CN116945600B - 粉末床熔融热塑性弹性体的表面处理方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种粉末床熔融热塑性弹性体的表面处理方法，其包括以下步骤：S1、利用粉末床熔融成型制备热塑性弹性体；S2、制备表面处理液，表面处理液包括第一表面处理液和第二表面处理液；S3、将待处理物体浸入盛有第一表面处理液的容器中浸泡5‑60s；S4、将待处理物体升到液面以上，并去除待处理物体上的溶剂，得到第一处理物体；S5、将第一处理物品浸入第二表面处理液中，并使待处理物品在第二表面处理液中进行上下运动，得到第二处理物体；S6、将第一处理物体或第二处理物体进行溶剂挥发处理。本发明的表面处理方法能够有效地降低打印件表面的粗糙度，在不引起打印件几何精度发生明显变化的情况下提高其表面质量。
Description
技术领域
本发明涉及增材制造领域，具体涉及一种粉末床熔融热塑性弹性体的表面处理方法。
背景技术
粉末床熔融(PowderBed Fusion，PBF)是一种典型的增材制造方法，聚合物材料的PBF主要包括选区激光烧结(Selective Laser Sintering，SLS)和多射流喷射(Multi-JetFusion，MJF)。近年来，柔性聚合物材料的PBF成型制件的应用逐渐开展，以热塑性弹性体为代表的柔性聚合物具有延展性高、质地柔软、力学性能良好等优点，可以应用于打印柔性可穿戴器件、鞋中底、柔性制动器等方面。特别是热塑性弹性体应用于PBF可以用于成型各种晶格构造，通过调节晶格的形态、疏密、粗细等结构，可以形成各种优异性能的弹性部件，如鞋中底、颈椎枕、靠枕、缓冲头盔等。
由于采用粉体为原料，PBF方法的成型制件表面粗糙度通常较高。与硬质聚合物如PA12的PBF制品相比，热塑性弹性体由于热变形温度低和粉体粘性大，表面粗糙度大的问题更为突出，这限制的这类材料的应用，特别是在鞋中底、颈椎枕等这些民用消费品领域。
对硬质聚合物的PBF打印件，常采用喷砂处理和研磨抛光处理来改善制品的表面粗糙度。喷砂过程使用的材料为白刚玉或者玻璃珠，通过硬质颗粒介质的高速流动产生的冲击和摩擦，清除表面的浮粉，同时一定程度上降低了表面粗糙度。但是，采用喷砂处理打印件表面存在如下问题：对内部复杂结构等喷砂介质不能进入的部位无效；对粗糙度的降低有限，仅能除去打印件表面浮粉，不能降低层纹现象，且如果长时间喷砂处理会造成打印件表面发黑或者融化，从而影响打印件表面质量和性能；对于弹性体材料，由于材料本身的软粘特性，喷砂处理的效果更差：仅能部分清除表面浮粉，对表面粗糙度几乎没有影响。
采用研磨处理打印件表面时研磨过程使用的磨料为不规则塑料颗粒、陶瓷颗粒等，使用的设备为震动研磨机，其原理是通过磨料与打印件相互震动摩擦而降低表面粗糙度。采用研磨处理能够使打印件表面变得光滑，有效降低打印件表面粗糙度，提高表面质量，但是采用研磨处理会引起打印件几何尺寸发生变化、直角会变成弧角、细微凸起部位会部分消失或者圆滑，另外由于磨料尺寸的限制导致打印件部分区域无法研磨到，造成打印件表面处理效果不均匀。对于聚合物弹性体，由于其材料本身的耐磨性和低应力变形行为，研磨处理对改善表面质量几乎无效果。
发明内容
为了解决上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种溶剂表面处理降低粉末床熔融热塑性弹性体打印件表面粗糙度的方法，其能够有效地降低打印件表面的粗糙度，在不引起打印件几何精度发生明显变化的情况下提高其表面质量。
具体地，本发明提供一种粉末床熔融热塑性弹性体的表面处理方法，其包括以下步骤：
S1、利用粉末床熔融成型制备热塑性弹性体，并去除热塑性弹性体表面的残留粉末，得到待处理物体；
