本發(fā)明屬于sls3d打印
技術(shù)領(lǐng)域：
，尤其是涉及一種選擇性激光燒結(jié)3d打印用pa-12木塑復(fù)合材料粉末及其制備方法。
背景技術(shù)：
：選擇性激光燒結(jié)(selectivelasersintering，簡(jiǎn)稱sls)快速成型技術(shù)是利用粉末材料在激光照射下燒結(jié)的原理，在計(jì)算機(jī)控制下層層堆積成型。利用該技術(shù)幾乎可以成型任意幾何形狀的制件，包括工業(yè)生產(chǎn)中所需要的各種復(fù)雜形狀的模具等；該技術(shù)可應(yīng)用的材料范圍非常寬，包括高分子、陶瓷、金屬及各種復(fù)合材料等。3d打印機(jī)可以制造的物品很多，如飛機(jī)、手槍?zhuān)偃缡澄?、人體器官、兒童玩具等。3d打印技術(shù)是最近20年來(lái)世界制造
技術(shù)領(lǐng)域：
的一次重大突破，是機(jī)械工程、計(jì)算機(jī)技術(shù)、數(shù)控技術(shù)、材料科學(xué)等多學(xué)科技術(shù)的集成。其中，3d打印技術(shù)中最難最核心的技術(shù)是打印材料的開(kāi)發(fā)，因此開(kāi)發(fā)更為多樣多功能的3d打印材料成為未來(lái)研究與應(yīng)用的熱點(diǎn)與關(guān)鍵。目前的3d打印材料多使用純塑料，塑料感強(qiáng)，親和性差。其中，在尼龍材料中，由于pa-12具有極低的吸濕率、優(yōu)良的機(jī)械強(qiáng)度、耐磨、減摩及良好的耐腐性能及加工性等，在3d打印新產(chǎn)品的研制開(kāi)發(fā)、模具制造、小批量產(chǎn)品的生產(chǎn)等方面具有廣闊前景。現(xiàn)有的相關(guān)pa-12材料的3d打印技術(shù)主要是基于選擇性激光燒結(jié)方面，選擇性激光燒結(jié)技術(shù)(sls)是采用紅外激光燒結(jié)粉末材料成型的一種快速成型技術(shù)。該技術(shù)可將固體粉末材料直接成型為三維實(shí)體零件，不受成型零件形狀復(fù)雜程度的限制，不需任何工裝模具。在新產(chǎn)品的研制開(kāi)發(fā)、模具制造、小批量產(chǎn)品的生產(chǎn)等方面均有廣闊前景，國(guó)外已有大量的應(yīng)用實(shí)例。然而，由于pa-12的收縮率較大，成型過(guò)程中易產(chǎn)生翹曲變形；對(duì)于性能要求高的功能件，pa-12在強(qiáng)度、模量、熱變形溫度等方面還有待于進(jìn)一步提高。因此，有必要提供對(duì)現(xiàn)有的pa-12復(fù)合材料進(jìn)行進(jìn)一步的改進(jìn)，以解決上述問(wèn)題。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：針對(duì)以上技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)了一種選擇性激光燒結(jié)3d打印用pa-12木塑復(fù)合材料粉末及其制備方法，通過(guò)對(duì)pa-12尼龍材料的改進(jìn)，使得打印出來(lái)的物品具有低成本的優(yōu)勢(shì)，同時(shí)，有效的提高了材料的力學(xué)性能，降低了材料的收縮率，減小打印時(shí)產(chǎn)生的翹曲。為達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：一種選擇性激光燒結(jié)3d打印用pa-12木塑復(fù)合材料粉末，由下述重量份的原料制得：木粉250~350份，pa-12尼龍材料650~750份，偶聯(lián)劑2~5份，光吸收劑0~15份，流動(dòng)助劑0~10份，抗氧劑5~10份，黑色母0~20份。作為優(yōu)選，所述3d打印金屬pa-12復(fù)合材料的最佳組成為：木粉250份，pa-12尼龍材料750份，偶聯(lián)劑3份，流動(dòng)助劑5份，抗氧劑8份，黑色母20份。