CN110561754A - 3d打印tpu粉末制备工艺 - Google Patents

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张耀鹏
张长松
张雷
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Abstract

本发明公开了一种3D打印TPU粉末制备工艺，包括以下步骤：取软化点与粘弹温差20℃以上的TPU粒子破碎至D50为100‑120μm；将经S1处理的粒子均匀分散于TPU改性水溶液或水，升温至软化点温度，使得TPU粒子发生球化；降至常温，过滤TPU粒子，烘干处理，按粒径级段筛分出TPU粒子粉末；S4、将S3剩余粉末，分散至S2所述溶液，搅拌升温至TPU粘弹温度以上，反应完全后，过滤烘干，重复上述步骤再生成。本发明可使用普通国产的TPU挤出工程粒子，大幅度的降低TPU用于3D打印的生产成本，另外经过改性的TPU粒子，收缩率更小，节约原料，提高了产品的精度。可另外生产工艺简单环保，可工业化推广程度高。

Description

3D打印TPU粉末制备工艺
技术领域
本发明属于粉末制备技术领域，尤其涉及一种3D打印TPU粉末制备工艺。
背景技术
3D打印技术又称增材制造技术，出现在20世纪90年代，是目前世界上先进制造的研究的热点和研发课题，广泛应用于军工业、航空航天、珠宝首饰、生物医学、化工等领域。3D打印技术是以数字模型文件为基础，运用可粘合材料，通过逐层增加的方式来构造产品的技术。这些可粘合材料主要包括金属、陶瓷、尼龙、复合材料以及聚合材料组成的溶液、丝材以及粉末耗材。3D打印技术快速发展，离不开3D打印耗材的发展，不用领域对耗材种类的需求不同。
TPU是一种性能介于橡胶和塑料中间的高分子材料。TPU的硬度范围宽，并且具有耐磨、耐油和可透明化等特征，同时其具有极佳的弹性性能。所以可以广泛用于家材装饰、汽车工业、管件制造和服装鞋类等领域。
对于以TPU材料为耗材的3D打印工艺主要为熔融沉积成型（FDM）和选择性激光烧结（SLS）。熔融沉积成型（FDM）工作原理为将丝状的材料进行加热融化，通过喷嘴把材料挤出。选择性激光烧结（SLS）的工作原理是使用激光等作为能源将粉末进行烧结造型。选择性激光烧结（SLS）相对于熔融沉积成型（FDM）对耗材的利用率更高，制造出的产品精度更好，制造效率更快。在国外，选择性激光烧结（SLS）技术超越熔融沉积成型（FDM） 成为TPU 材料3D制造的主流。高球化率和致密度、细粒径和窄粒径分布的TPU材料，是提高选择性激光烧结（SLS）TPU打印质量的关键。我国由于3D打印技术，起步晚，常规生产应用熔融沉积成型（FDM）较多。用于选择性激光烧结（SLS）TPU粒子主要依赖于进口，在生产制造上处于被动局势。目前国内工业生产的常规TPU粒子，形状为圆柱型或不规则型，粒径大，不能直接用于3D打印制造。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供一种3D打印TPU粉末制备工艺，本发明应用普通的TPU颗粒，经过改性球化，得到高球形度、高理化性能适用于选择性激光烧结（SLS）3D打印技术，填补了市场的空白。
为了达到以上目的，本发明通过以下方案：
3D打印TPU粉末制备工艺，包括以下步骤：
S1、取软化点与粘弹温差20℃以上的TPU粒子破碎至D50为100-120μm；
S2、将经S1处理的粒子均匀分散于TPU改性水溶液或水，升温至软化点温度，使得TPU粒子发生球化改性；
S3、降至常温，过滤TPU粒子，烘干处理，按粒径级段筛分出TPU粒子粉末；
S4、将S3剩余粉末，分散至S2溶液，搅拌升温至TPU粘弹温度以上，反应完全后，过滤烘干，重复上述步骤再生成。
优选地，S1中TPU粒子为挤出性工程粒子。
优选地，S2中TPU改性水溶液为包含二氧六环或丙酮的水溶液。
优选地，S2中TPU粒子在TPU改性水溶液的常温常压溶解度为≤0.01%。
