專利名稱：用于激光燒結(jié)快速成型制品的尼龍粉末材料的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于用激光束加工零件類，涉及一種用于激光燒結(jié)快速成型制品的尼龍粉末材料，用來快速制造新產(chǎn)品模型，為實(shí)現(xiàn)新產(chǎn)品開發(fā)的柔性生產(chǎn)提供新材料。
背景技術(shù)：
當(dāng)前，工業(yè)產(chǎn)品的國際市場競爭日趨激烈，為了提高企業(yè)的競爭能力，新產(chǎn)品的開發(fā)速度至關(guān)重要。在新產(chǎn)品的研究、開發(fā)階段，科研人員使用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)方法雖然加快了產(chǎn)品設(shè)計(jì)的速度，但是只能借助設(shè)計(jì)圖紙和計(jì)算機(jī)模擬，一般地對產(chǎn)品設(shè)計(jì)進(jìn)行評估，不能對產(chǎn)品設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)合理性、工藝可行性、最終效果做出直接的、準(zhǔn)確的評價(jià)。解決問題的辦法只有通過制造產(chǎn)品模型(制品)，對其實(shí)物進(jìn)行外觀、尺寸精度檢驗(yàn)、材料性能測試、功能參數(shù)實(shí)驗(yàn)，方可評價(jià)新產(chǎn)品的市場競爭能力。傳統(tǒng)的模型制造方式采用壓制、機(jī)械加工等工藝，需要特殊的模具、工具，制造周期長，成本高。對形狀復(fù)雜的零件尤其困難，大大地降低了產(chǎn)品推向市場的速度，降低了企業(yè)的市場競爭能力。
激光燒結(jié)快速成型技術(shù)是90年代發(fā)展起來的一項(xiàng)高新技術(shù)，它集成了現(xiàn)代數(shù)控技術(shù)、CAD/CAM技術(shù)、激光技術(shù)及新材料等領(lǐng)域的新成果。具體地說，激光燒結(jié)快速成型技術(shù)主要由以下步驟組成(1)在計(jì)算機(jī)機(jī)中建立制品的三維實(shí)體CAD模型，然后用分層軟件進(jìn)行切片處理，得到每一加工層面的信息，并將其轉(zhuǎn)化為電信號(hào)控制激光掃描系統(tǒng)工作；(2)在成型工作平臺(tái)上鋪設(shè)一層致密均勻的成型粉末材料，激光束在計(jì)算機(jī)控制下根據(jù)切片層面信息對成型粉末材料進(jìn)行掃描燒結(jié)，被激光束照射的粉末熔化并在隨后的冷卻進(jìn)程中粘接在一起，完成第一個(gè)層面的加工；(3)逐層鋪粉，逐層掃描燒結(jié)，采用上述疊加成形法，最后制造出三維實(shí)體零件。采用激光燒結(jié)快速成型方法，成功解決了計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)中三維造型的“看得見、模不著”的問題，快速制造出新產(chǎn)品的實(shí)物模型(制品)。供設(shè)計(jì)者直接進(jìn)行產(chǎn)品設(shè)計(jì)驗(yàn)證、性能試驗(yàn)，從而快速經(jīng)濟(jì)地進(jìn)行設(shè)計(jì)評價(jià)、修改、完善，縮短了新產(chǎn)品開發(fā)周期。
目前用于激光燒結(jié)快速成型新產(chǎn)品模型(制品)的成型粉末有聚苯乙稀PS、ABS，利用這兩種粉末材料制造的原型制品強(qiáng)度低韌性較差，容易破損，不能直接用于產(chǎn)品裝配、干涉檢驗(yàn)及性能測試，必須經(jīng)過浸樹脂后處理結(jié)合熱烘固化，提高其強(qiáng)韌性后方可使用，工藝復(fù)雜，制造成本較高。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的就是為了克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，提供一種用于激光燒結(jié)快速成型制品的尼龍粉末材料，它具有制備工藝簡便，產(chǎn)品燒結(jié)成型性能優(yōu)良，成型制品的強(qiáng)度高、韌性好，產(chǎn)品成本低等優(yōu)點(diǎn)。特別適用于新產(chǎn)品模型的快速制造。
