CN111469398A - 一种可长时间打印聚合物高压流体熔融丝材的方法 - Google Patents
一种可长时间打印聚合物高压流体熔融丝材的方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN111469398A CN111469398A CN202010248021.0A CN202010248021A CN111469398A CN 111469398 A CN111469398 A CN 111469398A CN 202010248021 A CN202010248021 A CN 202010248021A CN 111469398 A CN111469398 A CN 111469398A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- pressure fluid
- wire
- polymer
- printing
- desorption
- 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.)
- Pending
Links
- 239000012530 fluid Substances 0.000 title claims abstract description 123
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 title claims abstract description 86
- 238000007639 printing Methods 0.000 title claims abstract description 37
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 32
- 238000003795 desorption Methods 0.000 claims abstract description 42
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 26
- 238000010146 3D printing Methods 0.000 claims abstract description 20
- 230000008014 freezing Effects 0.000 claims abstract description 14
- 238000007710 freezing Methods 0.000 claims abstract description 14
- 239000004033 plastic Substances 0.000 claims abstract description 12
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims abstract description 10
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims abstract description 10
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 claims description 35
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 20
- 229910021389 graphene Inorganic materials 0.000 claims description 18
- CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N Acetone Chemical compound CC(C)=O CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 10
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical group CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- 239000004696 Poly ether ether ketone Substances 0.000 claims description 6
- JUPQTSLXMOCDHR-UHFFFAOYSA-N benzene-1,4-diol;bis(4-fluorophenyl)methanone Chemical compound OC1=CC=C(O)C=C1.C1=CC(F)=CC=C1C(=O)C1=CC=C(F)C=C1 JUPQTSLXMOCDHR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- OFBQJSOFQDEBGM-UHFFFAOYSA-N n-pentane Natural products CCCCC OFBQJSOFQDEBGM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 239000003960 organic solvent Substances 0.000 claims description 6
- 229920002530 polyetherether ketone Polymers 0.000 claims description 6
