CN110591343B - 一种高分子粉末材料及其制备方法以及采用该材料制备工件的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种高分子粉末材料制备方法，包括如下步骤：将至少一种尼龙盐和至少一种尼龙粒料加入反应釜中进行聚合，制得共聚尼龙颗粒；将所述共聚尼龙颗粒采用深冷粉碎工艺粉碎，干燥后制得共聚尼龙粉末；将所述共聚尼龙粉末、高分子粉末基材和添加剂搅拌混合均匀，制得有利于表面处理的高分子粉末材料，在所述高分子粉末材料中，各组分质量百分比为：共聚尼龙粉末10％‑60％，高分子粉末基材40％‑90％，添加助剂0.4％‑1％。采用本发明中的高分子粉末材料所制备工件经过溶剂浸泡以及超声处理，使得工件的表面质量大大改善，提高了工件的机械性能。

Description

一种高分子粉末材料及其制备方法以及采用该材料制备工件 的方法
技术领域
本发明属于增材制造技术领域，具体涉及一种高分子粉末材料及其制备方法以及采用该材料制备工件的方法。
背景技术
3D打印技术是增材制造技术的通称，是一项具有数字化制造、高度柔性和适应性、直接CAD模型驱动、快速、材料类型丰富多样等鲜明特点的先进制造技术，其可将原型的几何形状、结构和所选材料的组合信息建立数据化描述模型，之后把这些信息输出到计算机控制的机电集成制造系统进行逐点、逐线、逐面的三维堆砌成型生产三维实体。相对于传统的减材制造加工技术，增材制造技术无需原胚和模具就能直接通过计算机模型数据，通过逐层叠加的方法生产任何所需的实体件，能够有效的简化产品的制造程序、缩短产品的研制周期，提高效率并降低成本。3D打印技术已广泛应用于航空航天、汽车制造、模具制造、生物工程及医疗、建筑、艺术制造等诸多领域。
高分子材料的三维成型工艺中，往往是通过将材料熔融，在一定区域层层堆积熔融的材料，最终获得打印后的成品制件。和传统的注塑成型工艺相比，这种熔融堆积的方式在制件边缘不会受到太大的外力作用，其最终产品边缘会出现较明显的层与层的搭接构造线。使得产品边缘粗糙，大大影响了最终产品的外观。
发明内容
本发明提供了一种高分子粉末材料及其制备方法以及采用该材料制备工件的方法，通过至少一种尼龙盐和至少一种尼龙粒料共聚，再经深冷粉碎制得共聚尼龙粉末，并将共聚尼龙粉末通过搅拌均匀分布在高分子粉末基材中，得到一种有利于表面处理的高分子粉末材料。采用该高分子粉末材料所制备的工件经过溶剂浸泡以及超声处理，使得工件的表面质量大大改善。
本发明提供了一种有利于表面处理的高分子粉末材料制备方法，包括如下步骤：
(1)将至少一种尼龙盐和至少一种尼龙粒料加入反应釜中进行聚合，制得共聚尼龙颗粒；
(2)所述共聚尼龙颗粒采用深冷粉碎工艺，干燥后制得共聚尼龙粉末；
(3)将所述共聚尼龙粉末、高分子粉末基材和添加剂搅拌混合均匀，制得有利于表面处理的高分子粉末材料，在所述高分子粉末材料中，各组分质量百分比为：共聚尼龙粉末10％-60％，高分子粉末基材40％-90％，添加助剂0.4％-1％。
进一步优选地，所述尼龙盐为尼龙66盐、尼龙69盐、尼龙610盐、尼龙1010盐或尼龙1012盐。
进一步优选地，所述尼龙粒料为尼龙6、尼龙66、尼龙69、尼龙610、尼龙612、尼龙1010、尼龙1012、尼龙11或尼龙12。
进一步优选地，所述高分子粉末基材为聚烯烃类、苯乙烯类、聚氨酯类、聚酰胺类、丙烯酸类、聚酯类中的一种或多种。
进一步优选地，在所述共聚尼龙颗粒中，所述尼龙盐和尼龙粒料的质量份数比为60-90:10-40。
进一步优选地，所述共聚尼龙粉末的熔点低于高分子粉末基材的熔点，并且两者的熔点差值在±10℃以内。