本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)的一種用于激光燒結(jié)快速成型制品的尼龍粉末材料，其組分是在有機(jī)粒料制成的尼龍粉中添加表面活性劑、增容劑、光吸收劑、降粘劑、成核劑以及有機(jī)填料；其含量為每一千克尼龍粉中添加表面活性劑1-10克、增容劑5-200克、光吸收劑0.1-5克、降粘劑0.5-30克，成核劑1-20克、有機(jī)填料5-100克。其制備工藝步驟為(1)尼龍粉的制備將尼龍粉料在冷凍設(shè)備中冷卻到-60℃--150℃，進(jìn)行粉碎加工、篩分，制得尼龍粉；(2)表面處理將上述尼龍粉放入高速混合機(jī)中，添加霧狀、溶于有機(jī)溶劑的表面活性劑和光吸收劑，高速攪拌均勻后，烘干，制得基料；(3)改性在表面處理后的基料中添加增容劑、降粘劑、成核劑、有機(jī)填料，在高速混合機(jī)中混合均勻；(4)篩分將上述已改性的粉料在震動(dòng)篩中篩分，得到所需粒度的尼龍粉末材料。
所述的制備尼龍粉的有機(jī)粒料為聚酰胺類塑料，尼龍6、尼龍66、尼龍1010、尼龍11、尼龍12。
所述的表面活性劑為具有分散作用的表面活性劑，十二烷基苯磺酸鈉、甲撐二異丙基苯磺酸鈉。
所述的增容劑為接枝或嵌段共聚物，PP-g-MAH、PE-g-MAH、EVA、氯磺化聚丙烯。
所述的光吸收劑為二苯甲酮類、苯并三唑類、受阻胺類和紫外線猝滅劑，光穩(wěn)定劑2002、UV327。
所述的降粘劑為無機(jī)填料，碳酸鈣、滑石粉、白碳黑、玻璃球。
所述的成核劑為納米粒子，納米二氧化硅、納米氧化鋁。
所述的有機(jī)填料為粉狀PP、PE、PS、PMMA。
本發(fā)明與可用于激光燒結(jié)快速成型制品的粉末材料如聚苯乙烯(PS)、ABS相比，由于主要成份為尼龍粉，且經(jīng)過表面處理和改性工藝，使其具有良好的激光燒結(jié)性能，制品無需經(jīng)過浸樹脂后處理和熱烘固化，即可獲得強(qiáng)度高，韌性好的成型零件，可直接用于對實(shí)體模型進(jìn)行強(qiáng)度、性能的檢驗(yàn)，驗(yàn)證產(chǎn)品設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)的合理性、制造工藝的可行性、造型的美觀性，及時(shí)修改、完善產(chǎn)品設(shè)計(jì)，以響應(yīng)市場的需要，從而大大縮短新產(chǎn)品的開發(fā)周期，降低研制成本，實(shí)現(xiàn)柔性生產(chǎn)，使企業(yè)具備更強(qiáng)的競爭能力。
具體實(shí)施例方式
實(shí)施例1(1)取1千克尼龍12粒料在冷凍設(shè)備中冷卻到-60℃--150℃，進(jìn)行粉碎、篩分，制得尼龍粉；(2)將上述尼龍粉在高速混合機(jī)中，利用噴霧設(shè)備添加表面活性劑十二烷基苯磺酸鈉1克、光吸收劑光穩(wěn)定劑2002，0.1克，經(jīng)高速攪拌均勻后在真空烘箱中烘干，制得基料；(3)在上述基料中添加增容劑PP-g-MAH5克、降粘劑白碳黑0.5克、成核劑納米二氧化硅1克、填料PP粉5克，在高速混合機(jī)中混合均勻，經(jīng)篩分制得尼龍粉末材料。
實(shí)施例2(以下詳細(xì)工藝步驟同實(shí)施例1)
(1)取1千克尼龍6粒料，冷凍、粉碎、篩分；(2)添加表面活性劑甲撐二異丙基苯磺酸鈉10克，光吸收劑UV327，5克，攪拌、烘干；(3)添加增容劑PE-g-MAH 200克、降粘劑碳酸鈣30克、成核劑納米氧化鋁20克、填料；PE粉100克，混合、篩分。
實(shí)施例3(1)取1千克尼龍1010粒料，冷凍、粉碎、篩分；(2)添加表面活性劑二烷基磺酸鈉2克，光吸收劑光穩(wěn)定劑2002，2克，攪拌、烘干；(3)添加增容劑PP-g-MAH 60克、降粘劑白碳黑20克、成核劑納米二氧化硅3克、填料PP粉20克，混合、篩分。
