CN111484686A - 一种高韧性、高流动ps用于3d打印材料的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于3D打印用高分子材料领域，公开了一种高韧性、高流动PS用于3D打印材料的制备方法，其具有高韧性、流动性好、成本低廉、易于加工等特点，该材料由以下组分组成（重量份数）：PS:80‑90份，增韧剂6‑10份，相容剂4‑8份，润滑剂1‑2份，抗氧剂0.4‑1份。
Description
技术领域
本发明涉及一种高韧性、高流动PS用于3D打印材料的制备方法，属于PS/增韧剂复合材料及其制备方法。
背景技术
3D打印技术又被称为增材制造技术，是指利用物理、化学等方法逐层添加材料而堆积成型的成型技术，与传统成型制造方法不同在于，3D打印技术通过快速自动成型系统与计算机数据模型相结合，无需附加的机械加工和模具制造就可以制造出形状复杂的原型，近几年3D打印技术越来越受到重视并获得快速的发展，该技术在工业设计、文化艺术、医疗产业、航空航天、珠宝、影视、家电、考古、教育等领域都有广泛的应用。
熔融沉积快速成型(FDM)是3D打印技术中的一种工艺，使用的耗材一般为热塑性高分子材料，利用电加热方式将丝材加热至高于其熔融温度，在计算机的控制下，喷头作x-y平面运动，将熔融的材料涂覆在工作台上，逐层堆积形成三维工件，PS本身因具有良好的热熔性、易挤出性、打印过程稳定、制品强度高及优异的成型性优点，广泛应用于日用品、工程用品、机械零部件等方面，并成为FDM工艺中应用最为广泛的打印耗材，但注塑级或挤出级PS应用于3D打印工艺时，普遍存在挤出拉条过程中韧性不够、流动性较差的问题，而导致FDM打印过程中易出现断丝、挤出不畅表面精度较差的现象，阻碍了PS材料在FDM领域的应用。
发明内容
本发明的目的在于提供一种高韧性、高流动PS用于3D打印材料的的配方及其制备方法，通过改善PS的韧性及流动性，解决PS材料在3D打印过程中存在的缺陷，拓展PS材料应用领域，本发明的复合材料具有高韧性、流动性好、成本低廉、易于加工等特点。
为了实现上述的目的，解决PS材料在3D打印过程中存在的缺陷，本发明的技术方案为：
一种高韧性、高流动PS用于3D打印材料，其特征在于由下述重量份数的组分配比而成：PS80-90份，增韧剂6-10份，相容剂4-8份，润滑剂1-2份，抗氧剂0.4-1份。
该方案中增韧剂解决了PS在3D打印过程中韧性不足的问题；润滑剂的加入改善了PS在3D打印过程中流动性欠佳的问题；相容剂的加入能够使增韧剂与PS之间实现较好的相容性。
该高韧性、高流动PS用于3D打印材料的制备方法，包含以下步骤：
（1）按照以下组分配备配比实验材料：PS80-90份，增韧剂6-10份，相容剂4-8份，润滑剂1-2份，抗氧剂0.4-1份，
（2）将上述实验原料置于高混机中充分混合5-10分钟；得到的混合均匀的材料备用；
（3）将混合均匀的材料置于挤出机中挤出造粒，挤出机一区温度180-200℃、二区温度190-200℃、三区温度190-210℃、四~十区温度195-220℃、机头温度190-200℃，螺杆转速为200-300r/min，喂料频率为20-30Hz。
具体实施方式
实施例一
本实施例所指的一种高韧性、高流动PS用于3D打印材料，由以下组分组成（重量份数）：PS：84份，增韧剂SBS：8份，相容剂马来酸酐接枝SBS：5份，润滑剂EBS：2份，抗氧剂1010：1份。
制备方法为:按照以上组分配备配比实验材料,然后将上述实验原料置于高混机中充分混合6分钟；最后置于挤出机中挤出造粒，挤出温度为180-210℃，螺杆转速为250r/min，喂料频率为28Hz。
实施例二
本实施例所指的一种高韧性、高流动PS用于3D打印材料，由以下组分组成（重量份数）：PS：81份，增韧剂SBS：10份，相容剂马来酸酐接枝PS：6份，润滑剂白油2份，抗氧剂168：1份。
制备方法为:按照以上组分配备配比实验材料,然后将上述实验原料置于高混机中充分混合8分钟；最后置于挤出机中挤出造粒，挤出温度为190-220℃，螺杆转速为280r/min，喂料频率为30Hz。
实施例三