进一步优选地，所述添加剂为流动助剂和抗氧化剂，在所述高分子粉末材料中，所述流动助剂质量百分比为0.2％-0.5％，所述抗氧化剂的质量百分比为0.2％-0.5％。
本发明还提供一种如上所述的制备方法制得的高分子粉末材料，包括如下质量百分比的各组分：共聚尼龙粉末10％-60％，高分子粉末基材40％-90％，添加助剂0.4％-1％，其中共聚尼龙粉末由至少一种尼龙盐和至少一种尼龙粒料组成。
本发明还提供一种采用如上所述的高分子粉末材料制备工件的方法，包括如下步骤：
(1)将所述高分子粉末材料进行三维成型，制得工件；
(2)将所述工件置于已加热至60-100℃的溶剂内，在超声频率为30-100KHz的超声环境下进行表面处理工艺，将经过表面处理的工件取出在45-60℃的烘箱中干燥，得到表面质量良好的工件。
进一步优选地，所述溶剂为甲醇、乙醇、丙醇中的任一种单一溶剂，所述溶剂还可为甲醇、乙醇和丙醇中的任一种与水、三氯乙烯、氯仿、四氯化碳、苯甲醇、甲酸和乙酸中的一种或多种的混合溶剂。
进一步优选地，所述混合溶剂中，甲醇、乙醇和丙醇中的任一种所占重量比为60-90％。
进一步优选地，所述表面处理工艺的反应时间为30-150秒。
本发明提供一种高分子粉末材料及其制备方法以及采用该材料制备工件的方法，通过至少一种尼龙盐和至少一种尼龙粒料共聚，再经深冷粉碎制得共聚尼龙粉末，并将共聚尼龙粉末通过搅拌均匀分布在高分子粉末基材中，得到一种有利于表面处理的高分子粉末材料。采用该高分子粉末材料所制备的工件经过溶剂浸泡以及超声处理，使得工件的表面质量大大改善，提高了工件的机械性能。
具体实施方式
实施例一：
a、将100份尼龙6粒料加入到反应釜中进行聚合，制得共聚尼龙6颗粒；
b、将共聚尼龙颗粒采用深冷粉碎工艺，干燥后制得共聚尼龙6粉末；
c、将共聚尼龙6粉末、尼龙11粉末、流动助剂和抗氧化剂搅拌混合均匀，制得尼龙6粉末材料，在尼龙6粉末材料中，尼龙11粉末所占质量百分比为50％，流动助剂和抗氧剂分别为0.5％和0.2％；
d、将尼龙6粉末材料进行三维成型，制得工件；
e、将所制得工件置于加热至70℃的乙醇溶液内，在超声频率为70kHz的超声环境下进行表面处理工艺，表面处理的反应时间为60秒，将经过表面处理的工件取出在50℃的烘箱中干燥，得到表面质量良好的工件。
实施例二：
a、将70份尼龙6粒料、25份尼龙66盐，15份尼龙610粒料加入反应釜中进行聚合，制得共聚尼龙6颗粒；
b、将共聚尼龙6颗粒采用深冷粉碎工艺，干燥后制得共聚尼龙6粉末；
c、将共聚尼龙6粉末、尼龙11粉末、流动助剂和抗氧化剂搅拌混合均匀，制得尼龙6粉末材料，在尼龙6粉末材料中，尼龙11粉末所占质量百分比为50％，流动助剂和抗氧剂分别为0.5％和0.2％；d、将尼龙6粉末材料进行三维成型，制得工件；
e、将所制得工件置于加热至70℃的乙醇溶液内，在超声频率为70kHz的超声环境下进行表面处理工艺，表面处理的反应时间为60秒，将经过表面处理的工件取出在50℃的烘箱中干燥，得到表面质量良好的工件。
实施例三：
a、将70份尼龙6粒料，25份尼龙66盐，15份尼龙610粒料加入反应釜中进行聚合，制得共聚尼龙6颗粒；
b、将共聚尼龙6颗粒采用深冷粉碎工艺，干燥后制得共聚尼龙6粉末；
c、将共聚尼龙6粉末、尼龙11粉末、流动助剂和抗氧化剂搅拌混合均匀，制得尼龙6粉末材料，在尼龙6粉末材料中，尼龙11粉末所占质量百分比为70％，流动助剂和抗氧剂分别为0.5％和0.2％；
d、将尼龙6粉末材料进行三维成型，制得工件；
e、将所制得工件置于加热至70℃的乙醇溶液内，在超声频率为60kHz的超声环境下进行表面处理工艺，表面处理的反应时间为60秒，将经过表面处理的工件取出在50℃的烘箱中干燥，得到表面质量良好的工件。
实施例四：