S2、制备表面处理液，表面处理液包括第一表面处理液和第二表面处理液，具体包括以下步骤：
S21、制备第一溶剂与第二溶剂，所述第一溶剂为良溶剂，所述第二溶剂为劣溶剂；良溶剂指当上述热塑性弹性体放置于此种溶剂中时，经过一段时间后，塑性弹性体产生溶解或明显的质量损失，溶剂与塑性弹性体形成一定浓度的聚合物溶液；劣溶剂指当上述热塑性弹性体制品放置于此种溶剂中时，经过一段时间后，聚合物保持原状或轻微溶胀；
S22、配备第一表面处理液，所述第一表面处理液为第一溶剂与第二溶剂的混合溶剂，其中第二溶剂的体积比为5％-70％，第一表面处理液的粘度为5-50cps，配备完成后将第一表面处理液盛入容器中；
S3、将待处理物体浸入盛有第一表面处理液的容器中，并使待处理物品在第二表面处理液中进行上下运动5-60s，溶剂渗入物体表面深度小于0.15mm；
S4、将待处理物体升到液面以上，并去除待处理物体上的溶剂，得到第一处理物体；
S6、将第一处理物体进行溶剂挥发处理，所述溶剂挥发处理包括第一处理阶段以及第二处理阶段，所述第一处理阶段的处理温度为t1，t1为20-40℃，时间为1-24H，所述第二处理阶段的处理温度为t2，t2＝(t熔-5，t熔-30)℃，时间为1-4H；第一处理物体经过溶剂挥发处理后得到表面为亮光的处理后物体。
优选地，还包括配备第二表面处理液，所述第二表面处理液为第二溶剂；
步骤S4还包括将第一处理物品浸入第二表面处理液中，并使待处理物品在第二表面处理液中进行上下运动，时间为5-60s，得到第二处理物体并继续进行步骤S5；第二处理物体经过溶剂挥发处理后得到表面为哑光的处理后物体。
优选地，所述第一溶剂为N,N－二甲基甲酰胺DMF、四氢呋喃THF、N－甲基吡络烷酮、二甲基亚砜DMSO、砒啶、环己酮CHN、甲基乙基酮MEK、苯甲醇、二氧六环、六氟乙烷、六氟异丙醇、苯酚、邻甲酚、邻氯苯酚、甲酸或三氟乙酸中的一种或多种；
所述第二溶剂为水、乙醇、丙醇、异丙醇、丁醇、异丁醇、乙二醇、丙二醇、甲基异丁基甲醇、戊醇、环己醇、丙酮、乙酸甲酯、乙酸乙酯、乙酸异丙酯、乙酸丁酯、乙酸戊酯、丙二醇甲醚乙酸酯、异丁酸异丁酯、羟乙基乙醚、丙二醇单丁基醚、丙二醇单丙基醚、氯仿、四氯化碳、三氯乙烷或溶剂油中的一种或多种。
优选地，步骤S22中第二溶剂的体积比为15％-40％。
优选地，步骤S3中浸泡时间为10-40s，步骤S5中浸泡时间为10-30s。
优选地，步骤S5中转速为60-300转/分。
优选地，借助于机械臂带动所述待处理制品进行上下运动及水平移动。
优选地，步骤S4中借助于所述机械臂的高速旋转，利用离心力去除待处理物体上的溶剂。
优选地，如所述待处理制品为晶格状制品，步骤S3中溶剂渗入物体表面小于0.1mm。
优选地，所述第一表面处理液的粘度为5-25cps；所述第二表面处理液的粘度与沸点均低于所述第一表面处理液的粘度和沸点。
与现有技术相比，本发明的有益效果如下：
(1)本发明的表面处理方法能够有效地降低打印件表面的粗糙度，在不引起打印件几何精度发生明显变化的情况下提高其表面质量，并且能够大幅度提升制品的力学性能，整个方法的工作效率高且不会对环境造成负担，进一步提高了3D打印制品的产品性能。
(2)本发明的方法尤其适合于粉末床熔融制造的晶格状结构的热塑性弹性体制品。晶格结构是由杆或面的晶胞组成的连续单元，其基本特征的比表面积大，体积/重量占空比低。表面质量不仅影响感官和质感，还影响制品的性能。以TPU鞋中底为例：从数据看，粉末床熔融成型TPU材料的各项力学性能指标是完全可以满足鞋中底的要求，但是，打印成晶格状的鞋中底后，由于晶格结构的表面占比很大，表面缺陷如致密度不高或裂纹，使其耐折弯性不到2万次就发生撕裂，不能满足鞋中底的技术标准。而经本发明的表面处理方法处理后的产品能够在降低表面粗糙度的同时，减少表面缺陷，提高制品的性能，特别是提高晶格状制品的抗撕裂性。