實(shí)施例4(1)取1千克尼龍9粒料，冷凍、粉碎、篩分；(2)添加表面活性劑二烷基磺酸鈉5克，光吸收劑光穩(wěn)定劑2002，3克，攪拌、烘干；(3)添加增容劑氯磺化聚丙烯100克、降粘劑玻璃球10克、成核劑納米二氧化硅10克、填料PMMA粉50克，混合、篩分。
實(shí)施例5(1)取1千克尼龍66粒料，冷凍、粉碎、篩分；(2)添加表面活性劑甲撐二異丙基苯磺酸鈉3克，光吸收劑UV327，2克，攪拌、烘干；(3)添加增容劑EVA80克、降粘劑滑石粉20克、成核劑納米二氧化硅3克、填料PP粉20克，混合、篩分。
實(shí)施例6(1)取1千克尼龍11粒料，冷凍、粉碎、篩分；(2)添加表面活性劑十二烷基苯磺酸鈉2克，光吸收劑光穩(wěn)定劑2002，2克，攪拌、烘干；(3)添加增容劑PP-g-MAH60克、降粘劑白碳黑30克、成核劑納米二氧化硅3克、填料PP粉20克，混合、篩分。
權(quán)利要求
1.一種用于激光燒結(jié)快速成型制品的尼龍粉末材料，其特征在于所述的粉末材料，其組分是在有機(jī)粒料制成的尼龍粉中添加表面活性劑、增容劑、光吸收劑、降粘劑、成核劑、有機(jī)填料，其含量為每一千克尼龍粉中添加表面活性劑1-10克，增容劑5-200克、克吸收劑0.1-5克、降粘劑0.5-30克、成核劑1-20克、有機(jī)填料5-100克，其制備工藝步驟為(1)尼龍粉的制備將尼龍粉料在冷凍設(shè)備中冷卻到-60℃--150℃，進(jìn)行粉碎、篩分，制得尼龍粉；(2)表面處理將上述尼龍粉放入高速混合機(jī)中，按上述含量比例添加霧狀、溶于有機(jī)溶劑的表面活性劑和光吸收劑，攪拌均勻后烘干，制得基料；(3)改性在表面處理后的基料中按上述含量比例添加增容劑、降粘劑、成核劑、有機(jī)填料，在高速混合機(jī)中混合均勻；(4)篩分將上述已改性的粉料在機(jī)械震動(dòng)篩中篩分，得到所需粒度的尼龍粉末材料。
2.按照權(quán)利要求1所述的尼龍粉末材料，其特征在于所述的制備尼龍粉的有機(jī)粒料為聚酰胺類塑料尼龍6、尼龍66、尼龍1010、尼龍11、尼龍12；所述的表面活性劑為具有分散作用的表面活性劑十二烷基苯磺酸鈉、甲撐二異丙基苯磺酸鈉；所述的增容劑為接枝或嵌段共聚物PP-g-MAH、PE-g-MAH、EVA、氯磺化聚丙烯；所述的光吸收劑為二苯甲酮類、苯并三唑類、受阻胺類和紫外線猝滅劑光穩(wěn)定劑2002、UV32所述的降粘劑為無機(jī)填料碳酸鈣、滑石粉、白碳黑、玻璃球；所述的成核劑為納米粒子納米二氧化硅、納米氧化鋁；所述的有機(jī)填料為粉狀PP、PE、PS、PMMA。
3.按照權(quán)利要求1或2所述的尼龍粉末材料，其特征在于所述的制備尼龍粉的有機(jī)粒料為尼龍12，含量為1000克，添加劑及含量為表面活性劑為十二烷基苯磺酸鈉2克，增容劑為PP-g-MAH 60克，光吸收劑為光穩(wěn)定劑2002、2克，降粘劑為白碳黑20克，成核劑為納米二氧化硅3克，有機(jī)填料為PP粉20克。
全文摘要
本發(fā)明:用于激光燒結(jié)快速成型制品的尼龍粉末材料,屬于激光束加工零件的技術(shù)領(lǐng)域。目前用于激光燒結(jié)快速成型產(chǎn)品模型(制品)的成型粉末材料有PS、ABS,利用這兩種粉末制造的原型制品強(qiáng)度低、韌性差,容易破損,產(chǎn)品必須經(jīng)過浸樹脂后處理、熱烘固化,存在工藝復(fù)雜,制造成本較高的缺點(diǎn)。本發(fā)明采用化學(xué)合成方法結(jié)合表面處理、改性工藝,制成的尼龍粉末材料,具有制造工藝方便,燒結(jié)性能優(yōu)良,成型制品(模型)的強(qiáng)度高、韌性好,產(chǎn)品成本低等優(yōu)點(diǎn),特別適用于新產(chǎn)品模型的快速制造。
文檔編號(hào)C08L33/24GK1379061SQ0211036
公開日2002年11月13日 申請日期2002年4月26日 優(yōu)先權(quán)日2002年4月26日
發(fā)明者程軍, 白培康, 李迎春, 覺驚知, 劉斌 申請人:北京北方恒利科技發(fā)展有限公司