本發(fā)明涉及一種激光燒結(jié)用尼龍導(dǎo)電粉末制備方法，采用該方法制備的尼龍導(dǎo)電粉末尤其適用于選擇性激光燒結(jié)技術(shù)，其制備的三維零件具有尼龍材料的特性且具備導(dǎo)電性能。

背景技術(shù)：

選擇性激光燒結(jié)是通過(guò)選擇性地熔合多個(gè)粉末層來(lái)制造三維物體的一種方法，該方法允許不使用工具加工而只需根據(jù)待生產(chǎn)物體的三維圖像通過(guò)激光燒結(jié)粉末的多個(gè)重疊層，來(lái)獲得三維實(shí)體。該方法主要使用熱塑性聚合物來(lái)完成，專(zhuān)利US6136948和WO9606881對(duì)這種使用粉末狀聚合物制造三維物體的方法進(jìn)行了詳細(xì)的描述。

尼龍是一類(lèi)性能優(yōu)異的熱塑性工程塑料，具有較好的力學(xué)機(jī)械性能、耐化學(xué)腐蝕性能，在工業(yè)領(lǐng)域應(yīng)用廣泛。利用選擇性激光燒結(jié)技術(shù)來(lái)制造尼龍三維零件相較于傳統(tǒng)注塑方法，具有生產(chǎn)周期短，柔性化程度高，工藝簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)，具有廣泛的應(yīng)用空間。尼龍表面的電阻高，導(dǎo)電能力差，表面易因摩擦積聚靜電荷而影響使用的安全性，如果賦予其良好的導(dǎo)電性，則可更好地應(yīng)用在化工、石油、電子及半導(dǎo)體行業(yè)，甚至可以替代部分導(dǎo)電材料。

專(zhuān)利CN201010171713.6，CN103194059A等分別公開(kāi)了尼龍導(dǎo)電材料的制備方法，通過(guò)將導(dǎo)電材料與尼龍粒料共混形成具有導(dǎo)電性能的復(fù)合材料，專(zhuān)利CN105820562A公開(kāi)了一種選擇性激光燒結(jié)用導(dǎo)電尼龍復(fù)合粉末及其制備方法，通過(guò)尼龍材料與導(dǎo)電材料混合制備得到具有導(dǎo)電功能的尼龍復(fù)合粉末。采用機(jī)械混合的選擇性激光燒結(jié)導(dǎo)電尼龍復(fù)合粉末，容易因?qū)щ姺勰╊w粒與尼龍顆粒的性質(zhì)不同而造成相的分離，在使用過(guò)程中尤其是鋪粉工藝過(guò)程中不同材料容易分層，造成三維零件因不均勻而影響其導(dǎo)電性能以及其他性能。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種激光燒結(jié)用尼龍導(dǎo)電粉末制備方法，使導(dǎo)電材料在尼龍基材中分散更加均勻性，從而提高三維零件的導(dǎo)電性能及相關(guān)性能。

一種激光燒結(jié)用尼龍導(dǎo)電粉末的制備方法，包括如下步驟：

（1）將導(dǎo)電顆粒和表面活性劑加入到足量的醇-水溶劑中，經(jīng)攪拌分散、干燥、研磨后，篩分得到平均粒徑為1-50微米的表面活化導(dǎo)電顆粒，醇-水溶劑中乙醇的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為85-95%；

（2） 將表面活化導(dǎo)電顆粒、尼龍樹(shù)脂、抗氧劑和足量溶劑混合形成溶液，在密閉環(huán)境中抽真空后，通入惰性保護(hù)氣體，溶液中各物質(zhì)的質(zhì)量份數(shù)為：100份尼龍樹(shù)脂，0.1-5份表面活化導(dǎo)電顆粒, 0.1-1份抗氧劑；

（3）在持續(xù)攪拌條件下，加熱溶液至140-170℃，升溫速率為0.5-3℃/min，隨后保溫10-300min，待尼龍樹(shù)脂溶解后，將溶液降溫至室溫，降溫速率為0.1-2.0℃/min，得到尼龍包覆導(dǎo)電顆粒的沉淀；

（4）將經(jīng)步驟（3）的溶液進(jìn)行固液分離，經(jīng)干燥、研磨后，篩選粒徑分布在10-120微米的尼龍導(dǎo)電粉末。

優(yōu)選的，所述表面活性劑為十二烷基磺酸鈉、十二烷基苯磺酸鈉、二丁酸二辛酯磺酸鈉、二辛基琥珀酸硫酸鈉、十二烷基磷酸酯鉀、十二烷基磷酸酯、脂肪醇羥乙基磺酸鈉、仲烷基磺酸鈉、月桂基硫酸三乙醇銨、十二烷基硫酸鈉、十二烷基醇聚氧乙烯醇硫酸鈉中的一種或幾種。

