本發(fā)明屬于光固化快速成型原料改性領(lǐng)域，具體涉及到一種用于光固化成型的聚苯乙烯微球復(fù)合材料及其制備方法。
背景技術(shù)：
：尼龍粉末材料是光固化成型的常用材料，原料經(jīng)粉碎或溶解于有機(jī)溶劑后結(jié)晶析出等方法制備，工藝復(fù)雜且存在一定的危害性，同時(shí)所制得材料均一性較差，較粉末化之前性能損失較大，經(jīng)光固化成型后制件存在強(qiáng)度低、韌性差等問(wèn)題。聚苯乙烯微球是一種粒徑可控、單分散性好的高分子量聚苯乙烯微球，較傳統(tǒng)材料而言光固化成型后的制件強(qiáng)度與韌性均有一定幅度的提高。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：本發(fā)明提供了一種用于光固化成型的聚苯乙烯微球復(fù)合材料，具有成型周期短、強(qiáng)度大等特點(diǎn)，并具有良好的透明性，同時(shí)大幅降低聚苯乙烯微球復(fù)合材料的成本，此外本發(fā)明涉及的復(fù)合材料制備工藝簡(jiǎn)單，可直接應(yīng)用和推廣于光固化成型制得結(jié)構(gòu)復(fù)雜且需要一定透明性的產(chǎn)品。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：一種用于光固化成型的聚苯乙烯微球復(fù)合材料，由以下重量份組分制備而成：聚苯乙烯微球100份，透明粉5～25份偶聯(lián)劑1～5份，光穩(wěn)劑0.05～0.5份，消泡劑0.05～0.5份，流平劑0.05～1份，抗氧劑0.05～0.5份。所述的聚苯乙烯微球粒徑為1μm～50μm。所述的透明粉是以二氧化硅和氧化鎂為主要成分的粉末材料，尺寸為10-50μm，為市售品。所述的偶聯(lián)劑為γ-氨丙基三乙氧基硅烷或γ―(2,3-環(huán)氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷。所述的光穩(wěn)劑為2,4-二羧基二苯甲酮或氯化苯并三唑。所述的消泡劑為聚醚硅氧烷或環(huán)氧乙烷環(huán)氧丙烷共聚醚。所述的流平劑為有機(jī)硅-環(huán)氧乙烷共聚物或聚二甲基硅氧烷。所述的抗氧劑為四(3,5-二叔丁基-4-羥基)苯丙酸季戊四醇酯或三(2,4-二叔丁基)亞磷酸苯酯。所述的一種用于光固化成型的聚苯乙烯微球復(fù)合材料的制備方法，包含以下工藝：（1）在容器中陸續(xù)加入所需原料：聚苯乙烯微球100份，透明粉5～25份，偶聯(lián)劑1～5份，光穩(wěn)劑0.05～0.5份，消泡劑0.05～0.5份，流平劑0.05～1份，抗氧劑0.05～0.5份；（2）混合后的物料在60～80℃條件下高速攪拌10～30min至分散均勻；（3）在3D打印設(shè)備上將上述材料制備為制件，工藝參數(shù)為：光源功率10W，掃描速度2000～3000mm/s，燒結(jié)厚度為0.1～0.5mm，制備為所需制件。本發(fā)明創(chuàng)新性的采用透明粉改性聚苯乙烯微球，在原有性能和工藝的基礎(chǔ)上進(jìn)一步提高了制件的力學(xué)強(qiáng)度，縮短了成型周期，并具有良好的透明性。此外透明粉的引入降低了粉末材料的成本，可直接應(yīng)用和推廣于光固化成型制得結(jié)構(gòu)復(fù)雜且需要一定透明性的產(chǎn)品。具體實(shí)施方法下面結(jié)合具體實(shí)例對(duì)本
發(fā)明內(nèi)容進(jìn)行進(jìn)一步的說(shuō)明，但所述實(shí)施例并非是對(duì)本發(fā)明實(shí)質(zhì)精神的簡(jiǎn)單限定，任何基于本發(fā)明實(shí)質(zhì)精神所作出的簡(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)例中所述份數(shù)均為重量份。制備的樣品在23℃、50%濕度環(huán)境下調(diào)節(jié)后，分別采用ASTMD638和ASTMD790檢測(cè)拉伸強(qiáng)度和彎曲強(qiáng)度，并記錄制件成型速度。本發(fā)明的具體實(shí)施例如下：實(shí)例1（1）在容器中陸續(xù)加入所需原料：聚苯乙烯微球100份，透明粉5份，偶聯(lián)劑γ-氨丙基三乙氧基硅烷1份，光穩(wěn)劑2,4-二羧基二苯甲酮0.05份，消泡劑聚醚硅氧烷0.05份，流平劑有機(jī)硅-環(huán)氧乙烷共聚物0.05份，抗氧劑四(3,5-二叔丁基-4-羥基)苯丙酸季戊四醇酯0.05份；（2）混合后的物料在60℃條件下高速攪拌10min至分散均勻；（3）在3D打印設(shè)備上將上述材料制備為制件，工藝參數(shù)為：光源功率10W，掃描速度2000mm/s，燒結(jié)厚度為0.1mm，制備為所需制件。