- LRHPLDYGYMQRHN-UHFFFAOYSA-N N-Butanol Chemical compound CCCCO LRHPLDYGYMQRHN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M Sodium chloride Chemical compound [Na+].[Cl-] FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 4
- 239000002131 composite material Substances 0.000 claims description 4
- 239000001273 butane Substances 0.000 claims description 2
- 239000002041 carbon nanotube Substances 0.000 claims description 2
- 229910021393 carbon nanotube Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 238000004090 dissolution Methods 0.000 claims description 2
- IJDNQMDRQITEOD-UHFFFAOYSA-N n-butane Chemical compound CCCC IJDNQMDRQITEOD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 238000002791 soaking Methods 0.000 claims description 2
- 239000011780 sodium chloride Substances 0.000 claims description 2
- 238000003860 storage Methods 0.000 abstract description 11
- 238000007789 sealing Methods 0.000 abstract description 8
- 238000001035 drying Methods 0.000 abstract description 7
- 230000001276 controlling effect Effects 0.000 abstract description 4
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 abstract description 3
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 abstract description 2
- 238000013461 design Methods 0.000 description 8
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 7
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 6
- 238000005470 impregnation Methods 0.000 description 4
- 238000005187 foaming Methods 0.000 description 3
- 230000033001 locomotion Effects 0.000 description 3
- 230000006911 nucleation Effects 0.000 description 3
- 238000010899 nucleation Methods 0.000 description 3
- 230000010261 cell growth Effects 0.000 description 2
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 2
- 238000007598 dipping method Methods 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 238000007654 immersion Methods 0.000 description 2
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 2
- 238000011160 research Methods 0.000 description 2
- 239000007921 spray Substances 0.000 description 2
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 238000006555 catalytic reaction Methods 0.000 description 1
- 239000006184 cosolvent Substances 0.000 description 1
- 229920006037 cross link polymer Polymers 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 238000011049 filling Methods 0.000 description 1
- 239000006260 foam Substances 0.000 description 1
- 239000004088 foaming agent Substances 0.000 description 1