上述3d打印金屬pa-12復(fù)合材料的制備方法，包括以下具體步驟：步驟1：準(zhǔn)備木粉、pa-12尼龍材料、偶聯(lián)劑、光吸收劑、流動(dòng)助劑和抗氧劑，將各原料烘干備用，使各原料含水率小于0.05%；步驟2：按照重量份稱量木粉250~350份，pa-12尼龍材料650~750份，偶聯(lián)劑2~5份，光吸收劑0~15份，流動(dòng)助劑0~10份，抗氧劑5~10份，黑色母0~20份；步驟3：將步驟2稱量的木粉加入高混機(jī)，待溫度升至90℃，加入步驟2稱重的偶聯(lián)劑繼續(xù)混合10分鐘，之后加入步驟2稱量的pa-12尼龍材料、抗氧劑、黑色母繼續(xù)混合120分鐘，溫度保持在150℃；步驟4：將步驟3中得到的混合料用雙螺桿擠出機(jī)造粒，雙螺桿擠出機(jī)螺桿直徑為75mm，長(zhǎng)徑比45：1，擠出機(jī)溫度依次設(shè)定為：一區(qū)165~175℃，二區(qū)175~185℃，三區(qū)185~195℃，四區(qū)195~205℃，五區(qū)205~215℃，六區(qū)215~225℃，七區(qū)225~235℃，八區(qū)235~245℃，九區(qū)245~255℃，機(jī)頭溫度245~255℃；步驟5：用深冷粉碎的方法得到pa-12木塑復(fù)合材料粉末：首先將即粒料在液氮中低溫冷凍至-70℃以下，使之實(shí)現(xiàn)脆化易粉碎狀態(tài)，再將冷凍好的pa-12材料投入低溫粉碎機(jī)腔體內(nèi)，通過(guò)葉輪高速旋轉(zhuǎn)進(jìn)行粉碎加工；步驟6：將步驟5得到的pa-12木塑復(fù)合材料粉末由氣流篩分機(jī)進(jìn)行分級(jí)并收集，選擇粒度在200~400目范圍內(nèi)的pa-12粉末，將沒(méi)有達(dá)到細(xì)度要求的粗大物料返回料倉(cāng)繼續(xù)粉碎；本發(fā)明的有益效果為：1、本發(fā)明的選擇性激光燒結(jié)3d打印用pa-12木塑復(fù)合材料，通過(guò)在pa-12尼龍材料中加入木粉，并加入偶聯(lián)劑、流動(dòng)助劑、抗氧劑、黑色母進(jìn)行合理配比，使3d打印出來(lái)的制品具有低成本的優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)有效的提高了材料的力學(xué)性能，降低了材料的收縮率，減小打印時(shí)產(chǎn)生的翹曲。2、本發(fā)明的復(fù)合材料在制備時(shí)，各步驟是針對(duì)選擇性激光燒結(jié)3d打印用pa-12木塑復(fù)合材料進(jìn)行優(yōu)化的，所制作的復(fù)合材料是在采用木粉對(duì)pa-12尼龍材料進(jìn)行配比后，針對(duì)選擇性激光燒結(jié)3d打印用pa-12木塑復(fù)合材料加工中的溫度、材料目數(shù)、各材料添加次序以及雙螺桿擠出機(jī)的剪切作用對(duì)復(fù)合材料的進(jìn)一步混合作用等工藝參數(shù)的整體配合進(jìn)行改進(jìn)。得到的具有低成本、低收縮率和高強(qiáng)度的選擇性激光燒結(jié)3d打印用pa-12木塑復(fù)合材料。具體實(shí)施方式下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒(méi)有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。