制件性能測(cè)試見(jiàn)表一。實(shí)例2（1）在容器中陸續(xù)加入所需原料：聚苯乙烯微球100份，透明粉10份，偶聯(lián)劑γ-氨丙基三乙氧基硅烷2份，光穩(wěn)劑2,4-二羧基二苯甲酮0.2份，消泡劑聚醚硅氧烷0.2份，流平劑有機(jī)硅-環(huán)氧乙烷共聚物0.3份，抗氧劑四(3,5-二叔丁基-4-羥基)苯丙酸季戊四醇酯0.2份；（2）混合后的物料在65℃條件下高速攪拌15min至分散均勻；（3）在3D打印設(shè)備上將上述材料制備為制件，工藝參數(shù)為：光源功率10W，掃描速度2500mm/s，燒結(jié)厚度為0.2mm，制備為所需制件。制件性能測(cè)試見(jiàn)表一。實(shí)例3（1）在容器中陸續(xù)加入所需原料：聚苯乙烯微球100份，透明粉15份，偶聯(lián)劑γ-氨丙基三乙氧基硅烷3份，光穩(wěn)劑2,4-二羧基二苯甲酮0.3份，消泡劑聚醚硅氧烷0.3份，流平劑有機(jī)硅-環(huán)氧乙烷共聚物0.6份，抗氧劑四(3,5-二叔丁基-4-羥基)苯丙酸季戊四醇酯0.3份；（2）混合后的物料在70℃條件下高速攪拌20min至分散均勻；（3）在3D打印設(shè)備上將上述材料制備為制件，工藝參數(shù)為：光源功率10W，掃描速度2500mm/s，燒結(jié)厚度為0.3mm，制備為所需制件。制件性能測(cè)試見(jiàn)表一。實(shí)例4（1）在容器中陸續(xù)加入所需原料：聚苯乙烯微球100份，透明粉20份，偶聯(lián)劑γ-氨丙基三乙氧基硅烷4份，光穩(wěn)劑2,4-二羧基二苯甲酮0.4份，消泡劑聚醚硅氧烷0.4份，流平劑有機(jī)硅-環(huán)氧乙烷共聚物0.8份，抗氧劑四(3,5-二叔丁基-4-羥基)苯丙酸季戊四醇酯0.4份；（2）混合后的物料在75℃條件下高速攪拌25min至分散均勻；（3）在3D打印設(shè)備上將上述材料制備為制件，工藝參數(shù)為：光源功率10W，掃描速度2500mm/s，燒結(jié)厚度為0.4mm，制備為所需制件。制件性能測(cè)試見(jiàn)表一。實(shí)例5（1）在容器中陸續(xù)加入所需原料：聚苯乙烯微球100份，透明粉25份，偶聯(lián)劑γ-氨丙基三乙氧基硅烷5份，光穩(wěn)劑2,4-二羧基二苯甲酮0.5份，消泡劑聚醚硅氧烷0.5份，流平劑有機(jī)硅-環(huán)氧乙烷共聚物1份，抗氧劑四(3,5-二叔丁基-4-羥基)苯丙酸季戊四醇酯0.5份；（2）混合后的物料在80℃條件下高速攪拌30min至分散均勻；（3）在3D打印設(shè)備上將上述材料制備為制件，工藝參數(shù)為：光源功率10W，掃描速度3000mm/s，燒結(jié)厚度為0.5mm，制備為所需制件。制件性能測(cè)試見(jiàn)表一。實(shí)例6（1）在容器中陸續(xù)加入所需原料：聚苯乙烯微球100份，透明粉5份，偶聯(lián)劑γ―(2,3-環(huán)氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷1份，光穩(wěn)劑氯化苯并三唑0.05份，消泡劑環(huán)氧乙烷環(huán)氧丙烷共聚醚0.05份，流平劑聚二甲基硅氧烷0.05份，抗氧劑三(2,4-二叔丁基)亞磷酸苯酯0.05份；（2）混合后的物料在60℃條件下高速攪拌10min至分散均勻；（3）在3D打印設(shè)備上將上述材料制備為制件，工藝參數(shù)為：光源功率10W，掃描速度2000mm/s，燒結(jié)厚度為0.1mm，制備為所需制件。制件性能測(cè)試見(jiàn)表一。實(shí)例7（1）在容器中陸續(xù)加入所需原料：聚苯乙烯微球100份，透明粉10份，偶聯(lián)劑γ―(2,3-環(huán)氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷2份，光穩(wěn)劑氯化苯并三唑0.2份，消泡劑環(huán)氧乙烷環(huán)氧丙烷共聚醚0.2份，流平劑聚二甲基硅氧烷0.3份，抗氧劑三(2,4-二叔丁基)亞磷酸苯酯0.2份；（2）混合后的物料在65℃條件下高速攪拌15min至分散均勻；（3）在3D打印設(shè)備上將上述材料制備為制件，工藝參數(shù)為：光源功率10W，掃描速度2500mm/s，燒結(jié)厚度為0.2mm，制備為所需制件。制件性能測(cè)試見(jiàn)表一。