- 230000012010 growth Effects 0.000 description 1
- 238000011065 in-situ storage Methods 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 1
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 1
- 239000002861 polymer material Substances 0.000 description 1
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 description 1
- 229920001169 thermoplastic Polymers 0.000 description 1
- 229920002725 thermoplastic elastomer Polymers 0.000 description 1
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
- B29C64/00—Additive manufacturing, i.e. manufacturing of three-dimensional [3D] objects by additive deposition, additive agglomeration or additive layering, e.g. by 3D printing, stereolithography or selective laser sintering
- B29C64/10—Processes of additive manufacturing
- B29C64/106—Processes of additive manufacturing using only liquids or viscous materials, e.g. depositing a continuous bead of viscous material
- B29C64/118—Processes of additive manufacturing using only liquids or viscous materials, e.g. depositing a continuous bead of viscous material using filamentary material being melted, e.g. fused deposition modelling [FDM]
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
- B29C64/00—Additive manufacturing, i.e. manufacturing of three-dimensional [3D] objects by additive deposition, additive agglomeration or additive layering, e.g. by 3D printing, stereolithography or selective laser sintering
- B29C64/30—Auxiliary operations or equipment
- B29C64/307—Handling of material to be used in additive manufacturing
- B29C64/314—Preparation
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B33—ADDITIVE MANUFACTURING TECHNOLOGY
- B33Y—ADDITIVE MANUFACTURING, i.e. MANUFACTURING OF THREE-DIMENSIONAL [3-D] OBJECTS BY ADDITIVE DEPOSITION, ADDITIVE AGGLOMERATION OR ADDITIVE LAYERING, e.g. BY 3-D PRINTING, STEREOLITHOGRAPHY OR SELECTIVE LASER SINTERING
- B33Y10/00—Processes of additive manufacturing
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B33—ADDITIVE MANUFACTURING TECHNOLOGY
- B33Y—ADDITIVE MANUFACTURING, i.e. MANUFACTURING OF THREE-DIMENSIONAL [3-D] OBJECTS BY ADDITIVE DEPOSITION, ADDITIVE AGGLOMERATION OR ADDITIVE LAYERING, e.g. BY 3-D PRINTING, STEREOLITHOGRAPHY OR SELECTIVE LASER SINTERING
- B33Y40/00—Auxiliary operations or equipment, e.g. for material handling
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
Abstract