(3)本发明的表面处理方法实质是一种溶剂表面处理方法，其原理是利用溶剂与打印材料的相互作用，当打印件接触溶剂后，溶剂的作用使打印件的表面会发生溶解，其中表面微观凸起的部位优先溶解，且溶解速率大于凹下部位；溶解后的液体表面受张力影响，有尽可能缩小的趋势，凸起部分就会向下凹部分流动，凝固后形成均匀且光滑平整的表面，产品表面质量得到了极大提升。
(4)本发明所采用的良溶剂与劣溶剂的混合，既能够使材料表面发生微溶解，又不会使材料产生整体性溶解，从而不会导致质量和形状的损失。而且两种溶剂的结合不会使聚合物发生整体性溶胀或溶剂通过毛细作用进入多孔状的打印件，因此能够最大限度的保障最终制品的力学性能，同时处理时间短、效率高，安全和环保均具有极大优势。
附图说明
图1为本发明粉末床熔融热塑性弹性体的表面处理方法的方法流程示意图。
具体实施方式
以下，参照附图对本发明的实施方式进行说明。
本发明提供一种粉末床熔融热塑性弹性体的表面处理方法，如图1所示，其包括以下步骤：
S1、利用粉末床熔融成型制备热塑性弹性体，并去除热塑性弹性体表面的残留粉末，得到待处理物体；热塑性弹性体包括但不限于热塑性聚氨酯TPU、热塑性聚酯TPEE、热塑性聚酰胺TPAE及热塑性聚烯烃TPO中的一种或多种。热塑性弹性体均为结晶性聚合物，并且具有明确的熔点。
S2、制备表面处理液，表面处理液包括第一表面处理液和第二表面处理液，其中第一表面处理液为主要处理液，是必要的处理步骤，第二表面处理液为可选处理液，利用第二表面处理液进行二次处理为可选步骤。只经过第一表面处理液进行表面处理与先经过第一表面处理液再经过第二表面处理液进行表面处理的区别仅在于产品的颜色，对产品的性能没有影响。
制备表面处理液的步骤具体包括以下子步骤：
S21、制备第一溶剂与第二溶剂，第一溶剂为良溶剂，第二溶剂为劣溶剂；良溶剂指当上述热塑性弹性体制品放置于此种溶剂中时，经过一段时间后，聚合物产生溶解或明显的质量损失，溶剂与聚合物能形成一定浓度的聚合物溶液；劣溶剂指当上述热塑性弹性体制品放置于此种溶剂中时，经过一段时间后，聚合物不发生溶解，或只有轻微的溶胀，溶剂与聚合物不能形成聚合物溶液，聚合物经过劣溶剂浸泡后力学性能不发生明显的损失。
S22、配备第一表面处理液，第一表面处理液为第一溶剂与第二溶剂的混合溶剂，其中第二溶剂的体积比为5％-70％，形成第一表面处理液的良溶剂和劣溶剂是完全互溶的，第一表面处理液的粘度为5-50cps。优选粘度为20-60cps。在最优实施例中，步骤S22中第二溶剂的体积比为15％-40％。并盛放在容器内。
在优选的实施例里还包括配备第二表面处理液，第二表面处理液全部为第二溶剂，配备好第二表面处理液后也盛放在容器内。该步骤为可选步骤，并非必须步骤，不经过该步骤处理对产品性能并无影响，仅会对产品的外观颜色造成影响，处理时可以根据需要选择。
S3、将待处理物体安装在处理机械臂上，机械臂为专用机械臂，能够进行垂直方向以及水平方向的移动，并能够进行高速旋转。机械臂向下运动带动待处理物体浸入盛有第一表面处理液的容器中浸泡并上下运动5-60s，最优实施例中，浸泡时间为10-40s，浸泡过程中，机械臂带动物体进行匀速上下运动。溶剂进入物品表面深度小于0.15mm。溶剂进入物品表面深度非常重要，如待处理制品为晶格状制品，溶剂进入物体表面深度应小于0.1mm，这样能够得到最优性能的产品。
S4、利用机械臂向上运动将待处理物体升到液面以上，开启机械臂高速旋转功能，利用离心力去除待处理物体上的溶剂，得到第一处理物体，之后进入步骤S5进行溶剂挥发处理。
