一種激光燒結(jié)用聚酰胺6粉末的制備方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明提供了一種激光燒結(jié)用聚酰胺6粉末的制備方法，包括：將聚酰胺6樹(shù)脂材料與溶劑混合置于反應(yīng)釜中，在保護(hù)氣氛下加熱物料至反應(yīng)溫度；控制反應(yīng)釜降溫，使得物料降溫至70~90℃，降溫過(guò)程中保持反應(yīng)釜內(nèi)外溫差在±25℃以?xún)?nèi)；控制釜內(nèi)物料快速降溫至50℃以下。通過(guò)本發(fā)明制備的聚酰胺6粉末顆粒球形度高、流動(dòng)性較好，尤其適用于激光燒結(jié)技術(shù)。
【專(zhuān)利說(shuō)明】
一種激光燒結(jié)用聚酰胺6粉末的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明涉及一種激光燒結(jié)用聚酰胺粉末制備方法，具體涉及聚酰胺6粉末的制備 方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 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W09606881 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。
[0003] 聚酰胺粉末材料可以用于激光燒結(jié)技術(shù)來(lái)制造三維物體。如果用于燒結(jié)的聚酰胺 粉末粒徑分布范圍窄，顆粒球形度高，則粉末具有較好的流動(dòng)性，燒結(jié)過(guò)程中能夠提高燒結(jié) 工藝的效率，而且能夠減輕燒結(jié)過(guò)程中三維物體粘粉和翹曲的現(xiàn)象，提高燒結(jié)質(zhì)量。
[0004] 除了聚酰胺11和聚酰胺12材料，聚酰胺6是擬將在激光燒結(jié)領(lǐng)域產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用的原 材料之一，現(xiàn)有技術(shù)中常采用深冷粉碎法獲得聚酰胺6粉末材料，但深冷粉碎工藝得到的粉 末材料球形度不高，流動(dòng)性偏低，用于激光燒結(jié)工藝的質(zhì)量效果較差。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的目的是提供一種溶劑法制備激光燒結(jié)用聚酰胺6粉末的方法，通過(guò)本方 法可獲得顆粒球形度高、流動(dòng)性較好的聚酰胺6粉末材料。
[0006] -種激光燒結(jié)用聚酰胺6粉末的制備方法，包括如下步驟： 步驟一:將聚酰胺6樹(shù)脂材料與溶劑混合置于反應(yīng)釜中，在保護(hù)氣氛下加熱物料至反應(yīng) 溫度； 步驟二:控制反應(yīng)釜降溫，使得物料降溫至70~90°C，降溫過(guò)程中保持反應(yīng)釜內(nèi)外溫差 在±25°C以?xún)?nèi)； 步驟三:控制釜內(nèi)物料快速降溫至50 °C以下。
[0007] 作為本發(fā)明的進(jìn)一步優(yōu)選方案，所述步驟一中，溶劑為甲醇與水的混合物，其中甲 醇占總質(zhì)量的45%~70%。
[0008] 作為本發(fā)明的進(jìn)一步優(yōu)選方案，所述步驟一中，聚酰胺6與溶劑的質(zhì)量比為1:4~ 10。
[0009] 作為本發(fā)明的進(jìn)一步優(yōu)選方案，所述步驟一中，所述反應(yīng)溫度為140~170°C。
[0010] 作為本發(fā)明的進(jìn)一步優(yōu)選方案，所述步驟一還包括，在將物料加熱至反應(yīng)溫度后 保溫至少30min。
[0011] 作為本發(fā)明的進(jìn)一步優(yōu)選方案，所述步驟二中，控制物料的降溫速率為0.8~1.5 °C/min〇
[0012] 控制釜內(nèi)物料快速降溫至50 °C以下后，還包括出料、離心、干燥、篩分等常規(guī)技術(shù) 手段最終獲得用于激光燒結(jié)的聚酰胺6粉末材料?？梢岳斫獾氖?，降溫至50°C以下后，反應(yīng) 釜內(nèi)氣體甲醇量較少，在出料時(shí)能減小甲醇對(duì)操作人員的身體傷害。
[0013] 本發(fā)明的一種激光燒結(jié)用聚酰胺6粉末的制備方法，通過(guò)采用甲醇與水混合而成 的溶劑與聚酰胺6材料置于反應(yīng)釜內(nèi)，在保護(hù)氣氛下加熱反應(yīng)，降溫過(guò)程中控制反應(yīng)釜內(nèi)外 溫差，從而獲得顆粒球形度、流動(dòng)性好的聚酰胺6粉末材料。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如 下優(yōu)點(diǎn)： (1)使用甲醇和水的混合組合作為溶劑，與聚酰胺6極性接近，溶解更加充分，析出晶體 形狀更加規(guī)則。