本发明公开了一种可长时间打印聚合物高压流体熔融丝材的方法。其制备包括：（1）高压流体浸渍聚合物丝材；（2）控制解吸附条件，得到高压流体含量可控的浸渍聚合物丝材；（3）将步骤（2）中的浸渍聚合物丝材经低温冷却、干燥、塑料袋密封后放入冷冻环境中储存，（4）将步骤（3）中的冷冻的浸渍聚合物丝材升温至室温，放入丝盘中，经FDM打印得到具有多孔结构的3D打印制件。本发明方法通过调控高压流体在聚合物丝材中的解吸附过程，实现了高压流体浸渍聚合物丝材的长时间稳定打印。
Description
技术领域：
本发明涉及聚合物材料领域，具体涉及一种可长时间打印聚合物高压流体熔融丝材的制备方法。
背景技术：
聚合物丝材熔融沉积成型(FDM)技术是一种无模具加工技术，它是以聚合物丝材供料，材料在喷头内被加热熔化，喷头沿零件截面轮廓和填充轨迹运动，同时将熔化的材料挤出，材料迅速凝固并与周围的材料凝结，从而逐层沉积成型得到制件。FDM打印已经被广泛应用于制造复杂结构的塑料制件，可应用于医疗、运动防护、结构材料、工艺品设计等领域。
聚合物高压流体物理发泡是制备微孔聚合物的重要方法，它是以高压流体为物理发泡剂，通过升温或者降压使高压流体在聚合物体系中处于过饱和状态，高压流体与聚合物基体发生相分离诱导泡孔成核，高压流体向成核气核中扩散促进泡孔的增长和发泡材料的膨胀。高压流体如CO2和N2流体不但具有环保、价格便宜、来源丰富、无残留的特点，而且可溶解于多种聚合物体系。目前的研究表明几乎所有热塑性聚合物体系、大部分高性能聚合物体系、热塑弹性体体系、部分交联的聚合物体系均可以进行高压流体物理发泡，发泡材料的泡孔尺寸(从纳米孔到微米孔)、泡孔结构(从均匀结构、梯度结构到大/小孔混合结构)、膨胀倍率(从几倍到几十倍)均可调控。
高压流体浸渍的聚合物丝材经FDM打印机喷头加热可以发生泡孔成核、增长和熔体膨胀，膨胀熔体细流按照运动轨迹逐层沉积可以得到具有微孔结构的3D打印制件，即聚合物分级多孔材料。聚合物分级多孔材料具有轻量化的优势，微孔结构的存在使其在组织工程、催化、电磁波管理等领域具有重要应用前景。
根据自由体积理论，高压流体分子分散在聚合物的自由体积中，并通过自由体积的运动来实现分子扩散。研究表明，高压流体在聚合物中的扩散系数高达10-5～10-7cm2/s。这导致浸渍在聚合物丝材中的高压流体会随着时间的进行而发生解吸附，聚合物丝材中逐渐降低的高压流体含量降低了聚合物丝材受热后的膨胀能力，这降低了高压流体浸渍聚合物丝材FDM打印过程中的稳定性和打印制件的精度。
发明内容
本发明的目的是提供一种可长时间打印聚合物高压流体熔融丝材的制备方法，其特点一是选择的高压流体扩具有低的扩散速率以及利用有机共溶剂来进一步降低高压流体在聚合物中的扩散速率；特点二是选择的聚合物丝材采用高性能聚合物来制备的，其的自由体系小，高压流体在其中的扩散速率慢；特点三是浸渍高压流体聚合物丝材的解吸附时间可控，得到高压流体恒量时长可控。所谓的高压流体恒量时长可控，是指聚合物丝材中高压流体的含量保持不变的时间段。
本发明的上述目的采用如下技术措施实现：
一种可长时间打印聚合物高压流体熔融丝材的方法，包括如下步骤：
步骤(A)将聚合物丝材放置于高压釜中，浸渍高压流体至高压流体在聚合物丝材中达到溶解平衡；
步骤(B)打开高压釜，将含有高压流体的聚合物丝材转移出高压釜，控制解吸附时间、解吸附温度和解吸附速率，得到高压流体含量可控的浸渍聚合物丝材；
步骤(C)将解吸附后的高压流体浸渍聚合物丝材经低温冷却、干燥、塑料袋密封后放入冷冻环境中储存；
步骤(D)将冷冻的浸渍聚合物丝材升温至室温，放入丝盘中，控制浸渍聚合物丝状的打印时间和高压流体含量变化，经FDM打印得到具有多孔结构的3D打印制件。
作为优选的，在上述可长时间打印聚合物高压流体熔融丝材的方法中，所述的高压流体为高压N2流体和CO2流体。
作为优选的，在上述可长时间打印聚合物高压流体熔融丝材的方法中，所述解吸附时间为0.1～30h，所述解吸附温度为0～50℃，高压流体在室温20℃时的解吸附扩散速率小于10-7cm2/s，在0℃时的解吸附扩散速率小于10-8cm2/s，在-18℃时的解吸附扩散速率小于10-9cm2/s。
高压流体在聚合物中的扩散系数根据解吸附曲线以及Fickan定律来计算：
其中Mt是时间为t时样品中的气体吸附量，M∞是时间为t∞时的吸附量，h为聚合物薄片厚度，D为气体扩散系数。
作为优选的，在上述可长时间打印聚合物高压流体熔融丝材的方法中，步骤(B)所述含有高压流体的聚合物丝材中高压流体的重量含量为0.5～15％。
作为优选的，在上述可长时间打印聚合物高压流体熔融丝材的方法中，步骤(C)所述低温冷却的温度为0～10℃，所述冷冻环境的温度为-20～-10℃，冷冻时间为1～15天。
作为优选的，在上述可长时间打印聚合物高压流体熔融丝材的方法中，步骤(D)所述升温的速率为1～5℃/min，所述高压流体含量变化不高于5％，所述打印时间为1～10h。
作为优选的，在上述可长时间打印聚合物高压流体熔融丝材的方法中，所述聚合物丝材为高性能聚合物丝材或高性能聚合物复合材料丝材；所述高性能聚合物丝材为PEI、PI、PES、PSU或PEEK，所述高性能聚合物复合材料丝材为PEI/石墨烯、PEEK/碳纳米管或PEEK/NaCl。
作为优选的，在上述可长时间打印聚合物高压流体熔融丝材的方法中，步骤(A)中先将聚合物丝材在有机溶剂中浸渍达到溶解度平衡，再放置于高压釜中。所述有机溶剂为乙醇、丁醇、丙酮、丁烷或戊烷，有机溶剂的平衡溶解度为10～30wt％。
作为优选的，在上述可长时间打印聚合物高压流体熔融丝材的方法中，所述高压流体的压力为1～20MPa，温度为30～80℃。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
本发明采用高压流体来浸渍聚合物丝材，通过FDM打印，浸渍聚合物丝材原位物理发泡，得到一种加工过程环保、具有微孔结构的聚合物3D打印多孔制件。通过选择具有低流体扩散系数的聚合物体系、高压流体体系、低温存储条件等来控制浸渍聚合物丝材中高压流体的解吸附过程，得到了一种可长时间储存、可长时间打印、高压流体含量可控的高压流体浸渍丝材。