實(shí)施例1一種選擇性激光燒結(jié)3d打印用pa-12木塑復(fù)合材料，由下述重量份的原料制得：木粉250份，pa-12尼龍材料750份，偶聯(lián)劑3份，流動(dòng)助劑5份，抗氧劑8份，黑色母20份；其具體的制備方法步驟為：步驟1：準(zhǔn)備木粉、pa-12尼龍材料、流動(dòng)助劑、抗氧劑、黑色母，將各原料烘干備用，使各原料含水率小于0.05%；步驟2：按照重量份稱量木粉250份，pa-12尼龍材料250份，偶聯(lián)劑3，流動(dòng)助劑5份，抗氧劑8份，黑色母20份；步驟3：將步驟2稱量的木粉加入高混機(jī)，待溫度升至90℃，加入步驟2稱重的偶聯(lián)劑繼續(xù)混合10分鐘，之后加入步驟2稱量的pa-12尼龍材料、抗氧劑、黑色母繼續(xù)混合120分鐘，溫度保持在150℃；步驟4：將步驟3中得到的混合料用雙螺桿擠出機(jī)造粒，雙螺桿擠出機(jī)螺桿直徑為75mm，長(zhǎng)徑比45：1，擠出機(jī)溫度依次設(shè)定為：一區(qū)170℃，二區(qū)180℃，三區(qū)190℃，四區(qū)205℃，五區(qū)215℃，六區(qū)225℃，七區(qū)235℃，八區(qū)240℃，九區(qū)245℃，機(jī)頭溫度240℃；步驟5：用深冷粉碎的方法得到pa-12木塑復(fù)合材料粉末：首先將即粒料在液氮中低溫冷凍至-70℃以下，使之實(shí)現(xiàn)脆化易粉碎狀態(tài)，再將冷凍好的pa-12材料投入低溫粉碎機(jī)腔體內(nèi)，通過(guò)葉輪高速旋轉(zhuǎn)進(jìn)行粉碎加工；步驟6：將步驟5得到的pa-12木塑復(fù)合材料粉末由氣流篩分機(jī)進(jìn)行分級(jí)并收集，選擇粒度在200~400目范圍內(nèi)的pa-12粉末，將沒(méi)有達(dá)到細(xì)度要求的粗大物料返回料倉(cāng)繼續(xù)粉碎；實(shí)施例2一種選擇性激光燒結(jié)3d打印用pa-12木塑復(fù)合材料，由下述重量份的原料制得：木粉300份，pa-12尼龍材料700份，偶聯(lián)劑3份，流動(dòng)助劑5份，抗氧劑8份，黑色母20份；其具體的制備方法步驟為：步驟1：準(zhǔn)備木粉、pa-12尼龍材料、流動(dòng)助劑、抗氧劑、黑色母，將各原料烘干備用，使各原料含水率小于0.05%；步驟2：按照重量份稱量木粉250份，pa-12尼龍材料250份，偶聯(lián)劑3，流動(dòng)助劑5份，抗氧劑8份，黑色母20份；步驟3：將步驟2稱量的木粉加入高混機(jī)，待溫度升至90℃，加入步驟2稱重的偶聯(lián)劑繼續(xù)混合10分鐘，之后加入步驟2稱量的pa-12尼龍材料、抗氧劑、黑色母繼續(xù)混合120分鐘，溫度保持在150℃；步驟4：將步驟3中得到的混合料用雙螺桿擠出機(jī)造粒，雙螺桿擠出機(jī)螺桿直徑為75mm，長(zhǎng)徑比45：1，擠出機(jī)溫度依次設(shè)定為：一區(qū)170℃，二區(qū)180℃，三區(qū)190℃，四區(qū)205℃，五區(qū)215℃，六區(qū)225℃，七區(qū)235℃，八區(qū)240℃，九區(qū)245℃，機(jī)頭溫度240℃；步驟5：用深冷粉碎的方法得到pa-12木塑復(fù)合材料粉末：首先將即粒料在液氮中低溫冷凍至-70℃以下，使之實(shí)現(xiàn)脆化易粉碎狀態(tài)，再將冷凍好的pa-12材料投入低溫粉碎機(jī)腔體內(nèi)，通過(guò)葉輪高速旋轉(zhuǎn)進(jìn)行粉碎加工；步驟6：將步驟5得到的pa-12木塑復(fù)合材料粉末由氣流篩分機(jī)進(jìn)行分級(jí)并收集，選擇粒度在200~400目范圍內(nèi)的pa-12粉末，將沒(méi)有達(dá)到細(xì)度要求的粗大物料返回料倉(cāng)繼續(xù)粉碎；實(shí)施例3一種選擇性激光燒結(jié)3d打印用pa-12木塑復(fù)合材料，由下述重量份的原料制得：木粉330份，pa-12尼龍材料670份，偶聯(lián)劑3份，流動(dòng)助劑5份，抗氧劑8份，光吸收劑10份；其具體的制備方法步驟為：步驟1：準(zhǔn)備木粉、pa-12尼龍材料、流動(dòng)助劑、抗氧劑、光吸收劑，將各原料烘干備用，使各原料含水率小于0.05%；步驟2：按照重量份稱量木粉250份，pa-12尼龍材料250份，偶聯(lián)劑3，流動(dòng)助劑5份，抗氧劑8份，光吸收劑10份；步驟3：將步驟2稱量的木粉加入高