一種用于sls的增韌材料及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及SLS增韌材料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種用于SLS的增韌材料及其制備方法。一種用于SLS的增韌材料，由以下質(zhì)量百分比的原料組成：尼龍樹脂95?98%，流動(dòng)助劑0.1?1%，抗氧劑0.3?1.5%，增韌改性材料0.5?4%，上述組分的混合總和百分比為100%，通過混合制備得到增韌材料，沖擊強(qiáng)度及斷裂伸長率有較大提升，能更多的滿足選擇性激光燒結(jié)成型件作為終端產(chǎn)品直接使用的性能要求，制備工藝簡(jiǎn)單，環(huán)保無污染。
【專利說明】
一種用于SLS的増韌材料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明涉及SLS增韌材料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種用于SLS的增韌材料及其制備方 法。
【背景技術(shù)】
[0002] 在選擇性激光燒結(jié)技術(shù)(SeleCtiveLaserSintering，簡(jiǎn)稱SLS)是目前一種被廣泛 應(yīng)用的快速成型技術(shù)，其成型工藝原理是：以數(shù)字模型文件為基礎(chǔ)，首先建立目標(biāo)零件的計(jì) 算機(jī)三維模型，然后用分層軟件將三維模型進(jìn)行切片處理，得到每一個(gè)加工層面的數(shù)據(jù)信 息，在計(jì)算機(jī)控制下，根據(jù)切片層面信息，利用激光束對(duì)可熱熔的粉末材料逐層掃描燒結(jié)， 最終完成目標(biāo)零件的加工制造。其核心是數(shù)字化、智能化制造與材料科學(xué)的結(jié)合。SLS技術(shù) 可應(yīng)用的材料范圍非常寬，包括聚合物、金屬及陶瓷等。
[0003]在選擇性激光燒結(jié)工藝中，粉末材料是影響制件性能的關(guān)鍵因素。由于聚合物材 料與金屬和陶瓷材料相比，具有成型溫度低、燒結(jié)功率小等優(yōu)點(diǎn)，從而成為目前應(yīng)用最多的 SLS材料。尼龍類樹脂材料是一種半結(jié)晶聚合物，具有良好的燒結(jié)性能及較低的熔融粘度， 能由SLS直接成型致密度較高、力學(xué)性能較好的功能零件，成為目前應(yīng)用最為廣泛的SLS成 型材料之一。
[0004] 但該類材料韌性較低，通過SLS技術(shù)所成型產(chǎn)品不能滿足某些成型件機(jī)械性能測(cè) 試要求或者直接作為最終產(chǎn)品使用的性能需求。現(xiàn)有技術(shù)是通過添加一些碳纖維、礦物纖 維、玻璃微珠等增韌材料對(duì)樹脂材料進(jìn)行改性，如碳纖維增強(qiáng)的樹脂基粉末材料，其選擇性 激光燒結(jié)制件具有高強(qiáng)度、高模量、耐磨損等特點(diǎn)。但由于碳纖維是脆性材料，韌性較差，使 所得選擇性激光燒結(jié)制件的韌性大大降低，不能滿足某些作為終端產(chǎn)品的使用性能需求。 且由于纖維對(duì)人體的皮膚有強(qiáng)烈刺激作用，使得在實(shí)際中難以廣泛應(yīng)用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 為了克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的缺點(diǎn)和不足，本發(fā)明的目的在于提供一種用于SLS的 增韌材料，沖擊強(qiáng)度及斷裂伸長率有較大提升，能更多的滿足選擇性激光燒結(jié)成型件作為 終端產(chǎn)品直接使用的性能要求。
[0006] 本發(fā)明的另一發(fā)明目的在于提供一種用于SLS的增韌材料的制備方法，制備工藝 簡(jiǎn)單，環(huán)保無污染。
