本發(fā)明涉及鈦酸鉀晶須改性丙烯酸酯類微球復(fù)合材料及其制備方法，屬于丙烯酸酯微球在快速成型方面的應(yīng)用和改性領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
：丙烯酸酯微球是一種在分析化學(xué)、生物化學(xué)及其他高新
技術(shù)領(lǐng)域：
中廣泛應(yīng)用的功能性高分子材料，常用合成方法是乳液聚合法，是具有核殼結(jié)構(gòu)的納米微球材料。激光燒結(jié)快速成型是一種利用激光對(duì)粉末材料進(jìn)行燒結(jié)處理的快速成型方式，通過特定強(qiáng)度的激光將粉末材料從點(diǎn)到面進(jìn)行燒結(jié)處理，并利用高度的改變完成三維結(jié)構(gòu)的制備。激光燒結(jié)快速成型技術(shù)常用原料以塑料粉末、陶瓷粉末或金屬粉末最為常見，通過材料的熔融再冷卻完成燒結(jié)過程。其中塑料粉末以尼龍粉末最為常見，但經(jīng)歷物理或化學(xué)過程制備的尼龍粉末材料性能損失較大，且性狀分散性大。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：本發(fā)明提供了一種鈦酸鉀晶須改性丙烯酸酯類微球復(fù)合材料及其制備方法，屬于丙烯酸酯微球在快速成型方面的應(yīng)用和改性領(lǐng)域。所制備的復(fù)合材料具有較高的力學(xué)強(qiáng)度、優(yōu)異的熱穩(wěn)定性、良好的尺寸穩(wěn)定性和快速的成型速度等特點(diǎn)，此外所制備的制件表面質(zhì)量大幅提高，同時(shí)降低了復(fù)合材料的綜合制造成本。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：一種鈦酸鉀晶須改性丙烯酸酯類微球復(fù)合材料，其由以下組分按重量份制備而成：丙烯酸酯類微球100份，鈦酸鉀晶須5～45份，偶聯(lián)劑0.1～0.5份，光穩(wěn)劑0.1～0.5份，消泡劑0.5～4.5份，流平劑0.5～1份，熱穩(wěn)定劑0.05～0.45份，抗氧劑0.1～0.5份。所述的丙烯酸酯類微球?yàn)?-乙基己基丙烯酸酯微球或丙烯酸異辛酯微球，顏色為白色、淺黃色或黃色，粒徑為50-100nm。所述的鈦酸鉀晶須為二鈦酸鉀晶須或四鈦酸鉀晶須。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2-羥基-4-正辛氧基二苯甲酮。所述的消泡劑為二甲基聚硅氧烷或聚醚硅氧烷所述的流平劑為有機(jī)硅-環(huán)氧乙烷共聚物或有機(jī)硅-環(huán)氧丙烷共聚物。所述的熱穩(wěn)定劑為硬脂酸鈣或硬脂酸鋇。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、三(2,4-二叔丁基)亞磷酸苯酯和N,N'-雙-(3-(3,5-二叔丁基-4-羥基苯基)丙?；?己二胺中的至少一種。所述的一種鈦酸鉀晶須改性丙烯酸酯類微球復(fù)合材料的制備方法，包含以下步驟：（1）將丙烯酸酯類微球100份、鈦酸鉀晶須5～45份、偶聯(lián)劑0.1～0.5份、光穩(wěn)劑0.1～0.5份、消泡劑0.5～4.5份、流平劑0.5～1份、熱穩(wěn)定劑0.05～0.45份、抗氧劑0.1～0.5份，陸續(xù)加入容器中進(jìn)行混合；（2）混合后的物料在50～90℃條件下高速攪拌10～30min至分散均勻；（3）將所得混合物料通過激光燒結(jié)快速成型設(shè)備制備為所需制件。本發(fā)明創(chuàng)新性的以聚丙烯酸酯類微球?yàn)榛w材料，以鈦酸鉀晶須為改性材料，制備了用于激光燒結(jié)快速成型技術(shù)的鈦酸鉀晶須改性丙烯酸酯類微球復(fù)合材料。