混機(jī)，待溫度升至90℃，加入步驟2稱重的偶聯(lián)劑繼續(xù)混合10分鐘，之后加入步驟2稱量的pa-12尼龍材料、抗氧劑混合120分鐘，溫度保持在150℃；步驟4：將步驟3中得到的混合料用雙螺桿擠出機(jī)造粒，雙螺桿擠出機(jī)螺桿直徑為75mm，長(zhǎng)徑比45：1，擠出機(jī)溫度依次設(shè)定為：一區(qū)170℃，二區(qū)180℃，三區(qū)190℃，四區(qū)205℃，五區(qū)215℃，六區(qū)225℃，七區(qū)235℃，八區(qū)240℃，九區(qū)245℃，機(jī)頭溫度240℃；步驟5：用深冷粉碎的方法得到pa-12木塑復(fù)合材料粉末：首先將即粒料在液氮中低溫冷凍至-70℃以下，使之實(shí)現(xiàn)脆化易粉碎狀態(tài)，再將冷凍好的pa-12材料投入低溫粉碎機(jī)腔體內(nèi)，通過(guò)葉輪高速旋轉(zhuǎn)進(jìn)行粉碎加工；步驟6：將步驟5得到的pa-12木塑復(fù)合材料粉末由氣流篩分機(jī)進(jìn)行分級(jí)并收集，選擇粒度在200~400目范圍內(nèi)的pa-12粉末，將沒(méi)有達(dá)到細(xì)度要求的粗大物料返回料倉(cāng)繼續(xù)粉碎；步驟7：將步驟6得到的pa-12木塑復(fù)合材料粉末、光吸收劑投料入高混機(jī)中高速混合，即可到可用于選擇性激光燒結(jié)3d打印用pa-12木塑復(fù)合材料。在本實(shí)施例中進(jìn)一步對(duì)復(fù)合材料種的制備過(guò)程進(jìn)行優(yōu)化改進(jìn)，并在制備過(guò)程中對(duì)于其中的各工藝步驟和參數(shù)進(jìn)行創(chuàng)造性選擇，使其充分配比混合，因此，實(shí)施例3中制成的復(fù)合材料在性能上比有效的提高了材料的力學(xué)性能，降低了材料的收縮率，減小打印時(shí)產(chǎn)生的翹曲。效果分析抗彎曲強(qiáng)度（mpa）抗拉伸強(qiáng)度(mpa)常規(guī)pa124.721.9實(shí)施例18.721.9實(shí)施例212.226.2實(shí)施例318.524.0本發(fā)明的選擇性激光燒結(jié)3d打印用pa-12木塑復(fù)合材料，通過(guò)在pa-12尼龍材料中加入木粉，并加入流動(dòng)助劑、抗氧劑、光吸收劑進(jìn)行合理配比，使3d打印出來(lái)的物品具有低成本的特點(diǎn)，并有效的提高了材料的力學(xué)性能，降低了材料的收縮率，減小打印時(shí)產(chǎn)生的翹曲。同時(shí)，本發(fā)明的復(fù)合材料在制備時(shí)，各步驟是針對(duì)3d打印pa-12木塑復(fù)合材料進(jìn)行優(yōu)化的，所制作的復(fù)合材料是在采用木粉對(duì)pa-12尼龍材料進(jìn)行配比后，針對(duì)3d打印pa-12木塑復(fù)合材料加工工藝中的溫度、材料目數(shù)、各材料添加次序以及雙螺桿擠出機(jī)的剪切作用對(duì)復(fù)合材料的進(jìn)一步混合作用等工藝參數(shù)的整體配合進(jìn)行改進(jìn)，得到的具有低成本、高拉伸強(qiáng)度、高彎曲強(qiáng)度的選擇性激光燒結(jié)3d打印用pa-12木塑復(fù)合材料。最終，以上實(shí)施例僅用以說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)方案而非限制，盡管通過(guò)上述實(shí)施例已經(jīng)對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的描述，但本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，可以在形式上和細(xì)節(jié)上對(duì)其作出各種各樣的改變，而不偏離本發(fā)明權(quán)利要求書(shū)所限定的范圍。當(dāng)前第1頁(yè)12