[0007] 本發(fā)明的目的通過下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)： 一種用于SLS的增韌材料，由以下質(zhì)量百分比的原料組成： 尼龍樹脂 95-98% 流動(dòng)助劑 0.1-1% 抗氧劑 0.3-1.5% 鎳鈦黃或鎳鈦橙 0.5-4% 其他助劑 0-10%，上述組分的混合總和百分比為100%。
[0008] 進(jìn)一步的，所述增韌改性材料為鎳鈦黃或鎳鈦橙粉末。鎳鈦黃和鎳鈦橙是一種耐 高溫、環(huán)保無毒、耐氣候、耐酸堿、遮蓋力高、抗粉化的常用添加顏料，本發(fā)明通過添加鎳鈦 黃或鎳鈦橙與尼龍樹脂混合，能起到良好的增韌效果。
[0009] 得到的尼龍?jiān)鲰g材料斷裂伸長率比純尼龍至少提高50%，無缺口沖擊強(qiáng)度提高至 少300%，提供了良好的加工韌性。
[0010] 增韌改性材料的質(zhì)量分?jǐn)?shù)過低，使得材料增韌效果不明顯，若質(zhì)量分?jǐn)?shù)過高，則最 終制得的激光燒結(jié)件強(qiáng)度降低，并且會(huì)影響成型件表面的粗糙度。
[0011]傳統(tǒng)的尼龍材料會(huì)添加石墨作為改性助劑，但是若使用添加有石墨的尼龍粉末用 于SLS加工工藝，則得到的3D制件變形嚴(yán)重，打印制件的尺度精度降低。不能滿足優(yōu)良的打 印效果。
[0012] 其中，所述尼龍樹脂為尼龍1212、尼龍12、尼龍6、尼龍66、尼龍11中任一種。
[0013]其中，所述尼龍樹脂為粉末顆粒，粒徑為20-120μπι。在選擇性激光燒結(jié)成型工藝過 程中，粉末粒徑分布對(duì)燒結(jié)過程中的鋪粉和成型件表面質(zhì)量產(chǎn)生較大的影響。當(dāng)粉末粒徑 過小時(shí)，粉末顆粒之間的摩擦力增大，粘著力變大，流動(dòng)性變差，不利于鋪粉，且導(dǎo)致成型件 空洞太多；當(dāng)粉末粒徑過大時(shí)，鋪粉不均勻，鋪粉過程會(huì)產(chǎn)生刮痕，且成型件表面粗糙。實(shí)驗(yàn) 表明，粉末粒徑分布在20-120μπι，粉末具有良好的流動(dòng)性，有利于鋪粉。
[0014]優(yōu)選的，所述尼龍粉末顆粒的粒徑為35_90μπι，并且粉末顆粒呈正態(tài)分布，粉末形 貌為球形或橢球形顆粒的樹脂基粉末具有良好的流動(dòng)性，有利于鋪粉和燒結(jié)地順利完成。
[0015] 其中，所述鎳鈦黃或鎳鈦橙粉末的粒徑為2-120μπι。鎳鈦黃或鎳鈦橙的粒徑對(duì)增韌 效果有較大的影響，粉末粒徑過大，則無法與尼龍樹脂很好地混合接觸，起不到增韌的效 果，因此優(yōu)選鎳鈦黃或鎳鈦橙粉末的粒徑為2-120μηι。
[0016] 本發(fā)明優(yōu)選使用鎳鈦黃作為本發(fā)明的增韌改性材料，能起到優(yōu)異的增韌效果，尤 其在無缺口沖擊強(qiáng)度的體現(xiàn)上，比純尼龍材料提高5倍左右。
[0017] 其中，所述流動(dòng)助劑為氣相二氧化硅、氣相二氧化鋁、納米氧化鈦、納米碳化硅中 的一種或幾種的組合。流動(dòng)助劑的添加能提高材料的加工流動(dòng)性，有效改善材料產(chǎn)品的表 面粗糙度。
[0018] 其中，所述抗氧劑為受阻酚類抗氧劑或亞磷酸酯類抗氧劑?？寡鮿┑奶砑涌梢蕴?高材料的抗氧化性能，提高燒結(jié)加工件的材料平整度，優(yōu)選使用抗氧劑3026與抗氧劑9228 按質(zhì)量比1:1混合制得的混合抗氧劑，其整體材料的加工材料性能較好。
[0019] 其中，所述其他助劑為陶瓷顆粒、玻璃微珠、玻璃纖維或碳纖維中的一種或幾種組 合的材料。無機(jī)填料的添加量過大，即若一般超過10%的無機(jī)填料，會(huì)影響材料的力學(xué)性能， 所以添加量只能越小越好。