本發(fā)明制備的復(fù)合材料具有較高的力學(xué)強(qiáng)度、優(yōu)異的熱穩(wěn)定性、良好的尺寸穩(wěn)定性和快速的成型速度等特點(diǎn)，此外所制備的制件表面質(zhì)量大幅提高，同時(shí)降低了復(fù)合材料的綜合制造成本。此外本發(fā)明涉及的復(fù)合材料制備工藝簡單，可直接應(yīng)用和推廣于激光燒結(jié)快速成型領(lǐng)域，制備高性能且表觀質(zhì)量要求較高的制品，具體有益效果如下：1、鈦酸鉀晶須在目前已知纖維中強(qiáng)度最高，其中二鈦酸鉀晶須是三角雙錐體通過共頂點(diǎn)結(jié)構(gòu)連接而成的連鎖層狀結(jié)構(gòu)，四鈦酸鉀晶須是以八面體通過共棱和共角結(jié)構(gòu)連接而成的連鎖層狀結(jié)構(gòu)，高強(qiáng)度纖維的填充大幅提高了微球復(fù)合材料的力學(xué)強(qiáng)度；2、鈦酸鉀晶須作為礦物晶須材料，耐熱性極高，可大幅提高復(fù)合材料的熱穩(wěn)定性；3、晶須材料的引入提高了復(fù)合材料的固相含量，通過激光燒結(jié)成型時(shí)制件的收縮率降低，尺寸穩(wěn)定性得到提高；4、通過激光燒結(jié)成型時(shí)，晶須材料的引入有助于加速粉末材料的固化過程，顯著提高復(fù)合材料的成型速度；此外鈦酸鉀晶須的制造成本較丙烯酸酯類微球低很多，對(duì)微球材料的填充可以有效降低復(fù)合材料的綜合制造成本。具體實(shí)施方式下面結(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)精神的簡單限定，任何基于本發(fā)明實(shí)質(zhì)精神所作出的簡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)。如無特別說明，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ASTMD6110、ASTMD648和ASTMD955檢測復(fù)合材料的沖擊強(qiáng)度、熱變形溫度和收縮率，同時(shí)記錄材料成型速度。本發(fā)明的具體實(shí)施例如下：實(shí)例1（1）按以下比例配比原料：2-乙基己基丙烯酸酯微球100份，二鈦酸鉀晶須5份，偶聯(lián)劑γ-氨丙基三乙氧基硅烷0.1份，光穩(wěn)劑2,4-二羧基二苯甲酮0.1份，消泡劑二甲基聚硅氧烷0.5份，流平劑有機(jī)硅-環(huán)氧乙烷共聚物0.5份，熱穩(wěn)定劑硬脂酸鈣0.05份，抗氧劑四(3,5-二叔丁基-4-羥基)苯丙酸季戊四醇酯0.04份，抗氧劑三(2,4-二叔丁基)亞磷酸苯酯0.06份。將以上物料陸續(xù)加入容器中進(jìn)行混合；（2）混合后的物料在50℃條件下高速攪拌10min至分散均勻；將所得混合物料通過激光燒結(jié)快速成型設(shè)備制備為所需制件，并檢測性能。所制備的鈦酸鉀晶須改性丙烯酸酯類微球復(fù)合材料性能見表一。實(shí)例2（1）按以下比例配比原料：2-乙基己基丙烯酸酯微球100份，二鈦酸鉀晶須15份，偶聯(lián)劑γ-氨丙基三乙氧基硅烷0.2份，光穩(wěn)劑2,4-二羧基二苯甲酮0.2份，消泡劑二甲基聚硅氧烷1.5份，流平劑有機(jī)硅-環(huán)氧乙烷共聚物0.6份，熱穩(wěn)定劑硬脂酸鈣0.15份，抗氧劑四(3,5-二叔丁基-4-羥基)苯丙酸季戊四醇酯0.08份，抗氧劑三(2,4-二叔丁基)亞磷酸苯酯0.12份。將以上物料陸續(xù)加入容器中進(jìn)行混合；（2）混合后的物料在60℃條件下高速攪拌15min至分散均勻；將所得混合物料通過激光燒結(jié)快速成型設(shè)備制備為所需制件，并檢測性能。