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一種用于三維打印的浸膠聚碳酸酯絲料及其制備方法

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一種用于三維打印的浸膠聚碳酸酯絲料及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及3D打印技術(shù)高分子材料領(lǐng)域,尤其涉及一種用于三維打印的浸膠聚碳 酸酯絲料及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 三維(3D)打印技術(shù)又稱增材制造技術(shù),基本原理是疊層制造,逐層增加材料來(lái)生 成三維實(shí)體的技術(shù),實(shí)際上是快速成型領(lǐng)域的一種新興技術(shù),它是一種以數(shù)字模型文件為 基礎(chǔ),運(yùn)用粉末狀金屬或塑料等可粘合材料,通過(guò)逐層打印的方式來(lái)構(gòu)造物體的技術(shù)。目 前,三維打印技術(shù)主要被應(yīng)用于產(chǎn)品原型、模具制造以及藝術(shù)創(chuàng)作、珠寶制作等領(lǐng)域,替代 這些傳統(tǒng)依賴的精細(xì)加工工藝,另外,三維打印技術(shù)逐漸應(yīng)用于醫(yī)學(xué)、生物工程、建筑、月艮 裝、航空等領(lǐng)域,為創(chuàng)新開拓了廣闊的空間。
[0003] 聚碳酸酯(簡(jiǎn)稱PC)是分子鏈中含有碳酸酯基的高分子聚合物,其無(wú)色透明,耐 熱,抗沖擊,阻燃BI級(jí),在普通使用溫度內(nèi)都有良好的機(jī)械性能,由于聚碳酸酯結(jié)構(gòu)上的特 殊性,現(xiàn)已成為五大工程塑料中增長(zhǎng)速度最快的通用工程塑料。但是聚碳酸酯熔體粘度高, 熔融流動(dòng)性差,尤其是經(jīng)過(guò)增強(qiáng)、填充等改性后,給加工造成一定困難,具有更高流動(dòng)性能 的聚碳酸酯在后加工過(guò)程中,能降低加工溫度,因此可以縮短冷卻時(shí)間和周期,降低工藝的 生產(chǎn)成本,因此需要對(duì)其進(jìn)行改性或者添加流動(dòng)劑使其具有良好的流動(dòng)性能,能夠在在3D 打印中快速得到理想的制件。
[0004] 中國(guó)專利公開號(hào)CN104212148 A公開了一種3D打印用聚碳酸酯復(fù)合材料及其制備 方法。該方法是將N-氨乙基-γ-氨丙基三乙氧基硅烷與丙烯酸乙酯混合,加入甲基丙烯酸 乙酯,室溫?cái)嚢?,再依次加入環(huán)糊精、二茂鐵甲酸,室溫?cái)嚢瑁缓蠹尤刖厶妓狨ヮw粒,加熱 攪拌,冷卻得3D打印用聚碳酸酯復(fù)合材料。但是該方法制備得到的聚碳酸酯復(fù)合材料在高 溫下力學(xué)性能不夠強(qiáng),且進(jìn)行熔融打印時(shí)材料的熔融流動(dòng)性不好,不能快速得到理想的3D 打印制件。
[0005] 中國(guó)專利公開號(hào)CN102618009 A公開了一種具有高流動(dòng)性的改性聚碳酸酯及其制 備方法。該方法是在原料配方中加入括聚碳酸酯樹脂88.0%-96.5%、流動(dòng)改性劑3%-10%和 助劑0.5% -2.0%;其中,流動(dòng)改性劑是環(huán)寡聚對(duì)苯二甲酸丁二醇酯,或是4,4 二羥基二苯砜、N-羥基鄰苯二甲酰亞胺中的一種或二者的組合,由于在原料配方中加入了流動(dòng)改性劑,使加 工時(shí)聚碳酸酯的熔體流動(dòng)速率比未改性前提高了 20%-50%,可以直接模塑成型,且加工后 所得聚碳酸酯材料的熱性能、力學(xué)性能等都基本保持不變。但是該方法在加工成型過(guò)程中 的熔體流動(dòng)速率提高的不理想,且增加的助劑沒(méi)有起到提高聚碳酸酯力學(xué)性能的作用。