[0020] -種用于SLS的增韌材料的制備方法，包括以下步驟： 步驟一、按照質(zhì)量百分比稱取原料備用，取占尼龍樹脂總重量15-25%的尼龍樹脂與流 動(dòng)助劑、抗氧劑和增韌改性材料攪拌混合得到引粉材料； 步驟二、將引粉材料與剩余的尼龍樹脂攪拌混合30_50min即可得到增韌材料。
[0021] 本發(fā)明的有益效果在于:本發(fā)明制得的尼龍材料應(yīng)用在SLS燒結(jié)成型件上，其成型 件在韌性上，特別是沖擊強(qiáng)度及斷裂伸長率等有較大提升，能更多的滿足選擇性激光燒結(jié) 成型件作為終端產(chǎn)品直接使用的性能要求。
[0022] 本發(fā)明的另一有益效果在于:本發(fā)明制備工藝簡(jiǎn)單，環(huán)保無污染。
【具體實(shí)施方式】
[0023] 為了便于本領(lǐng)域技術(shù)人員的理解，下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的說明，實(shí) 施方式提及的內(nèi)容并非對(duì)本發(fā)明的限定。
[0024] 實(shí)施例1 一種用于SLS的增韌材料的制備方法，包括以下步驟： 步驟一、稱取各材料備用，其中各組分質(zhì)量百分比分別為:尼龍6粉末98%，氣相二氧化 硅0.5%，鎳鈦黃1%，抗氧劑9228 0. 5%，取15%的尼龍樹脂與氣相二氧化硅、抗氧劑9228和鎳 鈦黃混合利用高速攪拌器攪拌，確保氣相二氧化硅完全打碎充分混合，得到引粉材料；其 中，尼龍6粉末的粒徑為20μπι，鎳鈦黃粉末的粒徑為2μπι。
[0025] 步驟二、利用V型攪拌器將引粉材料與剩余的尼龍樹脂充分?jǐn)嚢杌旌?0min即可得 到增韌材料。
[0026] 實(shí)施例2 一種用于SLS的增韌材料的制備方法，包括以下步驟： 步驟一、稱取各材料備用，其中各組分質(zhì)量百分比分別為:尼龍1212粉末95%，氣相二氧 化硅0.1%，鎳鈦橙3%，抗氧劑9228 0. 9%，取18%的尼龍樹脂與氣相二氧化硅、抗氧劑3026和 鎳鈦橙混合利用高速攪拌器攪拌，確保氣相二氧化硅完全打碎充分混合，得到引粉材料;其 中，尼龍1212粉末的粒徑為35μπι，鎳鈦黃粉末的粒徑為50μπι。
[0027]步驟二、利用V型攪拌器將引粉材料與剩余的尼龍樹脂充分?jǐn)嚢杌旌?5min即可得 到增韌材料。
[0028] 實(shí)施例3 一種用于SLS的增韌材料的制備方法，包括以下步驟： 步驟一、稱取各材料備用，其中各組分質(zhì)量百分比分別為:尼龍12粉末95%，氣相二氧化 硅1%，鎳鈦黃2.7%，抗氧劑9228和抗氧劑3026按質(zhì)量比1:1的混合抗氧劑0. 3%，玻璃纖維 1%，取18%的尼龍樹脂與氣相二氧化硅、抗氧劑9228、抗氧劑3026和鎳鈦黃混合利用高速攪 拌器攪拌，確保氣相二氧化硅完全打碎充分混合，得到引粉材料;其中，尼龍12粉末的粒徑 為80μηι，鎳鈦黃粉末的粒徑為80μηι。
[0029]步驟二、利用V型攪拌器將引粉材料與剩余的尼龍樹脂充分?jǐn)嚢杌旌?0min即可得 到增韌材料。
[0030] 實(shí)施例4 一種用于SLS的增韌材料的制備方法，包括以下步驟： 步驟一、稱取各材料備用，其中各組分質(zhì)量百分比分別為:尼龍11粉末95%，氣相二氧化 硅0.1%，鎳鈦黃1.4%，抗氧劑9228 1. 5%，陶瓷顆粒取2%20%的尼龍樹脂與氣相二氧化硅、抗 氧劑9228和鎳鈦黃混合利用高速攪拌器攪拌，確保氣相二氧化硅完全打碎充分混合，得到 引粉材料;其中，尼龍11粉末的粒徑為IOOym，鎳鈦黃粉末的粒徑為1 ΟΟμπι。
[0031]步驟二、利用V型攪拌器將引粉材料與剩余的尼龍樹脂充分?jǐn)嚢杌旌?5min即可得 到增韌材料。
[0032] 實(shí)施例5 一種用于SLS的增韌材料的制備方法，包括以下步驟： 步驟一、稱取各材料備用，其中各組分質(zhì)量百分比分別為:尼龍66粉末97%，氣相二氧化 硅0.1%，鎳鈦黃1.4%，抗氧劑9228 1. 5%，取20%的尼龍樹脂與氣相二氧化硅、抗氧劑9228和 鎳鈦黃混合利用高速攪拌器攪拌，確保氣相二氧化硅完全打碎充分混合，得到引粉材料;其 中，尼龍66粉末的粒徑為120μπι，鎳鈦黃粉末的粒徑為120μπι。