优选地， S3中破碎筛分出粒径段为适用于选择性激光烧结（SLS）3D打印的粒径段，包括：10-40μm、40-63μm、60-100μm、100-150μm。
优选地，S3中破碎筛分的实现设备为旋风筛分机或气体分级器。
优选地，S3中的烘干处理为：80℃热干燥2小时烘干水分，在60℃冷干燥1小时，利用烘干机将水分彻底蒸发掉，通过干燥器干燥至少量水状态。
优选地，S2和S4处于超声环境中。
本发明的有益效果是：
本发明运用TPU不同温度在改性水溶液中的溶解度程度不同，软化点附近表面熔化后高球形化，进一步的二氧六环对其表面改性，提高TPU打印产品的韧性。本产品使用的溶剂为水，产品烘干后溶剂无残留对3D打印机没有损害。并使本发明在选择性激光烧结（SLS）打印生产过程中不容易出现焦结现象，产品的具有较好的韧性,制得的产品使用寿命长。可使用普通国产的TPU挤出工程粒子，降低产品生产成本。
具体实施方式
为了对本发明的技术特征、目的和有益效果有更加清楚的理解，现对本发明的技术方案进行以下详细说明，但不能理解为对本发明的可实施范围的限定。
实施例1
3D打印TPU粉末制备工艺，包括以下步骤：
S1、取软化点与粘弹温差20℃以上的TPU挤出工程粒子破碎至D50为100-120μm；
S2、将经S1处理的粒子利用超声波均匀分散于水中，升温至软化点温度，使得TPU粒子发生球化；
S3、降至常温，过滤TPU粒子，80℃热干燥2小时烘干水分，在60℃冷干燥1小时，利用烘干机将水分彻底蒸发掉，通过干燥器干燥至少量水状态，按粒径级段筛分出TPU粒子粉末10-40μm；
S4、将S3剩余粉末，超声分散至S2中，搅拌升温至TPU粘弹温度以上，反应完全后，过滤烘干，重复上述步骤再生成。
将该材料在50℃进行3D 打印，成型后材料的密度为1 .5g /cm3，拉伸强度为4.6MPa，收缩率为4.0% 。
实施例2
3D打印TPU粉末制备工艺，包括以下步骤：
S1、取软化点与粘弹温差20℃以上的TPU挤出工程粒子破碎至D50为100-120μm；
S2、将经S1处理的粒子利用超声波均匀分散于TPU丙酮改性水溶液，TPU挤出工程粒子与丙酮改性水溶液常温溶解度≤0.01%，升温至软化点温度，使得TPU粒子发生球化；
S3、降至常温，过滤TPU粒子，80℃热干燥2小时烘干水分，在60℃冷干燥1小时，利用烘干机将水分彻底蒸发掉，通过干燥器干燥至少量水状态，按粒径级段筛分出TPU粒子粉末10-40μm；
S4、将S3剩余粉末，超声分散至S2溶液，搅拌升温至TPU粘弹温度以上，反应完全后，过滤烘干，重复上述步骤再生成。
将该材料在50℃进行3D 打印，成型后材料的密度为1 .5g /cm3，拉伸强度为4.6MPa，收缩率为3 .9%。
实施例3
3D打印TPU粉末制备工艺，包括以下步骤：
S1、取软化点与粘弹温差20℃以上的TPU挤出工程粒子破碎至D50为100--120μm；
S2、将经S1处理的粒子利用超声波均匀分散于TPU二氧六环改性水溶液，TPU挤出工程粒子与二氧六环改性水溶液常温溶解度≤0.01%，升温至软化点温度，使得TPU粒子发生球化；
S3、降至常温，过滤TPU粒子，80℃热干燥2小时烘干水分，在60℃冷干燥1小时，利用烘干机将水分彻底蒸发掉，通过干燥器干燥至少量水状态，按粒径级段筛分出TPU粒子粉末10-40μm；
S4、将S3剩余粉末，超声分散至S2溶液，搅拌升温至TPU粘弹温度以上，反应完全后，过滤烘干，重复上述步骤再生成。
将该材料在50℃进行3D 打印，成型后材料的密度为1 .5g /cm3，拉伸强度为 5.0MPa，收缩率为3 .5%。
实施例4
3D打印TPU粉末制备工艺，包括以下步骤：
S1、取软化点与粘弹温差20℃以上的TPU挤出工程粒子破碎至D50为100--120μm；
S2、将经S1处理的粒子利用超声波均匀分散于TPU二氧六环改性水溶液，TPU挤出工程粒子与TPU的TPU二氧六环改性水溶液常温溶解度≤0.01%，升温至软化点温度，使得TPU粒子发生球化；
S3、降至常温，过滤TPU粒子，80℃热干燥2小时烘干水分，在60℃冷干燥1小时，利用烘干机将水分彻底蒸发掉，通过干燥器干燥至少量水状态，按粒径级段筛分出TPU粒子粉末40-63μm；