優(yōu)選的，所述導(dǎo)電顆粒為石墨烯、炭黑、金、銀、銅、鐵或鋁中的一種或幾種。

優(yōu)選的，所述導(dǎo)電顆粒粒徑為1-50微米。

優(yōu)選的，所述尼龍樹(shù)脂為尼龍6、尼龍66、尼龍610、尼龍612、尼龍1010、尼龍11、尼龍12、尼龍1212中的一種或幾種。

優(yōu)選的，步驟（2）中所述溶劑為甲醇、乙醇、丙醇、水、乙二醇、丁酮中的一種或幾種。

優(yōu)選的，所述抗氧劑由受阻酚類(lèi)抗氧劑和亞磷酸脂類(lèi)抗氧劑組成，其中受阻酚類(lèi)抗氧劑為1，3，5-三甲基-2，4，6-三（3，5-二叔丁基-4-羥基芐基）苯、2，6-二叔丁基-4-甲基-苯酚、N，N’-二（3，5-二叔丁基-4-羥基苯基丙酰胺）中的一種或幾種，亞磷酸脂類(lèi)抗氧劑為2，2’-亞乙基雙（4，6-二叔丁基苯基）氟代亞磷酸酯、四（2，4-二叔丁基苯基）-4，4’-聯(lián)苯基雙亞磷酸酯中的一種或幾種。

優(yōu)選的，所述抗氧劑中受阻酚類(lèi)抗氧劑質(zhì)量分?jǐn)?shù)為40%-90%，其余為亞磷酸酯類(lèi)抗氧劑。

本發(fā)明提供的一種激光燒結(jié)用尼龍導(dǎo)電粉末制備方法，通過(guò)將導(dǎo)電顆粒和表面活性劑加入醇-水溶劑后，經(jīng)攪拌分散、干燥、研磨得到表面活化導(dǎo)電顆粒，然后將表面活化導(dǎo)電顆粒添加至尼龍溶液中，經(jīng)先升溫后降溫結(jié)晶過(guò)程，將導(dǎo)電顆粒材料均勻包覆在尼龍微球內(nèi)，經(jīng)過(guò)濾、干燥和篩分后得到包覆有導(dǎo)電顆粒的尼龍粉末材料，使得本發(fā)明所制獲的尼龍導(dǎo)電粉末，與將導(dǎo)電顆粒與尼龍粉末材料通過(guò)機(jī)械共混獲得的粉末相比，其粒徑分布均勻且集中，導(dǎo)電顆粒分布更加均勻，使用過(guò)程中粉末不易發(fā)生相分離，其尼龍三維零件的導(dǎo)電性能及其他相關(guān)性能更好。

具體實(shí)施方式

本發(fā)明的一種激光燒結(jié)用尼龍導(dǎo)電粉末的制備方法，首先是將導(dǎo)電顆粒材料進(jìn)行表面改性，然后將處理好的導(dǎo)電顆粒加入到尼龍溶液中，在持續(xù)攪拌條件下加熱溶液至140℃-170℃，優(yōu)選150-155℃；保溫30-240min，優(yōu)選100-160min；然后將溶液按0.1-2.0℃/min降溫至室溫進(jìn)行粉末制備，優(yōu)選降溫速率為0.3-1.0℃/min，其中改性后的表面活化導(dǎo)電顆粒重量含量為尼龍樹(shù)脂材料含量的0.1-5%，優(yōu)選0.5-2%。

發(fā)明人認(rèn)為，經(jīng)表面處理的導(dǎo)電顆粒在制備尼龍導(dǎo)電粉末材料工藝中不僅是加入一種導(dǎo)電物質(zhì)，而且在尼龍冷卻結(jié)晶過(guò)程中，作為晶胚參與到尼龍冷卻再結(jié)晶的過(guò)程中，從而使得原有的均相成核變成異相成核，溶液中的尼龍材料在導(dǎo)電顆粒的表面生長(zhǎng)成尼龍包覆導(dǎo)電顆粒的粉末顆粒，其結(jié)晶過(guò)程更加穩(wěn)定有序，尼龍粉末粒徑分布更為均勻。

下面通過(guò)具體的實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)描述。

實(shí)施例1

取1000g平均粒徑為5微米的銅與500g的十二烷基磷酸酯鉀的醇-水溶液攪拌混合均勻，抽慮，60℃下干燥4h，球磨、過(guò)篩，得到表面活化的銅粉；其中十二烷基磷酸酯鉀的醇-水溶液的組成和質(zhì)量百分比為：85%乙醇、10%蒸餾水、5%十二烷基磷酸酯鉀。向100L反應(yīng)釜中投入PA1212材料10Kg，表面活化的銅粉100g，乙醇80Kg，通入高純氮?dú)庵翂毫?.3MPa，持續(xù)攪拌下加熱使釜內(nèi)溫度升高至150℃，在此溫度下保溫120min；隨后采用冷卻水降溫，使釜內(nèi)溫度以0.8℃/min的冷卻速率降至75℃，加大冷卻水流量使釜內(nèi)溫度降至室溫，取出物料，離心分離，干燥即可得到尼龍粉末樣品。