[0033]步驟二、利用V型攪拌器將引粉材料與剩余的尼龍樹脂充分?jǐn)嚢杌旌?0min即可得 到增韌材料。
[0034] 對(duì)比例1:稱取質(zhì)量百分比為99%的尼龍6和1%的石墨顆粒，利用高速攪拌器攪拌混 合制得尼龍材料，測(cè)試其力學(xué)性能。
[0035]對(duì)比例2:取純尼龍6粉制得的材料測(cè)試其力學(xué)性能。
從上述的表格數(shù)據(jù)可以看出，添加了 1%石墨的尼龍6的缺口沖擊強(qiáng)度和無缺口沖擊強(qiáng) 度都比純尼龍6的要高，但是其斷裂伸長率有所降低。而本發(fā)明主要以鎳鈦黃作為增韌改性 材料，增韌效果顯著，制備工藝簡(jiǎn)單，得到的產(chǎn)品尤其適合SLS制件工藝。
[0037]上述實(shí)施例為本發(fā)明較佳的實(shí)現(xiàn)方案，除此之外，本發(fā)明還可以其它方式實(shí)現(xiàn)，在 不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下任何顯而易見的替換均在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種用于SLS的增韌材料，其特征在于：由以下質(zhì)量百分比的原料組成： 尼龍樹脂 95-98% 流動(dòng)助劑 0.1-1% 抗氧劑 0.3-1.5% 鎳鈦黃或鎳鈦橙 0.5-4% 其他助劑 0-10%，上述組分的混合總和百分比為100%。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于SLS的增韌材料，其特征在于:所述尼龍樹脂為尼龍 1212、尼龍6、尼龍66、尼龍11中任一種。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于SLS的增韌材料，其特征在于:所述尼龍樹脂為粉末 顆粒，粒徑為20-120μπι。4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種用于SLS的增韌材料，其特征在于:所述尼龍粉末顆粒的 粒徑為35-90μπι。5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種用于SLS的增韌材料，其特征在于:所述鎳鈦黃或鎳鈦橙 粉末的粒徑為2-120μπι。6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于SLS的增韌材料，其特征在于:所述流動(dòng)助劑為氣相 二氧化硅、氣相二氧化鋁、納米氧化鈦、納米碳化硅中的一種或幾種的組合。7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于SLS的增韌材料，其特征在于:所述抗氧劑為受阻酚 類抗氧劑或亞磷酸酯類抗氧劑。8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于SLS的增韌材料，其特征在于:所述其他助劑為陶瓷 顆粒、玻璃微珠、玻璃纖維或碳纖維中的一種或幾種組合的材料。9. 權(quán)利要求1-7任一項(xiàng)所述一種用于SLS的增韌材料的制備方法，其特征在于:包括以 下步驟： 步驟一、按照質(zhì)量百分比稱取原料備用，取占尼龍樹脂總重量15-25%的尼龍樹脂與流 動(dòng)助劑、抗氧劑和增韌改性材料攪拌混合得到引粉材料； 步驟二、將引粉材料與剩余的尼龍樹脂攪拌混合30_50min即可得到增韌材料。
【文檔編號(hào)】C08K13/02GK105860514SQ201610310954
【公開日】2016年8月17日
【申請(qǐng)日】2016年5月11日
【發(fā)明人】劉映堅(jiān), 傅軼, 洪浩然, 黃志軒, 史玉升, 閆春澤
【申請(qǐng)人】廣東銀禧科技股份有限公司, 銀禧工程塑料（東莞）有限公司