子材料的分子量是有一定要求，一般来说，高分子量可以带来比较理想的材料性能。但是高分子量在熔融沉积3D打印中对层间结合力却是一个不利的影响因素，较长的分子链渗透、缠绕的能力较差。
发明内容
本发明针对现有技术中存在的问题，将常规高分子材料中加入小剂量的低分子量同种高分子材料，一方面保证其相容性，另一方面这些低分子量高分子材料的链段更易于在层间进行渗透和链的缠绕，提高层间结合力，解决了现有技术中较长的分子链渗透、缠绕的能力较差的缺陷。该技术针对3D打印层叠成型的特点，利用低分子量同种材料更易于在界面渗透的特点，在3D打印的成型过程中，提高层间结合力。
通过将高分子量以及低分子量的同种高分子材料复合的方式，能够减轻随打印方向不同产生的机械性能下降程度，能够保证器件的性能和应用。
本发明是这样实现的：
一种提高熔融沉积3D打印高分子器件层间结合力的方法，其特征在于，熔融沉积3D打印用的材料包括高分子材料及低分子量的同种高分子材料，所述方法的步骤如下：
步骤一、将常规熔融沉积打印用高分子材料和低分子量的同种高分子材料混合；
步骤二、将共混后的材料制作成熔融沉积3D打印用线；
步骤三、熔融沉积3D打印。
进一步，本发明中的高分子材料为适合3D打印的高分子材料，在本发明的方法中只需将常规熔融沉积打印用高分子材料和低分子量的同种高分子材料混合即可。
进一步，将高分子材料和低分子量的同种高分子材料混合，由于是同种材料能够保证相容性；所述的低分子量材料的分子量为5000-50000，低分子量材料的掺入，相较于高分子长链，易于在层间进行渗透和链的缠绕，避免了较长的分子链渗透、缠绕的能力较差的缺陷。
进一步，所述的低分子量的同种高分子材料的添加比例为0.2wt％-2wt％。
本发明与现有技术相比的有益效果在于：本发明利用不同分子量同种高分子材料间的良好相容性，在3D打印的成型过程中，添加的小分子量高分子的链段可以更好的在层间进行渗透、缠绕，从而提高层间结合力，从而提高打印器件的综合性能，最终制备基于熔融沉积3D打印的高性能高分子器件，拓展打印器件的功能和应用范围，更好的满足个性化的需求，其研究成果可以促进3D打印技术的广泛应用。
附图说明
图1为测试样条加工示意图。
具体实施方式
为使本领域技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细描述。
实施例1为目前的制备方法，作为对比实施例，其他的实施例都采用本发明的制备方法。3D打印技术是一项正在高速发展的成型技术，其可应用材料正在飞速拓展中，本专利不一一列举，以聚乳酸为例进行实施例的说明，对于其他的熔融沉积打印用高分子材料也同样适用。
实施例1
市售用于3D打印的聚乳酸颗粒，平均分子量15万，双螺杆挤出线型样品供3D打印用。打印设备为极光尔沃科技股份有限公司A8型，打印头温度210℃，打印速度40mm·s-1，层厚0.2mm，打印成如图1的测试样条，其中，P为喷嘴出料方向，1表示测试样条的平面垂直于喷嘴出料方向，2表示测试样条的平面平行于喷嘴出料方向。
实施例2
市售用于3D打印的聚乳酸颗粒，平均分子量15万，添加0.2wt％分子量约为5000的聚乳酸，双螺杆挤出线型样品供3D打印用。打印设备为极光尔沃科技股份有限公司A8型，打印头温度210℃，打印速度40mm·s-1，层厚0.2mm，打印成如图1的测试样条。
实施例3
市售用于3D打印的聚乳酸颗粒，平均分子量15万，添加2wt％分子量约为5000的聚乳酸，双螺杆挤出线型样品供3D打印用。打印设备为极光尔沃科技股份有限公司A8型，打印头温度210℃，打印速度40mm·s-1，层厚0.2mm，打印成如图1的测试样条。
实施例4
市售用于3D打印的聚乳酸颗粒，平均分子量15万，添加0.2wt％分子量约为50000的聚乳酸，双螺杆挤出线型样品供3D打印用。打印设备为极光尔沃科技股份有限公司A8型，打印头温度210℃，打印速度40mm·s-1，层厚0.2mm，打印成如图1的测试样条。
实施例5
市售用于3D打印的聚乳酸颗粒，平均分子量15万，添加2wt％分子量约为50000的聚乳酸，双螺杆挤出线型样品供3D打印用。打印设备为极光尔沃科技股份有限公司A8型，打印头温度210℃，打印速度40mm·s-1，层厚0.2mm，打印成如图1的测试样条。
实施例6
市售用于3D打印的聚乳酸颗粒，平均分子量15万，添加0.9wt％分子量约为27000的聚乳酸，双螺杆挤出线型样品供3D打印用。打印设备为极光尔沃科技股份有限公司A8型，打印头温度210℃，打印速度40mm·s-1，层厚0.2mm，打印成如图1的测试样条。
上述实施例1-6中制备样品的拉伸强度数据详见表1。
表1实施例测试样的拉伸强度
通过上述实施例1-6的试验数据可知，采用本发明制备的3D打印试件的力学性能得到显著地提升。
本发明方案所公开的技术手段不仅限于上述技术手段所公开的技术手段，还包括由以上技术特征任意组合所组成的技术方案。

Claims (3)

1.一种提高熔融沉积3D打印高分子器件层间结合力的方法，其特征在于，熔融沉积3D打印用的材料包括高分子材料及低分子量的同种高分子材料，所述方法的步骤如下：
步骤一、将常规熔融沉积打印用高分子材料和低分子量的同种高分子材料混合；
步骤二、将共混后的材料制作成熔融沉积3D打印用线；
步骤三、熔融沉积3D打印。
2.根据权利要求1所述的一种提高熔融沉积3D打印高分子器件层间结合力的方法，其特征在于，将高分子材料和低分子量的同种高分子材料混合，所述的低分子量材料的分子量为5000-50000。
3.根据权利要求2所述的一种提高熔融沉积3D打印高分子器件层间结合力的方法，其特征在于，所述的低分子量的同种高分子材料的添加比例为0.2wt%-2wt%。
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