對(duì)比例1

向100L反應(yīng)釜中投入PA1212材料10Kg，乙醇80Kg，通入高純氮?dú)庵翂毫?.3MPa，持續(xù)攪拌下加熱使釜內(nèi)溫度升高至150℃，在此溫度下保溫120min；隨后采用冷卻水降溫，使釜內(nèi)溫度以0.8℃/min的冷卻速率降至75℃，加大冷卻水流量使釜內(nèi)溫度降至室溫，取出物料，離心分離，干燥即可得到尼龍粉末樣品。

實(shí)施例2

取1000g平均粒徑為5微米的銀與500g的十二烷基磷酸酯鉀的醇-水溶液攪拌混合均勻，抽慮，60℃下干燥4h，球磨、過(guò)篩，得到表面活化的銀粉；其中十二烷基磷酸酯鉀的醇-水溶液的組成和質(zhì)量百分比為：85%乙醇、10%蒸餾水、5%十二烷基磷酸酯鉀。向100L反應(yīng)釜中投入PA1212材料10Kg，表面活化的銀粉100g，乙醇80Kg，通入高純氮?dú)庵翂毫?.3MPa，持續(xù)攪拌下加熱使釜內(nèi)溫度升高至150℃，在此溫度下保溫120min；隨后采用冷卻水降溫，使釜內(nèi)溫度以0.8℃/min的冷卻速率降至75℃，加大冷卻水流量使釜內(nèi)溫度降至室溫，取出物料，離心分離，干燥即可得到尼龍粉末樣品。

實(shí)施例3

取1000g平均粒徑為5微米的石墨烯與500g的十二烷基磷酸酯鉀的醇-水溶液攪拌混合均勻，抽慮，60℃下干燥4h，球磨、過(guò)篩，得到表面活化的石墨烯粉；其中十二烷基磷酸酯鉀的醇-水溶液的組成和質(zhì)量百分比為：85%乙醇、10%蒸餾水、5%十二烷基磷酸酯鉀。向100L反應(yīng)釜中投入PA1212材料10Kg，表面活化的石墨烯100g，乙醇80Kg，通入高純氮?dú)庵翂毫?.3MPa，持續(xù)攪拌下加熱使釜內(nèi)溫度升高至150℃，在此溫度下保溫120min；隨后采用冷卻水降溫，使釜內(nèi)溫度以0.8℃/min的冷卻速率降至75℃，加大冷卻水流量使釜內(nèi)溫度降至室溫，取出物料，離心分離，干燥即可得到尼龍粉末樣品。

實(shí)施例4

取1000g平均粒徑為5微米的銅與500g的十二烷基磷酸酯鉀的醇-水溶液攪拌混合均勻，抽慮，60℃下干燥4h，球磨、過(guò)篩，得到表面活化的銅粉；其中十二烷基磷酸酯鉀的醇-水溶液的組成和質(zhì)量百分比為：85%乙醇、10%蒸餾水、5%十二烷基磷酸酯鉀。向100L反應(yīng)釜中投入PA6材料10Kg，表面活化的銅粉100g，甲醇70Kg，蒸餾水30kg，通入高純氮?dú)庵翂毫?.3MPa，持續(xù)攪拌下加熱使釜內(nèi)溫度升高至160℃，在此溫度下保溫120min；隨后采用冷卻水降溫，使釜內(nèi)溫度以0.5℃/min的冷卻速率降至80℃，加大冷卻水流量使釜內(nèi)溫度降至室溫，取出物料，離心分離，干燥即可得到尼龍粉末樣品。

對(duì)比例2

向100L反應(yīng)釜中投入PA6材料10Kg，甲醇70Kg，蒸餾水30kg，通入高純氮?dú)庵翂毫?.3MPa，持續(xù)攪拌下加熱使釜內(nèi)溫度升高至160℃，在此溫度下保溫120min；隨后采用冷卻水降溫，使釜內(nèi)溫度以0.5℃/min的冷卻速率降至80℃，加大冷卻水流量使釜內(nèi)溫度降至室溫，取出物料，離心分離，干燥即可得到尼龍粉末樣品。

分別對(duì)實(shí)施例1-5和對(duì)比例1-2所獲得尼龍粉末樣品進(jìn)行粒度分析，并使用選擇性激光燒結(jié)設(shè)備燒結(jié)粉末樣品獲得三維零件，測(cè)量得到三維零件的體積電阻率。

從表中可以看出，使用本發(fā)明制備的尼龍導(dǎo)電粉末粒徑分布變得更加集中，其選擇性激光燒結(jié)三維零件的體積電阻率也得到改善。