[发明专利]一种激光烧结用复合蜡粉成型材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种蜡粉成型材料，特别是涉及一种用于激光烧结的复合蜡粉成型材料，以及该复合蜡粉成型材料的制备方法。

背景技术

蜡型制造是熔模精密铸造的重要工序。目前蜡型的制造方法主要有两种：一是采用模具翻模，二是采用聚苯乙烯粉末或蜡粉通过快速成型工艺制造。

模具翻模工艺过程复杂，模具设计和制造周期长。例如一套柴油机用增压器压气机叶轮模具的设计和制造需要几个月的时间，当叶轮结构需要改变时，原模具将白白浪费。模具的设计和制造及工艺定型成为加快新产品研制进程的一大制约。

由于聚苯乙烯熔点较高，在熔模铸造过程中必须采用高温焙烧，这样会产生大量刺激性有毒气体，对环境污染较大；另外，在焙烧过程中，由于薄壁处灰分难以清除，经常造成零件不完整或表面质量下降。

传统的快速成型用蜡粉原材料均为单一组分，在激光烧结过程中存在收缩变形大，制作的蜡模尺寸精度差等缺点，蜡粉成型件的线收缩率达到1～3%，致使蜡粉材料无法在激光烧结快速成型领域体现它的优良性能。

发明内容

本发明的目的是提供一种激光烧结用复合蜡粉成型材料，该成型材料在激光烧结过程中收缩变形小。

本发明的目的还在于提供一种该激光烧结用复合蜡粉成型材料的制备方法。

本发明的激光烧结用复合蜡粉成型材料是由下述重量份数的原料组份混合得到的：

双组份蜡粉材料　　　　　1000～2000

气相二氧化硅　　　　　　1～10

有机膨润土　　　　　　　5～20

二苯甲酮类光吸收剂　　　5～30

非离子型抗静电剂　　　　1～10

其中，所述的双组份蜡粉材料是由环球软化点为80～100℃的中分子量聚乙烯蜡与环球软化点为60～80℃的低分子量聚乙烯蜡按照1000：300～1000的重量比混合，经真空干燥预收缩和液氮淬冷后制成的蜡粉材料。

本发明的双组份蜡粉材料中，低分子量聚乙烯蜡充当了中分子量聚乙烯蜡的粘结剂，在相同的激光能量密度下，中分子量聚乙烯蜡的熔融粘度高于低分子量聚乙烯蜡，所以中分子量聚乙烯蜡的收缩率远小于低分子量聚乙烯蜡，经过激光烧结后，整体零件的收缩率大大减小。

进一步地，上述双组份蜡粉材料中，优选以平均粒径5～20微米的中分子量聚乙烯蜡和低分子量聚乙烯蜡作为原料。

上述复合蜡粉成型材料中，所述的二苯甲酮类光吸收剂为2,4-二羟基二苯酮、2-羟基-4-甲氧基二苯酮或2-羟基-4-辛氧基二苯酮。传统的蜡粉材料在激光烧结过程中的光吸收效果不好，并导致烧结深度不够，本发明加入光吸收剂后，则可以明显改善上述状况。

本发明还在复合蜡粉成型材料中添加有抗静电剂。本发明加入的抗静电剂为非离子型抗静电剂，如环烷酸甘油酯、甘露糖醇酯或山梨糖醇酯等中的一种或几种。抗电剂的加入可以显著降低塑料制品的表面电阻，抗静电高效、持久，与树脂相容性适宜。

本发明中加入的气相二氧化硅和有机膨润土作为表面活性剂，可以提高混合材料的流动性，使得铺粉密度提高，从而提高了最终成型件的表面精度。

本发明激光烧结用复合蜡粉成型材料的制备方法包括以下步骤：

a)、将中分子量聚乙烯蜡与低分子量聚乙烯蜡分别于-150～-200℃低温粉碎成平均粒径5～20微米的蜡粉材料；

b)、按照中分子量聚乙烯蜡与低分子量聚乙烯蜡为1000：300～1000的重量比将两种蜡粉材料在混合机中混合得到混合料，所述混合机的转速为100～500r/min；

c)、将所述混合料于真空干燥箱中进行预收缩处理，真空干燥箱温度50～65℃，真空度不低于10^-3Pa；

d)、预收缩处理后的混合料从真空干燥箱中取出后迅速以液氮进行淬冷；

e)、淬冷后的混合料通过100～160目筛，得到双组份蜡粉材料；

f)、按照1000～2000重量份双组份蜡粉材料、1～10重量份气相二氧化硅、5～20重量份有机膨润土、5～30重量份二苯甲酮类光吸收剂、1～10重量份非离子型抗静电剂的比例，将上述各原料组分混合，于混合机中分散混合均匀，制得激光烧结用复合蜡粉成型材料。

其中，所述步骤b)中，两种蜡粉材料在混合机中的混合时间不少于30min。优选地，本发明将两种蜡粉材料在混合机中以间歇混合的方式进行混合，且每次混合的时间为5～20min。