[0014] (2)降溫過(guò)程保持反應(yīng)釜內(nèi)外溫差在±25°C以?xún)?nèi)，能有效減小反應(yīng)物料與反應(yīng)釜 加熱介質(zhì)的溫度梯度，避免聚酰胺6晶體在生長(zhǎng)過(guò)程中因釜內(nèi)外溫差較大，導(dǎo)致原析出晶體 因運(yùn)動(dòng)至高溫處再次受熱溶解，對(duì)晶型結(jié)構(gòu)和外部輪廓造成破壞，從而影響粉末晶體的密 實(shí)度和球形度。
[0015] (3)采用0.8~1.5°C/min降溫速率，有利于獲得均勻穩(wěn)定的聚酰胺6粉末材料。
【附圖說(shuō)明】
[0016] 圖1是實(shí)施例一獲得的聚酰胺6粉末形貌圖。
[0017] 圖2是實(shí)施例二獲得的聚酰胺6粉末形貌圖。
[0018] 圖3是實(shí)施例三獲得的聚酰胺6粉末形貌圖。
[0019] 圖4是實(shí)施例四獲得的聚酰胺6粉末形貌圖。
[0020] 圖5是實(shí)施例五獲得的聚酰胺6粉末形貌圖。
[0021]
【具體實(shí)施方式】
[0022]為了讓本領(lǐng)域的技術(shù)人員更好地理解并實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的技術(shù)方案，以下將結(jié)合說(shuō)明 書(shū)附圖和具體實(shí)施例做進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。
[0023] 實(shí)施例一 一種激光燒結(jié)用聚酰胺6粉末的制備方法，包括如下步驟： 步驟一:將聚酰胺6樹(shù)脂材料4千克，溶劑24千克置于密閉的反應(yīng)釜中，其中溶劑由甲醇 和水按45:55的比例混合。反應(yīng)釜抽壓至0.0 IMPa，隨后充入氮?dú)庵粮獌?nèi)壓強(qiáng)為0.4MPa，在攪 拌的條件下，將反應(yīng)釜外導(dǎo)熱油加熱至190°C，加熱釜內(nèi)物料溫度至155°C并保持該溫度 120min〇
[0024]步驟二:通過(guò)調(diào)節(jié)反應(yīng)釜冷卻水的流量，調(diào)節(jié)反應(yīng)釜降溫速率，其中釜內(nèi)物料的降 溫速率約為I.〇°C/min，降溫過(guò)程中，反應(yīng)釜外溫度始終高于物料溫度30°C左右?？刂莆锪?溫度降至80 °C時(shí)，反應(yīng)過(guò)程基本完成。
[0025]步驟三：加大反應(yīng)釜冷卻水的流量，使物料快速降溫至50°C左右，出料、離心、干 燥、篩分后得到聚酰胺6粉末材料，其形貌如圖1所示。
[0026] 實(shí)施例二 一種激光燒結(jié)用聚酰胺6粉末的制備方法，包括如下步驟： 步驟一:將聚酰胺6樹(shù)脂材料4千克，溶劑24千克置于密閉的反應(yīng)釜中，其中溶劑由甲醇 和水按45:55的比例混合。反應(yīng)釜抽壓至0.0 IMPa，隨后充入氮?dú)庵粮獌?nèi)壓強(qiáng)為0.4MPa，在攪 拌的條件下，將反應(yīng)釜外導(dǎo)熱油加熱至190°C，加熱釜內(nèi)物料溫度至155°C并保持該溫度 120min〇
[0027]步驟二:通過(guò)調(diào)節(jié)反應(yīng)釜冷卻水的流量，調(diào)節(jié)反應(yīng)釜降溫速率，其中釜內(nèi)物料的降 溫速率約為I.〇°C/min，降溫過(guò)程中，反應(yīng)釜外溫度始終高于物料溫度20°C左右?？刂莆锪?溫度降至80 °C時(shí)，反應(yīng)過(guò)程基本完成。
[0028]步驟三：加大反應(yīng)釜冷卻水的流量，使物料快速降溫至50°C左右，出料、離心、干 燥、篩分后得到聚酰胺6粉末材料，其形貌如圖2所示。
[0029] 實(shí)施例三 一種激光燒結(jié)用聚酰胺6粉末的制備方法，包括如下步驟： 步驟一:將聚酰胺6樹(shù)脂材料4千克，溶劑24千克置于密閉的反應(yīng)釜中，其中溶劑由甲醇 和水按45:55的比例混合。反應(yīng)釜抽壓至0.0 IMPa，隨后充入氮?dú)庵粮獌?nèi)壓強(qiáng)為0.4MPa，在攪 拌的條件下，將反應(yīng)釜外導(dǎo)熱油加熱至190°C，加熱釜內(nèi)物料溫度至155°C并保持該溫度 120min〇
[0030]步驟二:通過(guò)調(diào)節(jié)反應(yīng)釜冷卻水的流量，調(diào)節(jié)反應(yīng)釜降溫速率，其中釜內(nèi)物料的降 溫速率約為I.〇°C/min，降溫過(guò)程中，反應(yīng)釜外溫度始終高于物料溫度HTC左右?？刂莆锪?溫度降至80 °C時(shí)，反應(yīng)過(guò)程基本完成。
[0031]步驟三：加大反應(yīng)釜冷卻水的流量，使物料快速降溫至50°C左右，出料、離心、干 燥、篩分后得到聚酰胺6粉末材料，其形貌如圖3所示。
[0032]實(shí)施例四 一種激光燒結(jié)用聚酰胺6粉末的制備方法，包括如下步驟： 步驟一:將聚酰胺6樹(shù)脂材料4千克，溶劑24千克置于密閉的反應(yīng)釜中，其中溶劑由甲醇 和水按45:55的比例混合。反應(yīng)釜抽壓至0.0 IMPa，隨后充入氮?dú)庵粮獌?nèi)壓強(qiáng)為0.4MPa，在攪 拌的條件下，將反應(yīng)釜外導(dǎo)熱油加熱至190°C，加熱釜內(nèi)物料溫度至155°C并保持該溫度 120min〇
[0033]步驟二:通過(guò)調(diào)節(jié)反應(yīng)釜冷卻水的流量，調(diào)節(jié)反應(yīng)釜降溫速率，其中釜內(nèi)物料的降 溫速率約為I.〇°C/min，降溫過(guò)程中，物料溫度始終高于反應(yīng)釜外溫度20°C左右。控制物料 溫度降至80 °C時(shí)，反應(yīng)過(guò)程基本完成。
[0034]步驟三：加大反應(yīng)釜冷卻水的流量，使物料快速降溫至50°C左右，出料、離心、干 燥、篩分后得到聚酰胺6粉末材料，其形貌如圖4所示。
[0035] 實(shí)施例五 一種激光燒結(jié)用聚酰胺6粉末的制備方法，包括如下步驟： 步驟一:將聚酰胺6樹(shù)脂材料4千克，溶劑24千克置于密閉的反應(yīng)釜中，其中溶劑由甲醇 和水按45:55的比例混合。反應(yīng)釜抽壓至0.0 IMPa，隨后充入氮?dú)庵粮獌?nèi)壓強(qiáng)為0.4MPa，在攪 拌的條件下，將反應(yīng)釜外導(dǎo)熱油加熱至190°C，加熱釜內(nèi)物料溫度至155°C并保持該溫度 120min〇
[0036]步驟二:通過(guò)調(diào)節(jié)反應(yīng)釜冷卻水的流量，調(diào)節(jié)反應(yīng)釜降溫速率，其中釜內(nèi)物料的降 溫速率約為I.〇°C/min，降溫過(guò)程中，物料溫度始終高于反應(yīng)釜外溫度HTC左右?？刂莆锪?溫度降至80 °C時(shí)，反應(yīng)過(guò)程基本完成。
[0037]步驟三：加大反應(yīng)釜冷卻水的流量，使物料快速降溫至50°C左右，出料、離心、干 燥、篩分后得到聚酰胺6粉末材料，其形貌如圖5所示。
[0038] 晶體球形度的優(yōu)劣可以通過(guò)粉末顯微形貌、振實(shí)密度以及休止角來(lái)反映。在粉末 粒徑分布相近的情況下，粉末振實(shí)密度越高，休止角越低，晶體球形度越高。將上述5個(gè)實(shí)施 例獲得的粉末顆粒篩分，得到相對(duì)應(yīng)的粒徑分布為:DlO，30~35; D50，50~55; D90，85~90的粉 末批次，其振實(shí)密度和休止角如表1所示。
[0039] 耒 1
以上實(shí)施例僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，本發(fā)明的保護(hù)范圍并不僅局限于上述實(shí)施 例，凡屬于本發(fā)明思路下的技術(shù)方案均應(yīng)屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。應(yīng)當(dāng)指出，在不脫離本發(fā) 明原理前提下的若干修改和修飾，應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種激光燒結(jié)用聚酰胺6粉末的制備方法，其特征在于，包括如下步驟： 步驟一:將聚酰胺6樹(shù)脂材料與溶劑混合置于反應(yīng)釜中，在保護(hù)氣氛下加熱物料至反應(yīng) 溫度； 步驟二:控制反應(yīng)釜降溫，使得物料降溫至70~90°C，降溫過(guò)程中保持反應(yīng)釜內(nèi)外溫差 在±25°C以?xún)?nèi)； 步驟三:控制釜內(nèi)物料快速降溫至50 °C以下。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述步驟一中，溶劑為甲醇與水的混 合物，其中甲醇占總質(zhì)量的45%~70%。3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的制備方法，其特征在于，所述步驟一中，聚酰胺6與溶劑的質(zhì)量 比為1:4~10。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述步驟一中，所述反應(yīng)溫度為140~ 170。。。5. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的制備方法，其特征在于，所述步驟一還包括在將物料加熱至反 應(yīng)溫度后，保溫至少30min。6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述步驟二中，控制物料的降溫速率 為0.8~1.5 °C/min。
【文檔編號(hào)】C08L77/02GK105860105SQ201610385369
【公開(kāi)日】2016年8月17日
【申請(qǐng)日】2016年6月3日
【發(fā)明人】譚銳, 陳禮, 文杰斌, 彭博
【申請(qǐng)人】湖南華曙高科技有限責(zé)任公司