[发明专利]一种用于选择性激光烧结的尼龙复合材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于选择性激光烧结的尼龙复合材料，并涉及该尼龙复合材料的制备方法。

背景技术

高分子尼龙粉末材料是选择性激光烧结(Selective Laser Sintering，简称SLS)制造领域使用最为广泛的原材料，可应用于汽车飞机工程、国防军工产品、建筑工程模型、机械制造、艺术品制作等行业。为了进一步改善SLS成形制品性能，可采用化学、物理方法对尼龙材料(PA)进行改性，以提高其SLS成形效果及制品的强度、韧性等性能。如CN1379061通过添加滑石粉、玻璃球等填料对尼龙粉末材料进行改性，目的在于提高SLS制件的强度和韧性，但未对采用密度不同的空心玻璃微珠来调整SLS复合材料的等效密度进行描述；CN101348609通过添加玻璃纤维等组分对尼龙粉末材料进行改性，目的在于提高尼龙复合材料注塑件的弯曲强度、弯曲模量及耐高温性能，CN101724258进一步应用空心玻璃微珠等对尼龙材料进行改性，应用于尼龙复合材料注塑件，取得了较好的效果，具有降低注塑件重量的效果；但正如本领域技术人员所知，SLS成形与注塑成形相比较，从制造原理到影响因素上具有很大的区别，二者对于成形材料具有不同的要求。现有技术均未基于SLS技术角度，采取有效手段对尼龙材料进行改性，在保证材料力学性能的同时，有效降低材料密度，减轻制件重量，提高制件综合性能；而航空航天等高端制造领域对材料提出了质轻、强度高、刚度好的要求，如减轻飞行器结构重量意味着增加运载能力，提高机动性能，加大飞行距离或射程，减少燃油或推进剂的消耗应用。现有技术缺陷限制了尼龙复合材料及SLS技术在航空航天等对制件重量敏感度高的制造领域的应用与发展。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术缺陷，提供一种用于选择性激光烧结的尼龙复合材料，该尼龙复合材料在保证优良力学性能及成型效果的同时，提供更低的密度，成形制件重量更轻，具备高的比强度和比刚度，改善SLS制件综合性能，可适用于航空航天等对制件重量敏感度高的制造领域。

本发明的另一目的在于提供上述尼龙复合材料的制备方法。

本发明提供的一种用于选择性激光烧结的尼龙复合材料，是由以下组分组成的：尼龙树脂，空心玻璃微珠，偶联剂，流动助剂，光吸收剂，抗氧剂；各组分按下述重量份数配比：

尼龙树脂    85-95

空心玻璃微珠5-15

偶联剂      0.2-2

流动助剂    0.3-3

光吸收剂    0.1-1

抗氧剂      0.5-1

上述尼龙树脂选自PA6，PA66，PA1010，PA11，PA12。

上述空心玻璃微珠为10～100μm粒径的空心玻璃微珠。

上述偶联剂为硅烷类偶联剂，优选为γ-氨丙基三乙氧基硅烷、γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷、γ-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷中的一种或几种。

上述流动助剂为纳米氧化铝、纳米氧化钙、纳米碳化硅、纳米二氧化硅中的一种或几种。

上述光吸收剂为苯酮类、苯并三唑类、取代丙烯腈类、三嗪类与受阻胺类光吸收剂中的一种或几种；其中苯酮类光吸收剂优选为2，4-二羟基二苯甲酮、2-羟基-4-甲氧基二苯甲酮，苯并三唑类光吸收剂优选为2-(2′-羟基-3′，5′-二叔苯基)-5-氯化苯并三唑等，三嗪类光吸收剂优选为2，4，6-三(2′-正丁氧基苯基)-1，3，5-三嗪，受阻胺类优选为二(2，2，6，6-四甲基-4-哌啶基(癸二酸酯、双(1，2，2，6，6-五甲基-4-哌啶基)癸二酸酯。

上述抗氧化剂为受阻酚类抗氧剂和亚磷酸酯类抗氧剂组成的复合抗氧剂，其中受阻酚类抗氧剂优选为1，3，5-三甲基-2，4，6-三(3，5-二叔丁基-4-羟基苄基)苯、2，6-二叔丁基-4-甲基-苯酚、N，N′-二(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基丙酰胺)、2，2′-双(4-甲基-6-叔丁基-苯酚)甲烷、2，2′-双(4-乙基-6-叔丁基-苯酚)甲烷中的一种或几种，其用量为复合抗氧剂总重量的60-80％；其中亚磷酸酯类抗氧剂优选为2，2′-亚乙基双(4，6-二叔丁基苯基)氟代亚磷酸酯、四(2，4-二叔丁基苯基)-4，4′-联苯基双亚磷酸酯中的一种或几种，其用量为复合抗氧剂总重量的20-40％。

根据上述各组分配比，按以下步骤制备用于选择性激光烧结的尼龙复合材料：