具体实施方式
为了进一步解释本发明的技术方案，下面通过具体事例来对本发明进行详细阐述。
实施例1
本实施例中，将10m长的PEI丝材缠绕在丝盘中，放入温度为50℃、压力为3MPa的高压釜中浸渍高压CO2流体至60h，打开高压釜，在25℃下解吸附1h得到高压流体含量为3.0wt％的高压流体浸渍PEI丝材。将解吸附后的浸渍PEI丝材冷却至4℃，经干燥、塑料袋密封后放入温度为-18℃的冷冻环境中储存5天。5天后，将冷冻的浸渍PEI丝材以2℃/min升温至20℃，PEI丝材中高压流体的含量为2.9％，放入丝盘，按照造型设计打印2h，得到具有多孔结构的3D打印制件。
测试表明：浸渍PEI中高压CO2流体在20℃时的解吸附扩散系数为0.9×10-7cm2/s，在0℃时的解吸附扩散系数为0.7×10-8cm2/s，在-18℃时的解吸附扩散系数为0.5×10- 9cm2/s；高压CO2流体在-18℃冷冻储存5天中的减少量为4％；高压CO2流体在3D打印过程中的损失量为2％；得到的3D打印制件结构稳定，打印精度高。
实施例2
本实施例中，将10m长的PLA丝材缠绕在丝盘中，放入温度为40℃、压力为20MPa的高压釜中浸渍高压N2流体至50h，打开高压釜，在25℃下解吸附1h得到高压流体含量为5.0wt％的高压流体浸渍PLA丝材。将解吸附后的浸渍PLA丝材冷却至4℃，经干燥、塑料袋密封后放入温度为-18℃的冷冻环境中储存3天。3天后，将冷冻的浸渍PLA丝材以3℃/min升温至20℃，PLA丝材中高压流体的含量为5.3％，放入丝盘，按照造型设计打印1h，得到具有多孔结构的3D打印制件。
测试表明：浸渍PLA中高压N2流体在20℃时的解吸附扩散系数为1×10-7cm2/s，在0℃时的解吸附扩散系数为0.9×10-8cm2/s，在-18℃时的解吸附扩散系数为0.8×10-9cm2/s；高压N2流体在-18℃冷冻储存1天中的减少量为2％；高压N2流体在3D打印过程中的损失量为4％；得到的3D打印制件结构稳定，打印精度高。
实施例3
本实施例中，将10m长的PI丝材缠绕在丝盘中，放入温度为50℃、压力为8MPa的高压釜中浸渍高压CO2流体至60h，打开高压釜，在25℃下解吸附10h得到高压流体含量为7.0wt％的高压流体浸渍PI丝材。将解吸附后的浸渍PI丝材冷却至0℃，经干燥、塑料袋密封后放入温度为-18℃的冷冻环境中储存10天。10天后，将冷冻的浸渍PI丝材以4℃/min升温至20℃，PI丝材中高压流体的含量为6.5％，放入丝盘，按照造型设计打印5h，得到具有多孔结构的3D打印制件。
测试表明：浸渍PI中高压CO2流体在20℃时的解吸附扩散系数为0.9×10-7cm2/s，在0℃时的解吸附扩散系数为0.7×10-8cm2/s，在-18℃时的解吸附扩散系数为0.5×10- 9cm2/s；高压CO2流体在-18℃冷冻储存10天中的减少量为7％；高压CO2流体在3D打印过程中的损失量为3％；得到的3D打印制件结构稳定，打印精度高。
实施例4
本实施例中，将10m长的PEI/石墨烯(石墨烯含量为1wt％)丝材缠绕在丝盘中，放入温度为50℃、压力为3MPa的高压釜中浸渍高压CO2流体至60h，打开高压釜，在25℃下解吸附1h得到高压流体含量为3.0wt％的高压流体浸渍PEI/石墨烯丝材。将解吸附后的浸渍PEI/石墨烯丝材冷却至4℃，经干燥、塑料袋密封后放入温度为-18℃的冷冻环境中储存5天。5天后，将冷冻的浸渍PEI/石墨烯丝材以2℃/min升温至20℃，PEI/石墨烯丝材中高压流体的含量为2.9％，放入丝盘，按照造型设计打印2h，得到具有多孔结构的3D打印制件。
测试表明：浸渍PEI/石墨烯中高压CO2流体在20℃时的解吸附扩散系数为1×10- 7cm2/s，在0℃时的解吸附扩散系数为0.8×10-8cm2/s，在-18℃时的解吸附扩散系数为0.7×10-9cm2/s；高压CO2流体在-18℃冷冻储存5天中的减少量为5％；高压CO2流体在3D打印过程中的损失量为2％；得到的3D打印制件结构稳定，打印精度高。
实施例5
本实施例中，将10m长的PC/PLA(PLA含量为20wt％)丝材缠绕在丝盘中，放入温度为25℃、压力为18MPa的高压釜中浸渍高压N2流体至60h，打开高压釜，在25℃下解吸附3h得到高压流体含量为4.0wt％的高压流体浸渍PLA丝材。将解吸附后的浸渍PC/PLA丝材冷却至4℃，经干燥、塑料袋密封后放入温度为-18℃的冷冻环境中储存3天。3天后，将冷冻的浸渍PC/PLA丝材以3℃/min升温至20℃，PLC/PLA丝材中高压流体的含量为3.8％，放入丝盘，按照造型设计打印2h，得到具有多孔结构的3D打印制件。
测试表明：浸渍PC/PLA中高压N2流体在20℃时的解吸附扩散系数为0.9×10-7cm2/s，在0℃时的解吸附扩散系数为0.8×10-8cm2/s，在-18℃时的解吸附扩散系数为0.8×10- 9cm2/s；高压N2流体在-18℃冷冻储存3天中的减少量为5％；高压N2流体在3D打印过程中的损失量为3％；得到的3D打印制件结构稳定，打印精度高。
实施例6
本实施例中，将10m长的PEI丝材缠绕在丝盘中，25℃放入丙酮中浸渍10天，将丙酮浸渍的PEI丝材放入温度为50℃、压力为1MPa的高压釜中浸渍高压CO2流体至30h，打开高压釜，在25℃下解吸附5h得到高压流体含量为10.0wt％的高压流体浸渍PEI丝材。将解吸附后的浸渍PEI丝材冷却至5℃，经干燥、塑料袋密封后放入温度为-18℃的冷冻环境中储存15天。15天后，将冷冻的浸渍PEI丝材以4℃/min升温至20℃，PEI丝材中高压流体的含量为9.2％，放入丝盘，按照造型设计打印5h，得到具有多孔结构的3D打印制件。