所制備的鈦酸鉀晶須改性丙烯酸酯類微球復(fù)合材料性能見表一。實(shí)例3（1）按以下比例配比原料：2-乙基己基丙烯酸酯微球100份，二鈦酸鉀晶須25份，偶聯(lián)劑γ-氨丙基三乙氧基硅烷0.3份，光穩(wěn)劑2,4-二羧基二苯甲酮0.3份，消泡劑二甲基聚硅氧烷2.5份，流平劑有機(jī)硅-環(huán)氧乙烷共聚物0.7份，熱穩(wěn)定劑硬脂酸鈣0.25份，抗氧劑四(3,5-二叔丁基-4-羥基)苯丙酸季戊四醇酯0.12份，抗氧劑三(2,4-二叔丁基)亞磷酸苯酯0.18份。將以上物料陸續(xù)加入容器中進(jìn)行混合；（2）混合后的物料在70℃條件下高速攪拌20min至分散均勻；將所得混合物料通過激光燒結(jié)快速成型設(shè)備制備為所需制件，并檢測性能。所制備的鈦酸鉀晶須改性丙烯酸酯類微球復(fù)合材料性能見表一。實(shí)例4（1）按以下比例配比原料：2-乙基己基丙烯酸酯微球100份，二鈦酸鉀晶須35份，偶聯(lián)劑γ-氨丙基三乙氧基硅烷0.4份，光穩(wěn)劑2,4-二羧基二苯甲酮0.4份，消泡劑二甲基聚硅氧烷3.5份，流平劑有機(jī)硅-環(huán)氧乙烷共聚物0.8份，熱穩(wěn)定劑硬脂酸鈣0.35份，抗氧劑四(3,5-二叔丁基-4-羥基)苯丙酸季戊四醇酯0.16份，抗氧劑三(2,4-二叔丁基)亞磷酸苯酯0.24份。將以上物料陸續(xù)加入容器中進(jìn)行混合；（2）混合后的物料在80℃條件下高速攪拌25min至分散均勻；將所得混合物料通過激光燒結(jié)快速成型設(shè)備制備為所需制件，并檢測性能。所制備的鈦酸鉀晶須改性丙烯酸酯類微球復(fù)合材料性能見表一。實(shí)例5（1）按以下比例配比原料：2-乙基己基丙烯酸酯微球100份，二鈦酸鉀晶須45份，偶聯(lián)劑γ-氨丙基三乙氧基硅烷0.5份，光穩(wěn)劑2,4-二羧基二苯甲酮0.5份，消泡劑二甲基聚硅氧烷4.5份，流平劑有機(jī)硅-環(huán)氧乙烷共聚物1份，熱穩(wěn)定劑硬脂酸鈣0.45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，抗氧劑三(2,4-二叔丁基)亞磷酸苯酯0.3份。將以上物料陸續(xù)加入容器中進(jìn)行混合；（2）混合后的物料在90℃條件下高速攪拌30min至分散均勻；將所得混合物料通過激光燒結(jié)快速成型設(shè)備制備為所需制件，并檢測性能。所制備的鈦酸鉀晶須改性丙烯酸酯類微球復(fù)合材料性能見表一。實(shí)例6（1）按以下比例配比原料：丙烯酸異辛酯微球100份，四鈦酸鉀晶須5份，偶聯(lián)劑γ―(2,3-環(huán)氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷0.1份，光穩(wěn)劑2-羥基-4-正辛氧基二苯甲酮0.1份，消泡劑聚醚硅氧烷0.5份，流平劑有機(jī)硅-環(huán)氧丙烷共聚物0.5份，熱穩(wěn)定劑硬脂酸鋇0.05份，抗氧劑四(3,5-二叔丁基-4-羥基)苯丙酸季戊四醇酯0.04份，抗氧劑N,N'-雙-(3-(3,5-二叔丁基-4-羥基苯基)丙?；?己二胺0.06份。將以上物料陸續(xù)加入容器中進(jìn)行混合；（2）混合后的物料在50℃條件下高速攪拌10min至分散均勻；將所得混合物料通過激光燒結(jié)快速成型設(shè)備制備為所需制件，并檢測性能。所制備的鈦酸鉀晶須改性丙烯酸酯類微球復(fù)合材料性能見表一。實(shí)例7（1）按以下比例配比原料：丙烯酸異辛酯微球100份，四鈦酸鉀晶須15份，偶聯(lián)劑γ―(2,3-環(huán)氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷0.2份，光穩(wěn)劑2-羥基-4-正辛氧基二苯甲酮0.2份，消泡劑聚醚硅氧烷1.5份，流平劑有機(jī)硅-環(huán)氧丙烷共聚物0.6份，熱穩(wěn)定劑硬脂酸鋇0.15份，抗氧劑四(3,5-二叔丁基-4-羥基)苯丙酸季戊四醇酯0.08份，抗氧劑N,N'-雙-(3-(3,5-二叔丁基-4-羥基苯基)丙?