在其余实施例中，为了得到不同颜色的制品可以将第一处理物体再次放入第二处理液进行处理。如果需要将第一处理物体继续利用第二表面处理液进行处理，则利用机械臂水平运动带动第一处理物品移动至第二表面处理液中，继续向下运动将第一处理物品浸入第二表面处理液中，并使待处理物品在第二表面处理液中进行上下运动，时间为5-60s，得到第二处理物体；最优实施例中，浸泡时间为10-30s。步骤S5中转速为60-300转/分，最优实施例中，转速为100-150转/分。该步骤为可选步骤，对于某些制品可以在得到第一处理物体后直接进入步骤S6进行溶剂挥发处理。第一处理物体和第二处理物体的差别仅在于颜色上，其余性能均一致。
S5、将第一处理物体或第二处理物体进行溶剂挥发处理，溶剂挥发处理包括第一处理阶段以及第二处理阶段，第一处理阶段的处理温度为t1，t1为20-40℃，时间为1-24H，第二处理阶段的处理温度为t2，t2＝(t熔-5，t熔-30)℃，时间为1-4H；第一处理物体直接经过溶剂挥发处理后得到表面为亮光的处理后物体，此时获得的制品表面是亮光的，对透明或半透明的材料，呈现透明或不透明的本色。第二处理物体经过溶剂挥发处理后得到表面为哑光的处理后物体，具体地，表面呈哑光态，对透明或半透明的材料，呈现的是白色哑光。
在具体实施例中，第一溶剂为N，N－二甲基甲酰胺DMF、四氢呋喃THF、N－甲基吡络烷酮、二甲基亚砜DMSO、砒啶、环己酮CHN、甲基乙基酮MEK、苯甲醇、二氧六环、六氟乙烷、六氟异丙醇、苯酚、邻甲酚、邻氯苯酚、甲酸或三氟乙酸中的一种或多种。
在具体实施例中，第二溶剂为水、乙醇、丙醇、异丙醇、丁醇、异丁醇、乙二醇、丙二醇、甲基异丁基甲醇、戊醇、环己醇、丙酮、乙酸甲酯、乙酸乙酯、乙酸异丙酯、乙酸丁酯、乙酸戊酯、丙二醇甲醚乙酸酯、异丁酸异丁酯、羟乙基乙醚、丙二醇单丁基醚、丙二醇单丙基醚、氯仿、四氯化碳、三氯乙烷或溶剂油中的一种或多种。
第一处理液的溶剂有极好的互溶性，为良溶剂，第二处理液是劣溶剂，第一表面处理液的粘度为5-25cps。第二表面处理液的粘度与沸点均低于第一表面处理液的粘度和沸点。即第二处理液相对于第一处理液具有更好的挥发性。
下面结合具体实施例对本发明的工作过程进行详细描述：
实施例1
本实施例提供一种热塑性聚氨酯弹性体TPU制品的溶剂表面处理方法，原料为TPU粉末，乳白色，牌号为LUVOSINT X92A，粉体粒径d50为50μm，熔点为160℃，维卡软化点为90℃。
具体表面处理过程如下：
S1、将TPU粉末加入激光选区烧结(SLS)设备打印成形，测试样品为常规拉伸试样。SLS的加工工艺参数为：CO2激光功率40W，激光扫描速率为3m/s，层厚为0.15mm，粉床表面加热温度为90℃。试样冷却后去除表面浮粉，测试力学性能和表面粗糙度：x-方向拉伸强度为18.4MPa；z-方向拉伸强度为14.2MPa；x-方向断裂伸长率为460％；z-方向断裂伸长率为350％；上表面粗糙度Ra为16.9μm；下表面粗糙度Ra为39.6μm。
S2、制备第一表面处理液，选取N，N-二甲基甲酰胺作为第一溶剂即良溶剂，选取乙酸丁酯作为第二溶剂即劣溶剂，二者按体积比40:60配成第一表面处理液。
S3、将步骤S1得到的待处理物体浸入盛有第一表面处理液的容器中浸泡30s，浸入深度小于0.15mm；
S4、将待处理物体升到液面以上，并去除待处理物体上的溶剂，得到第一处理物体，之后直接进行溶剂挥发处理；
S5、将第一处理物体取出自然干燥2h，再70℃下通风干燥2h，得到最终产品。
对得到的产品进行测试，测试经溶剂处理后试样的力学性能和表面粗糙度为：x-方向拉伸强度为19.6MPa；z-方向拉伸强度为16.7MPa；x-方向断裂伸长率为520％；断z-方向裂伸长率为500％；上表面粗糙度Ra为3.2μm；下表面粗糙度Ra为7.9μm；由处理后数据与处理前数据进行对比可以发现，断裂伸长率和表面粗糙度有明显改善。