本实施例所指的一种高韧性、高流动PS用于3D打印材料，由以下组分组成（重量份数）：PS：83份，增韧剂MBS：8份，相容剂马来酸酐接枝MBS：6份，润滑剂白油2份，抗氧剂1010：0.5份，抗氧剂168：0.5份。
制备方法为:按照以上组分配备配比实验材料,然后将上述实验原料置于高混机中充分混合7分钟；最后置于挤出机中挤出造粒，挤出温度为190-230℃，螺杆转速为270r/min，喂料频率为26Hz。
实施例四
本实施例所指的一种高韧性、高流动PS用于3D打印材料，由以下组分组成（重量份数）：PS：81份，增韧剂马来酸酐接枝POE：10份，相容剂苯乙烯-丙烯腈-甲基丙烯酸缩水甘油酯三元无规共聚物：6份，润滑剂PE蜡:2份，抗氧剂1010：1份。
制备方法为:按照以上组分配备配比实验材料,然后将上述实验原料置于高混机中充分混合10分钟；最后置于挤出机中挤出造粒，挤出温度为190-220℃，螺杆转速为280r/min，喂料频率为28Hz。
对比例
本实施例所指的一种高韧性、高流动PS用于3D打印材料，由以下组分组成（重量份数）：PS：97份，润滑剂EBS:2份，抗氧剂1010：0.5份，抗氧剂：0.5份。
制备方法为:按照以上组分配备配比实验材料,然后将上述实验原料置于高混机中充分混合6分钟；最后置于挤出机中挤出造粒，挤出温度为190-220℃，螺杆转速为250r/min，喂料频率为27Hz。
最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
| 性能 | 对比例 | 实施例一 | 实施例二 | 实施例三 | 实施例四 |
| 缺口冲击强度（KJ/M<sup>2</sup>） | 2.3 | 10.7 | 6.8 | 6.3 | 5.2 |
| 弯曲强度（MPa） | 71.3 | 62.2 | 65.1 | 69.2 | 68 |
| 弯曲模量（MPa） | 3363 | 3095 | 3017 | 3240 | 3156 |
| 拉伸强度（MPa） | 48 | 38.4 | 40.4 | 44.6 | 42.1 |
| 拉伸模量（MPa） | 2642 | 2348 | 2236 | 2271 | 2289 |
| 溶体质量流动度率（g/10min） | 10.16 | 17.80 | 14.12 | 14.54 | 14.18 |
通过对比，可以发现，实施例相比于对比例，材料在溶体质量流动度率和缺口冲击强度上有大幅改善，实现了高韧性、高流动的特点，能够有效解决在挤出拉条过程中韧性不够、流动性较差的问题，从而改善FDM打印过程中易出现断丝、挤出不畅表面精度较差的现象。
Claims (6)
1.一种高韧性、高流动PS用于3D打印材料，其特征在于由下述重量份数的组分配比而成：PS:80-90份，增韧剂6-10份，相容剂4-8份，润滑剂1-2份，抗氧剂0.4-1份。
2.如权利要求1所述的高韧性、高流动PS用于3D打印材料，其特征在于所述的增韧剂为SBS、MBS、马来酸酐接枝POE中的一种或多种，其重量份数为6-10份。
3.如权利要求1所述的高韧性、高流动PS用于3D打印材料，其特征在于所述的相容剂为马来酸酐接枝PS、马来酸酐接枝SBS、苯乙烯-丙烯腈-甲基丙烯酸缩水甘油酯三元无规共聚物、马来酸酐接枝MBS、丙烯酸缩水甘油酯接枝SBS中的一种或多种，其重量份数为4-8份。
4.如权利要求1所述的高韧性、高流动PS用于3D打印材料，其特征在于所述的润滑剂为白油、EBS、PE蜡中的一种或多种，重量份数为1-2份。
5.如权利要求1所述的高韧性、高流动PS用于3D打印材料，其特征在于所述的抗氧剂为1010、168中的一种或多种，重量份数为0.4-1份。
6.如权利要求1所述的高韧性、高流动PS用于3D打印材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：将PS、增韧剂、相容剂、润滑剂、抗氧剂按一定比例在高混机中混合5-10分钟；然后将混合后的原料置于双螺杆挤出机中挤出造粒，螺杆转速为200-300r/min，挤出温度为180-250℃，喂料频率为20-30Hz。
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