[0006] 中國(guó)專利公開號(hào)CN104059347 A公開了一種低成本高流動(dòng)性的無(wú)鹵阻燃PC材料 及其制備方法。該方法明涉及一種低成本高流動(dòng)性的無(wú)鹵阻燃聚碳酸酯(PC)材料,該發(fā)明 與現(xiàn)有技術(shù)相比,通過(guò)添加流動(dòng)改性劑以及采用一種特殊改性的抗滴落劑,克服同類產(chǎn)品 流動(dòng)性不佳的缺點(diǎn),大幅提高了材料流動(dòng)性;同時(shí)優(yōu)選復(fù)配一種阻燃效率極高的磺酸鹽 (酯)類阻燃劑,配合高效阻燃協(xié)效劑,可顯著降低阻燃劑用量,進(jìn)而降低材料成本且材料機(jī) 械性能優(yōu)異,阻燃性UL94V-0級(jí)(1.6mm);該材料完全滿足注塑成型薄壁電子電器設(shè)備外 殼的材質(zhì)要求。但是該方法制備的聚碳酸酯材料透明性不好,影響聚碳酸酯材料的應(yīng)用范 圍。
[0007] 根據(jù)上述一些發(fā)明專利的解讀,我們知道目前在國(guó)內(nèi)對(duì)聚碳酸酯材料的改性主要 集中在高分子材料聚合、無(wú)機(jī)材料增強(qiáng)等方面,能夠提高聚碳酸酯材料的力學(xué)性能及熔融 流動(dòng)性,但還存在一些問(wèn)題,如加工成型過(guò)程復(fù)雜、熔融流動(dòng)性不夠理想,因此希望提供一 種熔融流動(dòng)性好,加工成型中能夠快速得到三維打印制件且能夠增強(qiáng)聚碳酸酯材料力學(xué)強(qiáng) 度及熱穩(wěn)定性的聚碳酸酯改性材料。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008] 針對(duì)目前聚碳酸酯(PC)熔體粘度高,熔融流動(dòng)性差的缺點(diǎn),本發(fā)明提供了一種用 于三維打印的浸膠聚碳酸酯絲料。通過(guò)在聚碳酸酯細(xì)絲表面裹覆均勻受熱的熱熔膠,實(shí)現(xiàn) 了絲狀條件下聚碳酸酯的快速熔融成型。同時(shí)得到了直徑均勻的熔融流動(dòng)性好且力學(xué)性能 優(yōu)異的聚碳酸酯組合物。
[0009] 為實(shí)現(xiàn)上述目的,本發(fā)明采用以下技術(shù)方案: 一種用于三維打印的浸膠聚碳酸酯絲料,其特征在于聚碳酸酯絲料外層包裹快熔性熱 熔膠,由以下原料按重量份制備而成: 聚碳酸酯 100份 增強(qiáng)劑 5~10份 熱熔膠 5-8份 錯(cuò)粉 3-5份 碳粉 1_3份 潤(rùn)滑劑 1~5份 抗氧劑 0.1~1份; 所述的增強(qiáng)劑為納米氮化硼超細(xì)粉體; 所述熱熔膠為馬來(lái)酸酐接枝EVA類熱熔膠; 所述鋁粉為粒徑50-100μπι; 所述碳粉包括但不限于活性炭、炭黑、焦炭粉、碳纖維; 所述用于三維打印的浸膠聚碳酸酯絲料,由如下制備方法而得: 1) 按重量份,在100~l〇5°C的條件下,將聚碳酸酯100份、增強(qiáng)劑5~10份、潤(rùn)滑劑1-5 份、抗氧劑〇. 1-1份加入到混合器中,以l〇〇〇r/min~1400r/min攪拌混合IOmin~30min,得 到混合物料; 