a、将60份尼龙6粒料，30份尼龙66盐，30份尼龙610粒料加入反应釜中进行聚合，制得共聚尼龙6颗粒；
b、将共聚尼龙6颗粒采用深冷粉碎工艺，干燥后制得共聚尼龙6粉末；
c、将共聚尼龙6粉末、聚氨酯粉末、流动助剂和抗氧化剂搅拌混合均匀，制得尼龙6粉末材料，在尼龙6粉末材料中，聚氨酯粉末所占质量百分比为50％，流动助剂和抗氧剂分别为0.5％和0.2％；
d、将尼龙6粉末材料进行三维成型，制得工件；
e、将所制得工件置于加热至90℃的乙醇和乙酸的混合溶液内，其中，乙醇的重量占比为81％，在超声频率为70kHz的超声环境下进行表面处理工艺，表面处理的反应时间为60秒，将经过表面处理的工件取出在50℃的烘箱中干燥，得到表面质量良好的工件。
将实施例一至四中尼龙6粉末材料所制得工件进行相关性能测试，得到的测试结果如下表1。
表1实施例一至四工件的性能测试参数
实施例 拉伸强度/Mpa 断裂伸长率/％ 处理后粗糙度/um
实施例一 78 10 21
实施例二 63 32 7
实施例三 55 46 10
实施例四 14 294 8
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不代表对本发明专利范围的限制。对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围，因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (6)

1.一种高分子粉末材料制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
（1）将一种尼龙盐和至少一种尼龙粒料加入反应釜中进行聚合，制得共聚尼龙颗粒，所述尼龙盐为尼龙66盐，所述至少一种尼龙粒料具体为尼龙6和尼龙66粒料，在所述共聚尼龙颗粒中，所述尼龙盐和尼龙粒料的质量份数比为60-90:10-40；
（2）所述共聚尼龙颗粒经过深冷粉碎工艺，干燥后制得共聚尼龙粉末；
（3）将所述共聚尼龙粉末、高分子粉末基材和添加剂搅拌混合均匀，制得有利于表面处理的高分子粉末材料，在所述高分子粉末材料中，各组分质量百分比为：共聚尼龙粉末29.3%-49.3%，高分子粉末基材50%-70%，添加助剂0.7%-1%，所述共聚尼龙粉末的熔点低于高分子粉末基材的熔点，并且两者的熔点差值在±10℃以内。
2.根据权利要求1所述的高分子粉末材料制备方法，其特征在于，所述高分子粉末基材为聚烯烃类、苯乙烯类、聚氨酯类、聚酰胺类、丙烯酸类、聚酯类中的一种或多种。
3.根据权利要求2所述的高分子粉末材料制备方法，其特征在于，所述添加剂为流动助剂和抗氧化剂，在所述高分子粉末材料中，所述流动助剂质量百分比为0.2%-0.5%，所述抗氧化剂的质量百分比为0.2%-0.5%。
4.一种高分子粉末材料，其特征在于，采用权利要求1-3中任一项所述的高分子粉末材料制备方法制得。
5.一种采用权利要求4所述的高分子粉末材料制备工件的方法，其特征在于，包括如下步骤：
（1）将所述高分子粉末材料进行三维成型，制得工件；
（2）将所述工件置于已加热至60-100℃的溶剂内，在超声频率为30-100KHz的超声环境下进行表面处理工艺，将经过表面处理的工件取出在45-60℃的烘箱中干燥，得到表面质量良好的工件。
6.根据权利要求5所述的制备工件的方法，其特征在于，所述溶剂为甲醇、乙醇、丙醇中的任一种单一溶剂，所述溶剂还可为甲醇、乙醇和丙醇中的任一种与水、三氯乙烯、氯仿、四氯化碳、苯甲醇、甲酸和乙酸中的一种或多种的混合溶剂。
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