S4、将S3剩余粉末，超声分散至S2溶液，搅拌升温至TPU粘弹温度以上，反应完全后，过滤烘干，重复上述步骤再生成。
将该材料在50℃进行3D 打印，成型后材料的密度为1 .5g /cm3，拉伸强度为 5.0MPa，收缩率为3 .5%。
实施例5
3D打印TPU粉末制备工艺，包括以下步骤：
S1、取软化点与粘弹温差20℃以上的TPU挤出工程粒子破碎至D50为100--120μm；
S2、将经S1处理的粒子利用超声波均匀分散于TPU二氧六环改性水溶液，TPU挤出工程粒子与二氧六环改性水溶液常温溶解度≤0.01%，升温至软化点温度，使得TPU粒子发生球化；
S3、降至常温，过滤TPU粒子，80℃热干燥2小时烘干水分，在60℃冷干燥1小时，利用烘干机将水分彻底蒸发掉，通过干燥器干燥至少量水状态，按粒径级段筛分出TPU粒子粉末60-100μm；
S4、将S3剩余粉末，超声分散至S2溶液，搅拌升温至TPU粘弹温度以上，反应完全后，过滤烘干，重复上述步骤再生成。
将该材料在50℃进行3D 打印，成型后材料的密度为1 .5g /cm3，拉伸强度为 5.0MPa，收缩率为3 .2%。
实施例6
3D打印TPU粉末制备工艺，包括以下步骤：
S1、取软化点与粘弹温差20℃以上的TPU挤出工程粒子破碎至D50为100--120μm；
S2、将经S1处理的粒子利用超声波均匀分散于TPU二氧六环改性水溶液，TPU挤出工程粒子与二氧六环改性水溶液常温溶解度≤0.01%，升温至软化点温度，使得TPU粒子发生球化；
S3、降至常温，过滤TPU粒子，80℃热干燥2小时烘干水分，在60℃冷干燥1小时，利用烘干机将水分彻底蒸发掉，通过干燥器干燥至少量水状态，按粒径级段筛分出TPU粒子粉末100-150μm；
S4、将S3剩余粉末，超声分散至S2溶液，搅拌升温至TPU粘弹温度以上，反应完全后，过滤烘干，重复上述步骤再生成。
将该材料在50℃进行3D 打印，成型后材料的密度为1 .5g /cm3，拉伸强度为 5.0MPa，收缩率为3 .4%。
以上对本发明做了详尽的描述，其目的在于让熟悉此领域技术的人士能够了解本发明的内容并加以实施，并不能以此限制本发明的保护范围，且本发明不限于上述的实施例，凡根据本发明的精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.3D打印TPU粉末制备工艺，其特征在于，包括以下步骤：
S1、取软化点与粘弹温差20℃以上的TPU粒子破碎至D50为100 -120μm；
S2、将经S1处理的粒子均匀分散于TPU改性水溶液或水，升温至软化点温度，使得TPU粒子发生球化；
S3、降至常温，过滤TPU粒子，烘干处理，按粒径级段筛分出TPU粒子粉末；
S4、将S3剩余粉末，分散至S2所述溶液，搅拌升温至TPU粘弹温度以上，反应完全后，过滤烘干，重复上述步骤再生成。
2.根据权利要求1所述的制备工艺，其特征在于， S2中所述TPU改性水溶液为二氧六环或丙酮的水溶液。
3.根据权利要求1或2所述的制备工艺，其特征在于，所述S2中TPU粒子在TPU改性水溶液的常温常压溶解度为≤0.01%。
4.根据权利要求3任何一项所述的制备工艺，其特征在于，所述S2中TPU粒子为挤出性工程粒子。
5.根据权利要求1所述的制备工艺，其特征在于， S3中所述破碎筛分出粒径段为适用于选择性激光烧结（SLS）3D打印的粒径段包括：10-40μm、40-63μm、60-100μm、100-150μm。
6.根据权利要求1所述的制备工艺，其特征在于，S3中所述破碎筛分的实现设备为旋风筛分机或气体分级器。
7.根据权利要求1所述的制备工艺，其特征在于，S3中的所述烘干处理为：80℃热干燥2小时烘干水分，在60℃冷干燥1小时，利用烘干机将水分彻底蒸发掉，通过干燥器干燥至少量水状态。
8.根据权利要求1所述的制备工艺，其特征在于，所述S2和S4处于超声环境中。