实施例2
本实施例提供一种热塑性聚氨酯弹性体TPU晶格状鞋中底的溶剂表面处理方法，原料为TPU粉末，乳白色，牌号为LUVOSINT X92A，粉体粒径d50为50μm，熔点为160℃，维卡软化点为90℃。
具体包括以下步骤：
S1、将TPU粉末加入激光选区烧结(SLS)设备打印成形。SLS的加工工艺参数为：CO2激光功率40W，激光扫描速率为3m/s，层厚为0.15mm，粉床表面加热温度为90℃。之后将打印完成的TPU鞋中底从SLS设备取出后，进行喷砂处理，去除表面浮粉。经测试，未经溶剂处理的40码晶格中底，平均重量为170g，按照HG/T 2871-2008A测试中底的弯曲性能，平均耐折弯次数为14000次，最大不超过25000次。
S2、制备第一表面处理液和第二表面处理液，选取N，N-二甲基甲酰胺作为第一溶剂即良溶剂，选取乙酸丁酯作为第二溶剂即劣溶剂，二者按体积比40:60配成第一表面处理液。选取异丙醇作为第二表面处理液。
S3、将待处理鞋中底通过专用夹具安装在机械臂上，浸入第一表面处理液中并维持上下运动20s后，升离液面，启动机械臂的高速旋转功能，通过离心力去除制品上的溶剂，转速120转/min。
S4、将待处理物体升到液面以上，并去除待处理物体上的溶剂，得到第一表面处理液处理完成的鞋中底。
之后将部分经第一表面处理液处理完成的鞋中底，经过机械臂浸入到第二表面处理液中，维持上下运动10s后，升离液面，启动机械臂的高速旋转功能，通过离心力去除制品上的溶剂，转速120转/min。
S5、将经第一表面处理液完成的鞋中底和经第一和第二表面处理液完成的鞋中底进行溶剂挥发脱除：40℃条件下4h,再60℃条件下4h。仅经S4处理的鞋中底呈白色亮光，经S4和S5处理的鞋中底呈白色哑光。
之后对处理后的产品进行性能测试，得到溶剂处理完成后的40码晶格中底，平均重量为168g，按照HG/T 2871-2008A测试中底的弯曲性能，平均耐折弯次数平均达到82000次以上，最大达到95000次。
实施例3
本实施例提供一种热塑性聚氨酯弹性体TPU晶格状鞋中底的溶剂表面处理方法，原料为TPU粉末，乳白色，牌号为WANHUA 95A，万华化学公司生产，粉体粒径d50为60μm，熔点为165℃，维卡软化点为105℃。
S1、将TPU粉末加入激光选区烧结(SLS)设备打印成形，SLS的加工工艺参数为：CO2激光功率为45W，激光扫描速率为5m/s，层厚为0.12mm,粉床表面加热温度为105℃。之后将打印完成的TPU鞋中底从SLS设备取出后，进行喷砂处理，去除表面浮粉。
经测试，未经溶剂处理的40码晶格中底，平均重量为146g，上表面粗糙度Ra为18.6μm；下表面粗糙度Ra为45.2μm；按照HG/T 2871-2008A测试中底的弯曲性能，平均耐折弯次数12500次，最大不超过22000次。
S2、制备第一表面处理液和第二表面处理液，第一表面处理液的配比N－甲基吡络烷酮20％、甲乙酮25％、乙酸乙酯55％；第二表面处理液为异丙醇。
S3、将待处理鞋中底通过专用夹具安装在机械臂上，浸入第一表面处理液中并维持上下运动15s后，升离液面，启动机械臂的高速旋转功能，通过离心力去除制品上的溶剂，转速100转/min，得到第一表面处理液处理完成的产品。
S4、将待处理物体升到液面以上，并去除待处理物体上的溶剂，得到第一表面处理液处理完成的鞋中底。
选取部分经第一表面处理液处理完成的鞋中底，经过机械臂浸入到第二表面处理液中，维持上下运动10s后，升离液面，启动机械臂的高速旋转功能，通过离心力去除制品上的溶剂，转速100转/min。