實(shí)例8（1）在容器中陸續(xù)加入所需原料：聚苯乙烯微球100份，透明粉15份，偶聯(lián)劑γ―(2,3-環(huán)氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷3份，光穩(wěn)劑氯化苯并三唑0.3份，消泡劑環(huán)氧乙烷環(huán)氧丙烷共聚醚0.3份，流平劑聚二甲基硅氧烷0.6份，抗氧劑三(2,4-二叔丁基)亞磷酸苯酯0.3份；（2）混合后的物料在70℃條件下高速攪拌20min至分散均勻；（3）在3D打印設(shè)備上將上述材料制備為制件，工藝參數(shù)為：光源功率10W，掃描速度2500mm/s，燒結(jié)厚度為0.3mm，制備為所需制件。制件性能測(cè)試見(jiàn)表一。實(shí)例9（1）在容器中陸續(xù)加入所需原料：聚苯乙烯微球100份，透明粉20份，偶聯(lián)劑γ―(2,3-環(huán)氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷4份，光穩(wěn)劑氯化苯并三唑0.4份，消泡劑環(huán)氧乙烷環(huán)氧丙烷共聚醚0.4份，流平劑聚二甲基硅氧烷0.8份，抗氧劑三(2,4-二叔丁基)亞磷酸苯酯0.4份；（2）混合后的物料在75℃條件下高速攪拌25min至分散均勻；（3）在3D打印設(shè)備上將上述材料制備為制件，工藝參數(shù)為：光源功率10W，掃描速度2500mm/s，燒結(jié)厚度為0.4mm，制備為所需制件。制件性能測(cè)試見(jiàn)表一。實(shí)例10（1）在容器中陸續(xù)加入所需原料：聚苯乙烯微球100份，透明粉25份，偶聯(lián)劑γ―(2,3-環(huán)氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷5份，光穩(wěn)劑氯化苯并三唑0.5份，消泡劑環(huán)氧乙烷環(huán)氧丙烷共聚醚0.5份，流平劑聚二甲基硅氧烷1份，抗氧劑三(2,4-二叔丁基)亞磷酸苯酯0.5份；（2）混合后的物料在80℃條件下高速攪拌30min至分散均勻；（3）在3D打印設(shè)備上將上述材料制備為制件，工藝參數(shù)為：光源功率10W，掃描速度3000mm/s，燒結(jié)厚度為0.5mm，制備為所需制件。制件性能測(cè)試見(jiàn)表一。對(duì)照實(shí)例1直接將聚苯乙烯微球材料利用光固化成型方式制備為制件，工藝參數(shù)為：光源功率10W，掃描速度2000mm/s，燒結(jié)厚度為0.1mm，制備為所需制件。制件性能測(cè)試見(jiàn)表一。表一：性能成型速度(cm3/h)拉伸強(qiáng)度(MPa)彎曲強(qiáng)度(MPa)實(shí)例1296683實(shí)例2327294實(shí)例33377103實(shí)例43685110實(shí)例53881107實(shí)例6286581實(shí)例7307193實(shí)例83178101實(shí)例93484108實(shí)例103782106對(duì)照實(shí)例1256070通過(guò)本方法制備的用于光固化成型的聚苯乙烯微球復(fù)合材料，具有較高的力學(xué)強(qiáng)度和較快的成型速度。通過(guò)表一數(shù)據(jù)可知，制件的成型速度、拉伸強(qiáng)度和彎曲強(qiáng)度最大分別達(dá)到38cm3/h、85MPa和110MPa，較改性前的聚苯乙烯微球材料（對(duì)照實(shí)例1）相比分別提高了52%、42%和57%。此外本發(fā)明涉及的復(fù)合材料制備工藝簡(jiǎn)單，能保持良好的透明性，同時(shí)大幅降低聚苯乙烯微球材料的成本，可直接應(yīng)用和推廣于光固化成型制得結(jié)構(gòu)復(fù)雜且需要一定透明性的產(chǎn)品。上述的對(duì)實(shí)施例的描述是為便于該
技術(shù)領(lǐng)域：
的普通技術(shù)人員能理解和應(yīng)用本發(fā)明。熟悉本領(lǐng)域技術(shù)的人員顯然可以容易地對(duì)這些實(shí)施例做出各種修改，并把在此說(shuō)明的一般原理應(yīng)用到其他實(shí)施例中而不必經(jīng)過(guò)創(chuàng)造性的勞動(dòng)。因此，本發(fā)明不限于這里的實(shí)施例，本領(lǐng)域技術(shù)人員根據(jù)本發(fā)明的揭示，不脫離本發(fā)明范疇所做出的改進(jìn)和修改都應(yīng)該在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。當(dāng)前第1頁(yè)1 2 3