测试表明：浸渍PEI中高压混合流体在20℃时的解吸附扩散系数为0.6×10-7cm2/s，在0℃时的解吸附扩散系数为0.4×10-8cm2/s，在-18℃时的解吸附扩散系数为0.1×10- 9cm2/s；高压混合流体在-18℃冷冻储存15天中的减少量为8％；高压混合流体在3D打印过程中的损失量为3％；得到的3D打印制件结构稳定，打印精度高。
实施例6
本实施例中，将10m长的PEI/石墨烯丝材(石墨烯含量为1wt％)缠绕在丝盘中，25℃放入乙醇中浸渍10天，将乙醇浸渍的PEI/石墨烯丝材放入温度为50℃、压力为3MPa的高压釜中浸渍高压CO2流体至30h，打开高压釜，在25℃下解吸附5h得到高压流体含量为6.0wt％的高压流体浸渍PEI/石墨烯丝材。将解吸附后的浸渍PEI/石墨烯丝材冷却至5℃，经干燥、塑料袋密封后放入温度为-18℃的冷冻环境中储存8天。8天后，将冷冻的浸渍PEI/石墨烯丝材以4℃/min升温至20℃，PEI/石墨烯丝材中高压流体的含量为5.4％，放入丝盘，按照造型设计打印3h，得到具有多孔结构的3D打印制件。
测试表明：浸渍PEI/石墨烯中高压混合流体在20℃时的解吸附扩散系数为0.6×10-7cm2/s s，在0℃时的解吸附扩散系数为0.4×10-8cm2/s，在-18℃时的解吸附扩散系数为0.1×10-9cm2/s；高压混合流体在-18℃冷冻储存8天中的减少量为10％；高压混合流体在3D打印过程中的损失量为4％；得到的3D打印制件结构稳定，打印精度高。
Claims (10)
1.一种可长时间打印聚合物高压流体熔融丝材的方法，其特征在于包括如下步骤：
步骤（A）将聚合物丝材放置于高压釜中，浸渍高压流体至高压流体在聚合物丝材中达到溶解平衡；
步骤（B）打开高压釜，将含有高压流体的聚合物丝材转移出高压釜，控制解吸附时间、解吸附温度和解吸附速率，得到高压流体含量可控的浸渍聚合物丝材；
步骤（C）将解吸附后的高压流体浸渍聚合物丝材经低温冷却、干燥、塑料袋密封后放入冷冻环境中储存；
步骤（D）将冷冻的浸渍聚合物丝材升温至室温，放入丝盘中，控制浸渍聚合物丝状的打印时间和高压流体含量变化，经FDM打印得到具有多孔结构的3D打印制件。
2.根据权利要求1所述的可长时间打印聚合物高压流体熔融丝材的方法，其特征在于所述的高压流体为高压N2流体和CO2流体。
3.根据权利要求1所述的可长时间打印聚合物高压流体熔融丝材的方法，其特征在于，所述解吸附时间为0.1~30h，所述解吸附温度为0~50℃，高压流体在室温20℃时的解吸附扩散速率小于10-7cm2/s，在0℃时的解吸附扩散速率小于10-8cm2/s，在-18℃时的解吸附扩散速率小于10-9cm2/s。
4.根据权利要求1所述的可长时间打印聚合物高压流体熔融丝材的方法，其特征在于步骤（B）所述含有高压流体的聚合物丝材中高压流体的重量含量为0.5~15%。
5.根据权利要求1所述的可长时间打印聚合物高压流体熔融丝材的方法，其特征在于，步骤（C）所述低温冷却的温度为0~10℃，所述冷冻环境的温度为-20~-10℃，冷冻时间为1~15天。
6.根据权利要求1所述的可长时间打印聚合物高压流体熔融丝材的方法，其特征在于，步骤（D）所述升温的速率为1~5℃/min，所述高压流体含量变化不高于5%，所述打印时间为1~10h。
7.根据权利要求1所述的可长时间打印聚合物高压流体熔融丝材的方法，其特征在于，所述聚合物丝材为高性能聚合物丝材或高性能聚合物复合材料丝材；所述高性能聚合物丝材为PEI、PI、PES、PSU或PEEK，所述高性能聚合物复合材料丝材为PEI/石墨烯、PEEK/碳纳米管或PEEK/NaCl。
8.根据权利要求1所述的可长时间打印聚合物高压流体熔融丝材的方法，其特征在于，步骤（A）中先将聚合物丝材在有机溶剂中浸渍达到溶解度平衡，再放置于高压釜中。
9.根据权利要求8所述的可长时间打印聚合物高压流体熔融丝材的方法，其特征在于，所述有机溶剂为乙醇、丁醇、丙酮、丁烷或戊烷，有机溶剂的平衡溶解度为10~30wt%。
10.根据权利要求1所述的可长时间打印聚合物高压流体熔融丝材的方法，其特征在于，所述高压流体的压力为1~20MPa，温度为30~80℃。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202010248021.0A CN111469398A (zh) | 2020-04-01 | 2020-04-01 | 一种可长时间打印聚合物高压流体熔融丝材的方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202010248021.0A CN111469398A (zh) | 2020-04-01 | 2020-04-01 | 一种可长时间打印聚合物高压流体熔融丝材的方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN111469398A true CN111469398A (zh) | 2020-07-31 |
Family
ID=71749516
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202010248021.0A Pending CN111469398A (zh) | 2020-04-01 | 2020-04-01 | 一种可长时间打印聚合物高压流体熔融丝材的方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN111469398A (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113306039A (zh) * | 2021-06-01 | 2021-08-27 | 中山大学 | 一种聚酯发泡珠粒及其半连续制备方法与水蒸气成型方法 |