S5、将经第一表面处理液完成的鞋中底和部分经第一表面处理液和第二表面处理液完成的鞋中底进行溶剂挥发脱除：40℃条件下4h,再60℃条件下4h。仅经第一表面处理液处理的鞋中底呈白色亮光，经第一表面处理液和第二表面处理液处理的鞋中底呈白色哑光。
溶剂处理完成后的40码晶格中底，平均重量为143g，上表面粗糙度Ra为5.6μm；下表面粗糙度Ra为15.2μm；按照HG/T 2871-2008A测试中底的弯曲性能，平均耐折弯次数平均为65000次，最大达到为76000次。
实施例4
本实施例提供一种热塑性聚酰胺弹性体制品的溶剂表面处理方法。原料为TPAE粉末，乳白色，牌号PEBA，德国EVONIK公司生产，粉体粒径d50为50μm，熔点为150℃。
S1、将PEBA粉末加入激光选区烧结(SLS)设备打印成形，测试样品为常规拉伸试样。SLS的加工工艺为：CO2激光功率为45W，激光扫描速率为3m/s，层厚为0.12mm,粉床表面加热温度为100℃。试样冷却后去除表面浮粉，测试力学性能和表面粗糙度：x-方向拉伸强度为8.4MPa；z-方向拉伸强度为7.2MPa；x-方向断裂伸长率为150％；z-方向断裂伸长率为70％；上表面粗糙度Ra为15μm；下表面粗糙度Ra为36μm。
S2、制备第一表面处理液，以N，N-二甲基甲酰胺、六氟异丙醇作为良溶剂，丁酮作为劣溶剂，三者按30:10:60配成第一表面处理液。
S3、将上述打印样条浸入第一表面处理液中30s。
S4、去除待处理物体上的溶剂。
S5、取出自然干燥2h,再70℃下通风干燥2h。
测试经溶剂处理后试样的力学性能和表面粗糙度：x-方向拉伸强度为8.5MPa；z-方向拉伸强度为7.6MPa；x-方向断裂伸长率为220％；z-方向断裂伸长率为130％；上表面粗糙度Ra为5.2μm；下表面粗糙度Ra为9.5μm；由处理前后数据对比可以发现断裂伸长率和表面粗糙度有明显改善。
实施例5
本实施例提供一种热塑性聚酯弹性体制品的溶剂表面处理方法，原料为TPEE粉末，乳白色，牌号TPE 410，美国ALM公司生产，粉体粒径d50为70μm，熔点为135℃。
S1、将TPE 410粉末加入激光选区烧结(SLS)设备打印成形，测试样品为常规拉伸试样。SLS的加工工艺为：CO2激光功率为45W，激光扫描速率为6m/s，层厚为0.12mm,粉床表面加热温度为90℃。试样冷却后去除表面浮粉，测试力学性能和表面粗糙度：x-方向拉伸强度为6.4MPa；z-方向拉伸强度为5.2MPa；x-方向断裂伸长率为650％；z-方向断裂伸长率为470％；上表面粗糙度Ra为16.5μm；下表面粗糙度Ra为42.5μm；
S2、制备第一表面处理液，以N，N-二甲基甲酰胺作为良溶剂，乙酸丁酯作为劣溶剂，二者按30:70配成第一表面处理液。
S3、将上述打印样条浸入第一表面处理液中30s。
S4、去除待处理物体上的溶剂。
S5、取出自然干燥2h,再70℃下通风干燥2h。
测试经溶剂处理后试样的力学性能和表面粗糙度：x-方向拉伸强度7.0MPa；z-方向拉伸强度为6.4MPa；x-方向断裂伸长率为750％；z-方向断裂伸长率为600％；上表面粗糙度Ra为6.5μm；下表面粗糙度Ra为12.8μm；由表面处理前后数据对比可以发现断裂伸长率和表面粗糙度有明显改善。
本发明的方法尤其适合于粉末床熔融制造的晶格状结构的热塑性弹性体制品。晶格结构是由杆或面的晶胞组成的连续单元，其基本特征的比表面积大，体积/重量占空比低。表面质量不仅影响感官和质感，还影响制品的性能。以TPU鞋中底为例：从数据看，粉末床熔融成型TPU材料的各项力学性能指标是完全可以满足鞋中底的要求，但是，打印成晶格状的鞋中底后，由于晶格结构的表面占比很大，表面缺陷如致密度不高或裂纹，使其耐折弯性不到2万次就发生撕裂，不能满足鞋中底的技术标准。本发明的目的还在于在降低表面粗糙度的同时，可以减少表面缺陷，提高制品的性能，特别是提高晶格状制品的抗撕裂性。