；?己二胺0.12份。將以上物料陸續(xù)加入容器中進(jìn)行混合；（2）混合后的物料在60℃條件下高速攪拌15min至分散均勻；將所得混合物料通過激光燒結(jié)快速成型設(shè)備制備為所需制件，并檢測性能。所制備的鈦酸鉀晶須改性丙烯酸酯類微球復(fù)合材料性能見表一。實(shí)例8（1）按以下比例配比原料：丙烯酸異辛酯微球100份，四鈦酸鉀晶須25份，偶聯(lián)劑γ―(2,3-環(huán)氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷0.3份，光穩(wěn)劑2-羥基-4-正辛氧基二苯甲酮0.3份，消泡劑聚醚硅氧烷2.5份，流平劑有機(jī)硅-環(huán)氧丙烷共聚物0.7份，熱穩(wěn)定劑硬脂酸鋇0.25份，抗氧劑四(3,5-二叔丁基-4-羥基)苯丙酸季戊四醇酯0.12份，抗氧劑N,N'-雙-(3-(3,5-二叔丁基-4-羥基苯基)丙酰基)己二胺0.18份。將以上物料陸續(xù)加入容器中進(jìn)行混合；（2）混合后的物料在70℃條件下高速攪拌20min至分散均勻；將所得混合物料通過激光燒結(jié)快速成型設(shè)備制備為所需制件，并檢測性能。所制備的鈦酸鉀晶須改性丙烯酸酯類微球復(fù)合材料性能見表一。實(shí)例9（1）按以下比例配比原料：丙烯酸異辛酯微球100份，四鈦酸鉀晶須35份，偶聯(lián)劑γ―(2,3-環(huán)氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷0.4份，光穩(wěn)劑2-羥基-4-正辛氧基二苯甲酮0.4份，消泡劑聚醚硅氧烷3.5份，流平劑有機(jī)硅-環(huán)氧丙烷共聚物0.8份，熱穩(wěn)定劑硬脂酸鋇0.35份，抗氧劑四(3,5-二叔丁基-4-羥基)苯丙酸季戊四醇酯0.16份，抗氧劑N,N'-雙-(3-(3,5-二叔丁基-4-羥基苯基)丙?；?己二胺0.24份。將以上物料陸續(xù)加入容器中進(jìn)行混合；（2）混合后的物料在80℃條件下高速攪拌25min至分散均勻；將所得混合物料通過激光燒結(jié)快速成型設(shè)備制備為所需制件，并檢測性能。所制備的鈦酸鉀晶須改性丙烯酸酯類微球復(fù)合材料性能見表一。實(shí)例10（1）按以下比例配比原料：丙烯酸異辛酯微球100份，四鈦酸鉀晶須45份，偶聯(lián)劑γ―(2,3-環(huán)氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷0.5份，光穩(wěn)劑2-羥基-4-正辛氧基二苯甲酮0.5份，消泡劑聚醚硅氧烷4.5份，流平劑有機(jī)硅-環(huán)氧丙烷共聚物1份，熱穩(wěn)定劑硬脂酸鋇0.45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，抗氧劑N,N'-雙-(3-(3,5-二叔丁基-4-羥基苯基)丙?；?己二胺0.3份。將以上物料陸續(xù)加入容器中進(jìn)行混合；（2）混合后的物料在90℃條件下高速攪拌30min至分散均勻；將所得混合物料通過激光燒結(jié)快速成型設(shè)備制備為所需制件，并檢測性能。所制備的鈦酸鉀晶須改性丙烯酸酯類微球復(fù)合材料性能見表一。