一種3d打印金屬pa-12復(fù)合材料及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ]本發(fā)明屬于3D打印技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及一種3D打印金屬PA-12復(fù)合材料及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]3D打印又稱為快速成型技術(shù)，也稱為增材制造技術(shù)，是一種不需要傳統(tǒng)刀具、夾具和機(jī)床，而是以數(shù)字模型文件為基礎(chǔ)，使用金屬粉末或塑料等具有勃合性的材料逐層打印來(lái)制造任意形狀物品的技術(shù)。3D打印機(jī)可以制造的物品很多，如飛機(jī)、手槍，再如食物、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。
[0003]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。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)一步提尚。
[0004]因此，有必要對(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。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]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3D打印金屬PA-12復(fù)合材料及其制備方法，通過(guò)對(duì)PA-12尼龍材料的改進(jìn)，使得打印出來(lái)的物品具有金屬質(zhì)感，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。
[0006]為達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案:
[0007]—種3D打印金屬PA-12復(fù)合材料，由下述重量份的原料制得:鋁粉270-320份，PA-12尼龍材料130-170份，偶聯(lián)劑3-10份，分散劑10-20份，潤(rùn)滑劑5_10份，增韌劑20-30份。
[0008]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:鋁粉300份，PA-12尼龍材料150份，偶聯(lián)劑5份，分散劑15份，潤(rùn)滑劑8份，增韌劑25份。
[0009]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:
[0010]步驟1:準(zhǔn)備鋁粉、PA-12尼龍材料、偶聯(lián)劑、分散劑、潤(rùn)滑劑和增韌劑材料，將各原料烘干備用，使各原料含水率小于0.05% ;
[0011]步驟2:按照重量份稱量鋁粉270-320份，PA-12尼龍材料130-170份，偶聯(lián)劑3-10份，分散劑10-20份，潤(rùn)滑劑5-10份，增韌劑20-30份；
[0012]步驟3:將步驟2稱量的鋁粉加入行星式球磨機(jī)，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稱重的分散劑、潤(rùn)滑劑繼續(xù)混合10分鐘，最后加入步驟2稱量的PA-12 尼龍材料 、增韌劑繼續(xù)混合 120 分鐘 ，溫度保持在 25°C ；
[0013]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)145°C，二區(qū)150°C，三區(qū)160°C，四區(qū)165°C，五區(qū)170°C，六區(qū)175°C，七區(qū)175°C，八區(qū)175°C，九區(qū)175°C，機(jī)頭溫度180°C;
[0014]步驟5:將步驟4得到的粒子與PA-12尼龍材料按1:1的質(zhì)量比混合，用雙螺桿擠出機(jī)進(jìn)行擠出加工成直徑為1.75士0.05mm的細(xì)絲，雙螺桿擠出機(jī)螺桿直徑15mm，長(zhǎng)徑比48:1，擠出溫度依次設(shè)定為一區(qū)145°C，二區(qū)150°C，三區(qū)160°C，四區(qū)165°C，五區(qū)170°C，六區(qū)175°C，七區(qū)175°C，八區(qū)175°C，九區(qū)175°C，機(jī)頭溫度180°C ；
[0015]步驟6:細(xì)絲經(jīng)水冷，風(fēng)干，繞盤。
[0016]進(jìn)一步，作為優(yōu)選，在步驟I中，鋁粉的目數(shù)為800目。
[0017]進(jìn)一步，作為優(yōu)選，在步驟2中，按重量份稱量鋁粉300份，PA-12尼龍材料150份，偶聯(lián)劑5份，分散劑15份，潤(rùn)滑劑8份，增韌劑25份。
[0018]進(jìn)一步，在步驟5中，采用單螺桿擠出機(jī)雙螺桿擠出機(jī)進(jìn)行擠出加工。
[0019]本發(fā)明的有益效果為:
[0020]1、本發(fā)明的3D打印金屬PA-12復(fù)合材料，通過(guò)在PA-12尼龍材料中加入金屬材料鋁粉，并加入偶聯(lián)劑、分散劑、潤(rùn)滑劑和增韌劑進(jìn)行合理配比，使3D打印出來(lái)的物品具有金屬質(zhì)感，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。[0021 ] 2、本發(fā)明的復(fù)合材料在制備時(shí)，各步驟是針對(duì)3D打印金屬PA-12復(fù)合材料進(jìn)行優(yōu)化的，所制作的復(fù)合材料是在采用鋁粉對(duì)PA-12尼龍材料進(jìn)行配比后，針對(duì)3D打印金屬PA-12復(fù)合材料加工的工藝中的溫度、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)的整體配合改進(jìn)得到的具有金屬質(zhì)感、低收縮率和高強(qiáng)度3D打印金屬PA-12復(fù)合材料。
【具體實(shí)施方式】
[0022]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。基于本發(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。
[0023]實(shí)施例1
[0024]一種3D打印金屬PA-12復(fù)合材料，由下述重量份的原料制得:鋁粉270份，PA-12尼龍材料130份，偶聯(lián)劑3份，分散劑10份，潤(rùn)滑劑5份，增韌劑20份;其具體的制備方法步驟為:
[0025]步驟1:準(zhǔn)備鋁粉、PA-12尼龍材料、偶聯(lián)劑、分散劑、潤(rùn)滑劑和增韌劑材料，將各原料烘干備用，使各原料含水率小于0.05% ;
[0026]步驟2:按照重量份稱量鋁粉270份，PA-12尼龍材料130份，偶聯(lián)劑3份，分散劑10份，潤(rùn)滑劑5份，增韌劑20份；
[0027]步驟3:將步驟2稱量的鋁粉加入行星式球磨機(jī)，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稱重的分散劑、潤(rùn)滑劑繼續(xù)混合10分鐘，最后加入步驟2稱量的PA-12 尼龍材料 、增韌劑繼續(xù)混合 120 分鐘 ，溫度保持在 25°C ；
[0028]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)145°C，二區(qū)150°C，三區(qū)160°C，四區(qū)165°C，五區(qū)170°C，六區(qū)175°C，七區(qū)175°C，八區(qū)175°C，九區(qū)175°C，機(jī)頭溫度180°C;
[0029]步驟5:將步驟4得到的粒子與PA-12尼龍材料按1:1的質(zhì)量比混合，用雙螺桿擠出機(jī)進(jìn)行擠出加工成直徑為1.75士0.05mm的細(xì)絲，雙螺桿擠出機(jī)螺桿直徑15mm，長(zhǎng)徑比48:1，擠出溫度依次設(shè)定為一區(qū)145°C，二區(qū)150°C，三區(qū)160°C，四區(qū)165°C，五區(qū)170°C，六區(qū)175°C，七區(qū)175°C，八區(qū)175°C，九區(qū)175°C，機(jī)頭溫度180°C ；
[0030]步驟6:細(xì)絲經(jīng)水冷，風(fēng)干，繞盤。
[0031]實(shí)施例2
[0032]一種3D打印金屬PA-12復(fù)合材料，由下述重量份的原料制得:招粉320份，PA-12尼龍材料170份，偶聯(lián)劑10份，分散劑20份，潤(rùn)滑劑10份，增韌劑30份