以上所述的实施例仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。
Claims (7)
1.一种粉末床熔融热塑性弹性体的表面处理方法，其特征在于：其包括以下步骤：
S1、利用粉末床熔融成型制备热塑性弹性体，并去除热塑性弹性体表面的残留粉末，得到待处理物体；
S2、制备表面处理液，表面处理液包括第一表面处理液和第二表面处理液，具体包括以下步骤：
S21、制备第一溶剂与第二溶剂，所述第一溶剂为良溶剂，所述第二溶剂为劣溶剂；良溶剂指当上述热塑性弹性体放置于此种溶剂中时，经过一段时间后，塑性弹性体产生溶解或明显的质量损失，溶剂与塑性弹性体形成一定浓度的聚合物溶液；劣溶剂指当上述热塑性弹性体放置于此种溶剂中时，经过一段时间后，聚合物保持原状或轻微溶胀；
S22、配备第一表面处理液，所述第一表面处理液为第一溶剂与第二溶剂的混合溶剂，其中第二溶剂的体积比为5%-70%，第一表面处理液的粘度为5-50cps，配备完成后将第一表面处理液盛入容器中；
配备第二表面处理液，所述第二表面处理液为第二溶剂；
所述第二表面处理液的粘度与沸点均低于所述第一表面处理液的粘度和沸点；
S3、将待处理物体浸入盛有第一表面处理液的容器中，浸泡时间为10-40s，并使待处理物体在第一表面处理液中进行上下运动5-60s；如所述待处理物体为晶格状物体，步骤S3中溶剂渗入物体表面深度小于0.1mm；
S4、将待处理物体升到液面以上，并去除待处理物体上的溶剂，得到第一处理物体；
将第一处理物体浸入第二表面处理液中并在第二表面处理液中进行上下运动，时间为5-60s，得到第二处理物体；
S5、将第二处理物体进行溶剂挥发处理，所述溶剂挥发处理包括第一处理阶段以及第二处理阶段，所述第一处理阶段的处理温度为t1，t1为20-40℃，时间为1-24H，所述第二处理阶段的处理温度为t2，℃，时间为1-4H；经第一表面处理液和第二表面处理液处理的第二处理物体呈白色哑光；
处理后的物体能够在降低表面粗糙度的同时，减少表面缺陷，提高物体的性能。
2.根据权利要求1所述的粉末床熔融热塑性弹性体的表面处理方法，其特征在于：所述第一溶剂为N，N－二甲基甲酰胺、四氢呋喃、N－甲基吡络烷酮、二甲基亚砜、砒啶、环己酮、甲基乙基酮、苯甲醇、二氧六环、六氟乙烷、六氟异丙醇、苯酚、邻甲酚、邻氯苯酚、甲酸或三氟乙酸中的一种或多种；
所述第二溶剂为水、乙醇、丙醇、异丙醇、丁醇、异丁醇、乙二醇、丙二醇、甲基异丁基甲醇、戊醇、环己醇、丙酮、乙酸甲酯、乙酸乙酯、乙酸异丙酯、乙酸丁酯、乙酸戊酯、丙二醇甲醚乙酸酯、异丁酸异丁酯、羟乙基乙醚、丙二醇单丁基醚、丙二醇单丙基醚、氯仿、四氯化碳、三氯乙烷或溶剂油中的一种或多种。
3.根据权利要求1所述的粉末床熔融热塑性弹性体的表面处理方法，其特征在于：步骤S22中第二溶剂的体积比为15%-40%。
4.根据权利要求1所述的粉末床熔融热塑性弹性体的表面处理方法，其特征在于：将第一处理物体浸入第二表面处理液的浸泡时间为10-30s。
5.根据权利要求1所述的粉末床熔融热塑性弹性体的表面处理方法，其特征在于：借助于机械臂带动所述待处理物体进行上下运动及水平移动。
6.根据权利要求1所述的粉末床熔融热塑性弹性体的表面处理方法，其特征在于：步骤S4中借助于机械臂的高速旋转，利用离心力去除待处理物体上的溶剂。
7.根据权利要求1所述的粉末床熔融热塑性弹性体的表面处理方法，其特征在于：所述第一表面处理液的粘度为5-25cps。
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