Citations (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101675101A (zh) * | 2007-01-30 | 2010-03-17 | 生物聚合物网络有限公司 | 聚乳酸泡沫体的制造方法 |
| US20160347000A1 (en) * | 2015-06-01 | 2016-12-01 | Jkm Technologies, Llc | Pellet-Based Fused Deposition Modeling 3-D Print Process for Production Manufacturing |
| EP3179465A1 (en) * | 2015-12-07 | 2017-06-14 | Humanetics Innovative Solutions, Inc. | Three-dimensionally printed internal organs for crash test dummy |
| CN108290325A (zh) * | 2015-10-30 | 2018-07-17 | 耐克创新有限合伙公司 | 注塑前体的发泡方法 |
| CN108297469A (zh) * | 2018-01-10 | 2018-07-20 | 中国科学院福建物质结构研究所 | 一种用于熔融沉积成型3d打印的组合物、制备及其应用 |
| CN108465130A (zh) * | 2018-03-21 | 2018-08-31 | 奚桢浩 | 引导组织再生膜及其制备方法 |
| WO2018203768A1 (ru) * | 2017-05-03 | 2018-11-08 | Автономная некоммерческая образовательная организация высшего образования "Сколковский институт науки и технологий" | Способ аддитивного производства изделий из композитных материалов, армированных непрерывными волокнами |
| CN109414912A (zh) * | 2016-06-28 | 2019-03-01 | 陶氏环球技术有限责任公司 | 用于增材制造多孔无机结构的方法和由其制成的复合材料 |
| CN109878109A (zh) * | 2019-03-27 | 2019-06-14 | 江苏苏能新材料科技有限公司 | 一种连续纤维增强热塑性复合材料的生产设备及生产方法 |
| CN110193931A (zh) * | 2019-06-10 | 2019-09-03 | 安踏（中国）有限公司 | 一种3d打印高性能泡沫鞋中底的方法 |
| CN110614732A (zh) * | 2019-10-17 | 2019-12-27 | 北京化工大学 | 超临界流体微爆解缠聚合物高性能化加工工艺及装备 |
| CN110903099A (zh) * | 2018-09-13 | 2020-03-24 | 中国科学院上海硅酸盐研究所 | 一种由定向排布的一维纳米材料构成的多孔体及其制备方法 |
-
2020
- 2020-04-01 CN CN202010248021.0A patent/CN111469398A/zh active Pending
Patent Citations (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101675101A (zh) * | 2007-01-30 | 2010-03-17 | 生物聚合物网络有限公司 | 聚乳酸泡沫体的制造方法 |
| US20160347000A1 (en) * | 2015-06-01 | 2016-12-01 | Jkm Technologies, Llc | Pellet-Based Fused Deposition Modeling 3-D Print Process for Production Manufacturing |
| CN108290325A (zh) * | 2015-10-30 | 2018-07-17 | 耐克创新有限合伙公司 | 注塑前体的发泡方法 |
| EP3179465A1 (en) * | 2015-12-07 | 2017-06-14 | Humanetics Innovative Solutions, Inc. | Three-dimensionally printed internal organs for crash test dummy |
| CN109414912A (zh) * | 2016-06-28 | 2019-03-01 | 陶氏环球技术有限责任公司 | 用于增材制造多孔无机结构的方法和由其制成的复合材料 |
| WO2018203768A1 (ru) * | 2017-05-03 | 2018-11-08 | Автономная некоммерческая образовательная организация высшего образования "Сколковский институт науки и технологий" | Способ аддитивного производства изделий из композитных материалов, армированных непрерывными волокнами |
| CN108297469A (zh) * | 2018-01-10 | 2018-07-20 | 中国科学院福建物质结构研究所 | 一种用于熔融沉积成型3d打印的组合物、制备及其应用 |