2) 將步驟2)得到的混合物料投放進(jìn)平行雙螺桿擠出機(jī)中,物料在擠出機(jī)中的時(shí)間為3 ~5分鐘,在220~300°C條件下進(jìn)行熔融,擠出紡絲成直徑為1.5mm的細(xì)絲,雙螺桿擠出機(jī)的 螺桿直徑為80mm,長(zhǎng)徑比L/D為18~24:1,料筒溫度為:料斗部220~250°C,料筒前部250~ 280°C,模頭溫度280~300°C,模具溫度220~240°C,螺桿轉(zhuǎn)速為150~300r/min;紡絲時(shí)采 用分段冷卻的方法,冷卻溫度依次設(shè)定為150°C、100°C、70°C、40°C、20°C; 3) 將5-8份熱熔膠、3-5份鋁粉、1-3份碳粉混合加熱形成完全熔融的復(fù)合熱熔膠,將步 驟2)得到的細(xì)絲浸入熔融的復(fù)合熱熔膠,通過(guò)定型孔使復(fù)合熱熔膠裹覆在細(xì)絲表面,定型 孔經(jīng)設(shè)置為1.75_,經(jīng)定型得到外層包裹快熔性熱熔膠的聚碳酸酯細(xì)絲。
[0010] 所述的潤(rùn)滑劑為聚乙烯蠟、硅酮粉、石蠟中的一種或幾種。
[0011] 所述的抗氧劑為受阻酚類、受阻胺類、亞磷酸酯類、硫醇類、復(fù)合抗氧劑中的一種 或多種。
[0012] 本發(fā)明針對(duì)聚碳酸酯難以快速熔融,熔體粘度大,熔融流動(dòng)性差的缺點(diǎn)進(jìn)行改性, 通過(guò)在聚碳酸酯細(xì)絲表面裹覆一層復(fù)合熱熔膠,通過(guò)熱熔膠中的碳粉和鋁粉實(shí)現(xiàn)了聚碳酸 酯細(xì)絲的快速均勻熔融,加入的增強(qiáng)劑能夠增強(qiáng)聚碳酸酯材料的韌性和熱穩(wěn)定性,使聚碳 酸酯材料在用于三維打印快速熔融時(shí)具有優(yōu)異的熔融流動(dòng)性,其在3D打印中有著非常廣泛 的應(yīng)用。
[0013] 本發(fā)明的突出特點(diǎn)和有益效果是: 1.本發(fā)明通過(guò)在聚碳酸酯細(xì)絲表面裹覆復(fù)合熱熔膠,使聚碳酸酯實(shí)現(xiàn)了 3D打印的快速 均勻熔融。
[0014] 2.本發(fā)明使用雙螺桿擠出機(jī)紡絲和浸膠定型,能夠得到直徑均勻的聚碳酸酯3D打 印材料,其用于3D熔融打印時(shí)具有優(yōu)異的熔融流動(dòng)性,能夠快速得到具有優(yōu)異力學(xué)性能的 打印制件。
[0015] 3.本發(fā)明生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單,制造成本低,適合工業(yè)化生產(chǎn)。
【具體實(shí)施方式】
[0016] 下面結(jié)合具體實(shí)例對(duì)本
【發(fā)明內(nèi)容】
進(jìn)行進(jìn)一步說(shuō)明,但不應(yīng)將此理解為本發(fā)明的范 圍僅限于以下的實(shí)例,任何基于本發(fā)明上述思想方法所作出的簡(jiǎn)單變化或等同替換均應(yīng)屬 于本發(fā)明所要求保護(hù)的范圍之內(nèi)。如無(wú)特別說(shuō)明,各實(shí)施例中所述份數(shù)均為重量份。
[0017] 實(shí)施例1 1) 按重量份,在100~105°c的條件下,將聚碳酸酯100份、納米氮化硼超細(xì)粉體5份、硅 酮粉1份、抗氧劑受阻酸類1份加入到混合器中,以l〇〇〇r/min~1400r/min攪拌混
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