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Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104177631A (zh) * 2014-08-29 2014-12-03 中国科学院重庆绿色智能技术研究院 一种塑料粉体球化方法
CN104910609A (zh) * 2015-06-03 2015-09-16 四川大学 一种用于3d打印的聚氨酯复合材料及其制备方法和用途
CN106103527A (zh) * 2014-01-17 2016-11-09 路博润先进材料公司 选择性激光烧结和系统中使用热塑性聚氨酯的方法以及其制品
CN106832308A (zh) * 2017-01-18 2017-06-13 福建省支点三维科技有限公司 一种聚氨酯改性的聚酯3d打印材料及其制备方法
CN106893306A (zh) * 2017-01-18 2017-06-27 福建省支点三维科技有限公司 一种低熔点的聚氨酯3d打印材料及其制备方法
CN107141769A (zh) * 2017-06-09 2017-09-08 湖南华曙高科技有限责任公司 一种选择性激光烧结用聚氨酯材料的制备方法
CN107778828A (zh) * 2016-08-29 2018-03-09 江苏绿艳高分子材料有限公司 一种3d打印用tpu材料
CN108407299A (zh) * 2018-03-12 2018-08-17 四川大学 一种不规则聚合物粉末圆化的方法
US20190016042A1 (en) * 2015-12-22 2019-01-17 Lucite International Speciality Polymers And Resins Limited Additive manufacturing composition

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106103527A (zh) * 2014-01-17 2016-11-09 路博润先进材料公司 选择性激光烧结和系统中使用热塑性聚氨酯的方法以及其制品
CN104177631A (zh) * 2014-08-29 2014-12-03 中国科学院重庆绿色智能技术研究院 一种塑料粉体球化方法
CN104910609A (zh) * 2015-06-03 2015-09-16 四川大学 一种用于3d打印的聚氨酯复合材料及其制备方法和用途
US20190016042A1 (en) * 2015-12-22 2019-01-17 Lucite International Speciality Polymers And Resins Limited Additive manufacturing composition
CN107778828A (zh) * 2016-08-29 2018-03-09 江苏绿艳高分子材料有限公司 一种3d打印用tpu材料
CN106832308A (zh) * 2017-01-18 2017-06-13 福建省支点三维科技有限公司 一种聚氨酯改性的聚酯3d打印材料及其制备方法
CN106893306A (zh) * 2017-01-18 2017-06-27 福建省支点三维科技有限公司 一种低熔点的聚氨酯3d打印材料及其制备方法
CN107141769A (zh) * 2017-06-09 2017-09-08 湖南华曙高科技有限责任公司 一种选择性激光烧结用聚氨酯材料的制备方法
CN108407299A (zh) * 2018-03-12 2018-08-17 四川大学 一种不规则聚合物粉末圆化的方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
李子东: "《实用胶粘剂原材料手册》", 31 July 1999, 国防工业出版社 *

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