| CN108465130A (zh) * | 2018-03-21 | 2018-08-31 | 奚桢浩 | 引导组织再生膜及其制备方法 |
| CN110903099A (zh) * | 2018-09-13 | 2020-03-24 | 中国科学院上海硅酸盐研究所 | 一种由定向排布的一维纳米材料构成的多孔体及其制备方法 |
| CN109878109A (zh) * | 2019-03-27 | 2019-06-14 | 江苏苏能新材料科技有限公司 | 一种连续纤维增强热塑性复合材料的生产设备及生产方法 |
| CN110193931A (zh) * | 2019-06-10 | 2019-09-03 | 安踏（中国）有限公司 | 一种3d打印高性能泡沫鞋中底的方法 |
| CN110614732A (zh) * | 2019-10-17 | 2019-12-27 | 北京化工大学 | 超临界流体微爆解缠聚合物高性能化加工工艺及装备 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 顾勇: "超临界CO2间歇发泡制备聚砜微孔材料研究", 《中国优秀硕士学位论文全文数据库（电子期刊）》 * |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113306039A (zh) * | 2021-06-01 | 2021-08-27 | 中山大学 | 一种聚酯发泡珠粒及其半连续制备方法与水蒸气成型方法 |
| CN113306039B (zh) * | 2021-06-01 | 2022-03-22 | 中山大学 | 一种聚酯发泡珠粒及其半连续制备方法与水蒸气成型方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN110982111B (zh) | 3d打印芳纶气凝胶、其制备方法及应用 | |
| CN106146874B (zh) | 一种超临界流体发泡聚烯烃材料及其制备方法 | |
| CN102015082B (zh) | 源自纤维素酯的炭中空纤维膜 | |
| CN113248770B (zh) | 一种热塑性弹性体物理发泡卷材及其半连续制备方法 | |
| CN111825984A (zh) | 一种固液填充的低表面能光滑功能材料及其制备方法 | |
| CN110204778A (zh) | 一种具有梯度孔结构的聚合物发泡材料的制备方法 | |
| US3762566A (en) | Supported semipermeable membranes and process for preparing same | |
| CN111469398A (zh) | 一种可长时间打印聚合物高压流体熔融丝材的方法 | |
| CN107778516A (zh) | 一种聚合物微孔发泡材料的制备方法 | |
| CN108503879B (zh) | 一种热塑性聚氨酯发泡珠粒及其制备方法 | |
| CN102718983A (zh) | 聚合物基导电微孔泡沫复合材料的制备方法 | |
| CN111251524B (zh) | 基于梯度温度的梯度多孔聚合物泡沫材料的制备方法 | |
| CN108807786A (zh) | 一种用于电池隔离的增强膜及其制备方法 | |
| CN107857593A (zh) | 一种高疏水碳化硅泡沫陶瓷及其制备方法和应用 | |
| CN111392716A (zh) | 一种溶剂塑化发泡制备气凝胶的方法 | |
| Yang et al. | Effects of processing parameters and thermal history on microcellular foaming behaviors of PEEK using supercritical CO2 | |
| CN114773684A (zh) | 一种化学交联的纤维素基复合泡沫及其制备方法和应用 | |
| CN104911743B (zh) | 一种保暖智能型调温聚酰胺纤维及其制备方法 | |
| CN108912380B (zh) | 一种低压条件下利用pmma/pvdf共混物制备大倍率聚合物泡沫的方法 | |
| Zhou et al. | Construction of bionic porous polyetherimide structure by an in situ foaming fused deposition modeling process | |
| CN105367817A (zh) | 一种泡孔直径梯度变化聚合物多孔材料的制备方法 | |
| CN108341983B (zh) | 一种具有开孔结构发泡涂层的复合薄膜及其制备方法 | |
| DE102008015318B4 (de) | Vorrichtung zur Wärmespeicherung sowie Verfahren zur Herstellung derselben | |
| CN109553796B (zh) | 一种夹芯结构聚芳醚腈泡沫材料制备方法 | |
| CN103030852A (zh) | 一种聚合物微孔膜及其制备方法 |
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 | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20200731 |
|
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |