本發(fā)明屬于3d打印技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種高強(qiáng)度耐高溫3d打印材料、線材制備及打印方法。
背景技術(shù)：
近年來(lái)，3d打印技術(shù)迅速發(fā)展起來(lái)，受到了國(guó)內(nèi)外的廣泛認(rèn)可和關(guān)注。3d打印技術(shù)又稱為增材制造，是一種根據(jù)三維繪圖數(shù)據(jù)，通過(guò)3d打印設(shè)備直接實(shí)現(xiàn)逐層加工、疊加成形的工藝，以此生成實(shí)體零部件；其大大區(qū)別于傳統(tǒng)模具加工的制作方法，這種無(wú)模具自由成形的技術(shù)擺脫了空間幾何及設(shè)計(jì)工藝的束縛，可將任何創(chuàng)意設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)變?yōu)閷?shí)體產(chǎn)品，拓展了巨大的創(chuàng)造空間。而且與傳統(tǒng)樹脂加工方式相比，縮短了研發(fā)周期，降低了研發(fā)成本；拓寬了材料選擇范圍和產(chǎn)品應(yīng)用領(lǐng)域；成型件可直接制造終端零部件；也就減少了材料的消耗，尤其小批量生產(chǎn)可大大降低產(chǎn)品成本。
目前，3d打印技術(shù)中，應(yīng)用最廣泛的仍然是熔融沉積成型(fdm)技術(shù)，其作為一種可將各種熱塑性聚合物線材加熱熔化進(jìn)而逐層堆積成型的打印技術(shù)方法，原理簡(jiǎn)單、操作易行、節(jié)約原料、打印成本低周期短，在眾多3d打印技術(shù)中應(yīng)用最為廣泛，也就有著至關(guān)重要的地位。
應(yīng)用于fdm打印技術(shù)的聚合物線材仍然主要以abs、pla、pc、pp、pe、尼龍等各類常用熱塑性工程塑料以及其改性增強(qiáng)的復(fù)合材料居多，這些材料普遍存在使用溫度低，力學(xué)強(qiáng)度差，復(fù)合工藝復(fù)雜，添加劑繁多，實(shí)際應(yīng)用范圍非常有限的問(wèn)題，尤其在航空航天等工程應(yīng)用方面幾乎無(wú)法實(shí)際應(yīng)用，目前現(xiàn)有的3d打印耗材種類早已難以滿足日益增長(zhǎng)的市場(chǎng)需求。
聚醚酰亞胺(pei)是一種常用的航空材料，熱變形溫度高達(dá)220℃，同時(shí)兼具優(yōu)異的力學(xué)性能，具有廣譜耐化學(xué)性、抗燃燒性和低致煙性，并且抗蠕變及尺寸穩(wěn)定性優(yōu)良，廣泛應(yīng)用于消防員頭盔，飛機(jī)內(nèi)飾，艙外航空航天組件和汽車各部位組件等，但至今還沒(méi)有聚醚酰亞胺(pei)作為單一成分的3d打印材料在各種場(chǎng)合中應(yīng)用。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
聚醚酰亞胺(pei)作為一種未定型高性能聚合物，具備針對(duì)市面上任何fdm熱塑性塑料都無(wú)法企及的高耐熱性、耐化學(xué)性以及優(yōu)異的力學(xué)性能，是作為高強(qiáng)度耐高溫3d打印線材最佳的聚合物材料。
本發(fā)明的目的是：提供一種高強(qiáng)度耐高溫3d打印材料、線材制備及打印方法，僅以單一成分的材料進(jìn)行3d打印，簡(jiǎn)化3d打印線材的制備工藝。
本發(fā)明的高強(qiáng)度耐高溫3d打印材料，僅包括聚醚酰亞胺，無(wú)需額外添加劑。
所述聚醚酰亞胺的重均分子量mw為4萬(wàn)g/mol―6萬(wàn)g/mol。
一種高強(qiáng)度耐高溫3d打印線材的制備方法，采用上述的3d打印材料，該方法包括以下步驟：
將所述聚醚酰亞胺的樹脂母粒經(jīng)真空干燥箱于120℃―180℃干燥除濕3-8小時(shí)后，經(jīng)樹脂拉絲機(jī)牽引擠出聚醚酰亞胺線材，再通過(guò)圓盤繞絲收集成型線材，所述樹脂拉絲機(jī)的加熱溫度為320℃―400℃。
線材的直徑為1mm―4mm。
一種利用上述3d打印線材進(jìn)行3d打印的方法，包括以下步驟：
(1)將所述3d打印線材經(jīng)真空干燥箱于80℃―120℃干燥除濕3―8小時(shí)；
(2)將干燥除濕好的線材采用fdw型3d打印設(shè)備進(jìn)行逐層沉積打印，腔體溫度為60―100℃，底板溫度為100―180℃，打印溫度340―400℃，填充率為20―100％，完成預(yù)設(shè)樣品的3d打印作業(yè)；
(3)將打印好的樣品放置于真空干燥箱中，100℃干燥除濕1―2小時(shí)，150℃干燥除濕1―2小時(shí)，200℃干燥除濕1―2小時(shí)，待其在真空干燥箱中自然冷卻至室溫再取出。
將取出的樣品按照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試其彎曲強(qiáng)度、拉伸強(qiáng)度、缺口沖擊強(qiáng)度以及無(wú)缺口沖擊強(qiáng)度。
本發(fā)明的有益效果是：簡(jiǎn)單易行,有利于實(shí)現(xiàn)批量穩(wěn)定生產(chǎn)，制備過(guò)程中無(wú)任何添加劑、大大簡(jiǎn)化了3d打印線材的制備工藝、整個(gè)過(guò)程環(huán)保無(wú)毒，所制備的高強(qiáng)度耐高溫3d打印線材均勻，可直接應(yīng)用于3d打印，研發(fā)周期短、成本低、材料消耗少，較傳統(tǒng)加工制造方式有突出的優(yōu)勢(shì)；所得到的3d打印樣條樣品，力學(xué)性能顯著提高，彌補(bǔ)了傳統(tǒng)線材力學(xué)性能差的不足，熱變形溫度約為220℃，其可在高溫高強(qiáng)度高腐蝕等惡劣環(huán)境下持久使用，作為一種新型高強(qiáng)度耐高溫3d打印線材，更加適于應(yīng)用在航空航天，機(jī)械制造等對(duì)材料有高要求的相關(guān)領(lǐng)域，為拓展聚醚酰亞胺在3d打印方面的應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)，創(chuàng)造卓越的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。
具體實(shí)施方式
下面對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。
實(shí)施例1
將聚醚酰亞胺的樹脂母粒經(jīng)真空干燥箱于120℃干燥除濕5小時(shí)后，經(jīng)樹脂拉絲機(jī)在加入溫度為350℃的條件下牽引擠出直徑為1.75±0.05mm的聚醚酰亞胺3d打印線材，再通過(guò)圓盤繞絲收集成型線材。
將上述3d打印線材經(jīng)真空干燥箱于100℃干燥除濕5小時(shí)后，采用fdw型3d打印設(shè)備按照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)gb/t2567-2008進(jìn)行逐層沉積打印所需測(cè)試樣條或樣品，打印作業(yè)時(shí)，腔體溫度為70℃，底板溫度為120℃，打印溫度360℃，填充率為100％。
完成3d打印作業(yè)后，將上述打印好的樣條或樣品放置于真空干燥箱中，100℃干燥除濕1小時(shí)，150℃干燥除濕1小時(shí)，200℃干燥除濕1小時(shí)，待其在真空干燥箱中自然冷卻至室溫再取出。
實(shí)施例2
將上述聚醚酰亞胺的樹脂母粒經(jīng)真空干燥箱于120℃干燥除濕5小時(shí)后，經(jīng)樹脂拉絲機(jī)在加入溫度為330℃的條件下牽引擠出直徑為1.75±0.05mm的聚醚酰亞胺3d打印線材，再通過(guò)圓盤繞絲收集成型線材。
將上述3d打印線材經(jīng)真空干燥箱于100℃干燥除濕5小時(shí)后，采用fdw型3d打印設(shè)備按照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)gb/t2567-2008進(jìn)行逐層沉積打印所需測(cè)試樣條或樣品，打印作業(yè)時(shí)，腔體溫度為75℃，底板溫度為135℃，打印溫度375℃，填充率為100％。
完成3d打印作業(yè)后，將上述打印好的樣條或樣品放置于真空干燥箱中，100℃干燥除濕1小時(shí)，150℃干燥除濕1小時(shí)，200℃干燥除濕1小時(shí)，待其在真空干燥箱中自然冷卻至室溫再取出。
實(shí)施例3
將上述聚醚酰亞胺的樹脂母粒經(jīng)真空干燥箱于150℃干燥除濕4小時(shí)后，經(jīng)樹脂拉絲機(jī)在加入溫度為360℃的條件下牽引擠出直徑為1.75±0.05mm的聚醚酰亞胺3d打印線材，再通過(guò)圓盤繞絲收集成型線材。
將上述3d打印線材經(jīng)真空干燥箱于110℃干燥除濕4.5小時(shí)后，采用fdw型3d打印設(shè)備按照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)gb/t2567-2008進(jìn)行逐層沉積打印所需測(cè)試樣條或樣品，打印作業(yè)時(shí)，腔體溫度為80℃，底板溫度為135℃，打印溫度380℃，填充率為60％。
完成3d打印作業(yè)后，將上述打印好的樣條或樣品放置于真空干燥箱中，100℃干燥除濕1.5小時(shí)，150℃干燥除濕1.5小時(shí)，200℃干燥除濕1.5小時(shí)，待其在真空干燥箱中自然冷卻至室溫再取出。
實(shí)施例4
將上述聚醚酰亞胺的樹脂母粒經(jīng)真空干燥箱于160℃干燥除濕3小時(shí)后，經(jīng)樹脂拉絲機(jī)在加入溫度為380℃的條件下牽引擠出直徑為3.00±0.05mm的聚醚酰亞胺3d打印線材，再通過(guò)圓盤繞絲收集成型線材。
將上述3d打印線材經(jīng)真空干燥箱于120℃干燥除濕3小時(shí)后，采用fdw型3d打印設(shè)備按照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)gb/t2567-2008進(jìn)行逐層沉積打印所需測(cè)試樣條或樣品，打印作業(yè)時(shí)，腔體溫度為90℃，底板溫度為150℃，打印溫度390℃，填充率為80％。
完成3d打印作業(yè)后，將上述打印好的樣條或樣品放置于真空干燥箱中，100℃干燥除濕2小時(shí)，150℃干燥除濕2小時(shí)，200℃干燥除濕2小時(shí)，待其在真空干燥箱中自然冷卻至室溫再取出。
實(shí)施例5
將上述聚醚酰亞胺的樹脂母粒經(jīng)真空干燥箱于120℃干燥除濕7小時(shí)后，經(jīng)樹脂拉絲機(jī)在加入溫度為380℃的條件下牽引擠出直徑為1.75±0.05mm的聚醚酰亞胺3d打印線材，再通過(guò)圓盤繞絲收集成型線材。
將上述3d打印線材經(jīng)真空干燥箱于160℃干燥除濕7小時(shí)后，采用fdw型3d打印設(shè)備按照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)gb/t2567-2008進(jìn)行逐層沉積打印所需樣條或樣品，打印作業(yè)時(shí)，腔體溫度為70℃，底板溫度為110℃，打印溫度350℃，填充率為100％。
完成3d打印作業(yè)后，將上述打印好的樣條或樣品放置于真空干燥箱中，100℃干燥除濕1小時(shí)，150℃干燥除濕1.5小時(shí)，200℃干燥除濕1小時(shí)，待其在真空干燥箱中自然冷卻至室溫再取出。