對(duì)照實(shí)例1（1）按以下比例配比原料：2-乙基己基丙烯酸酯微球100份，偶聯(lián)劑γ-氨丙基三乙氧基硅烷0.1份，光穩(wěn)劑2,4-二羧基二苯甲酮0.1份，消泡劑二甲基聚硅氧烷0.5份，流平劑有機(jī)硅-環(huán)氧乙烷共聚物0.5份，熱穩(wěn)定劑硬脂酸鈣0.05份，抗氧劑四(3,5-二叔丁基-4-羥基)苯丙酸季戊四醇酯0.04份，抗氧劑三(2,4-二叔丁基)亞磷酸苯酯0.06份。將以上物料陸續(xù)加入容器中進(jìn)行混合；（2）混合后的物料在50℃條件下高速攪拌10min至分散均勻；將所得混合物料通過激光燒結(jié)快速成型設(shè)備制備為所需制件，并檢測性能。所制備的2-乙基己基丙烯酸酯微球復(fù)合材料性能見表一。對(duì)照實(shí)例2（1）按以下比例配比原料：丙烯酸異辛酯微球100份，偶聯(lián)劑γ―(2,3-環(huán)氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷0.1份，光穩(wěn)劑2-羥基-4-正辛氧基二苯甲酮0.1份，消泡劑聚醚硅氧烷0.5份，流平劑有機(jī)硅-環(huán)氧丙烷共聚物0.5份，熱穩(wěn)定劑硬脂酸鋇0.05份，抗氧劑四(3,5-二叔丁基-4-羥基)苯丙酸季戊四醇酯0.04份，抗氧劑N,N'-雙-(3-(3,5-二叔丁基-4-羥基苯基)丙酰基)己二胺0.06份。將以上物料陸續(xù)加入容器中進(jìn)行混合；（2）混合后的物料在50℃條件下高速攪拌10min至分散均勻；將所得混合物料通過激光燒結(jié)快速成型設(shè)備制備為所需制件，并檢測性能。所制備的丙烯酸異辛酯微球復(fù)合材料性能見表一。表一：性能沖擊強(qiáng)度(KJ/m2)熱變形溫度(℃)收縮率(%)成型速度(cm3/h)實(shí)施例121511.961實(shí)施例224541.863實(shí)施例326561.664實(shí)施例428581.467實(shí)施例527571.566實(shí)施例622522.252實(shí)施例723552.054實(shí)施例825571.956實(shí)施例927601.759實(shí)施例1026581.858對(duì)照實(shí)施例117383.245對(duì)照實(shí)施例215353.540通過表一數(shù)據(jù)可知，本發(fā)明制備的鈦酸鉀晶須改性2-乙基己基丙烯酸酯微球復(fù)合材料沖擊強(qiáng)度最大為28KJ/m2，較改性前（對(duì)照實(shí)例1）提高64.7%；熱變形溫度最高為58℃，較改性前提高52.6%；收縮率最小為1.4%，較改性前降低56.3%；成型速度最快為67cm3/h，較改性前提高48.9%。本發(fā)明制備的鈦酸鉀晶須改性丙烯酸異辛酯微球復(fù)合材料沖擊強(qiáng)度最大為27KJ/m2，較改性前（對(duì)照實(shí)例1）提高80.0%；熱變形溫度最高為60℃，較改性前提高71.4%；收縮率最小為1.7%，較改性前降低51.4%；成型速度最快為59cm3/h，較改性前提高47.5%。因此，本發(fā)明制備的復(fù)合材料具有較高的力學(xué)強(qiáng)度、優(yōu)異的熱穩(wěn)定性、良好的尺寸穩(wěn)定性和快速的成型速度等特點(diǎn)，此外所制備的制件表面質(zhì)量大幅提高，同時(shí)降低了復(fù)合材料的綜合制造成本。此外本發(fā)明涉及的復(fù)合材料制備工藝簡單，可直接應(yīng)用和推廣于激光燒結(jié)快速成型領(lǐng)域，制備高性能且表觀質(zhì)量要求較高的制品。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，并把在此說明的一般原理應(yīng)用到其他實(shí)施例中而不必經(jīng)過創(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1 2 3