[发明专利]一种用于3D打印的超高分子量聚（甲基）丙烯酸酯粉体及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及高分子化合物领域，具体是一种粒径均一、尺寸可控的超高分子量聚(甲基)丙烯酸酯粉体的制备，该粉体可用于3D打印。

背景技术

3D打印技术又称叠层制造技术，是快速成型领域的一种新兴技术，它是一种以数字模型文件为基础，运用粉末状金属或塑料等可粘合材料，通过逐层打印的方式来构造物体的技术。基本原理是叠层制造，逐层增加材料来生成三维实体的技术。目前，3D打印技术主要被应用于产品原型、模具制造以及艺术创作、珠宝制作等领域，替代这些传统依赖的精细加工工艺。另外，3D打印技术逐渐应用于医学、生物工程、建筑、服装、航空等领域，为创新开拓了广阔的空间。

3D打印技术主要包括SLA、FDM、SLS、LOM等工艺。其中熔融沉积成型技术(FDM)和选择性激光烧结(SLS)技术都会使用热塑性塑料作为基本的3D打印材料。

选择性激光烧结(Selective laser sintering,SLS)是一种以激光为热源烧结粉末材料成形的快速成形技术。用高分子材料制作功能件是SLS技术的一个重要的发展方向，具有广阔的应用前景，而SLS技术所用的成型材料粒径在100微米以下的粉末材料，便于加工成型，且具有高分子量，以利于保证产品良好的力学性能。

通常SLS技术及设备采用发射聚焦于目标区域的能量的激光。在生产部件的目标区域内在由激光所发射的能量的作用下部分熔融或软化的粉末材料。操作时粉末所接受照射的激光能量的数量应足以快速形成部件薄片，因而在实施激光照射前必须将目标化境进行加热，将粉末预热到稍低于其熔点的温度，然后在刮平棍子的作用下将粉末铺平；激光束在计算机控制下根据分层截面信息进行有选择地烧结，一层完成后再进行下一层烧结，全部烧结完后去掉多余的粉末，则可以得到一烧结好的零件。

具体地，SLS设备包括一种在将粉末层暴露于激光能量之前在目标表面上沉积一层光滑、水平的粉末材料的装置。通过一个连接CAD/CAM系统的操纵光进行扫描以形成部件“薄片”的计算机来控制激光能量发射并局限于所选择的目标区域部分。在粉末材料照射形成部件的第一层“薄片”后，将粉末材料的第二层沉积于目标区域内。由CAD/CAM程序所操纵的激光重新扫描目标区域中仅暴露的部分，得到部件的第二层“薄片”。不断重复该方法直到部件“一片接一片”地逐渐累积形成完整的部件。

由于可烧结粉末的各种性能在确保选择性激光烧结法存在一个操作窗口中具有举足轻重的作用。也就是说，在某种程度的高温下使聚合物颗粒发生软化的现象减少至最低限度，使得粉末可保存于受热的目标环境中而又不引发颗粒发生熔融现象，直至后来由扫描的激光束将能量快速集中提供给受热的颗粒。

由于SLS成型方法有着制造工艺简单，柔性度高、材料选择范围广、材料价格便宜，成本低、材料利用率高，成型速度快等特点，针对以上特点SLS法主要应用于铸造业，并且可以用来直接制作快速模具。

聚(甲基)丙烯酸酯具有良好的光学性能，以及良好的耐化学试剂、耐溶剂性、耐候性能，广泛地应用于汽车、广告、医学、通讯及建筑等领域，在未来的3D打印中具有很好的应用前景；中国专利文献200810007467.3，使用分步乳液聚合的方法制备了超高分子量的聚丙烯酸酯共聚物，但是该种方法制备原料的聚(甲基)丙烯酸酯粉体材料尺寸大，粒径均一性差，烧结过程中很难控制件的精度，限制了聚(甲基)丙烯酸酯在3D打印中的应用

发明内容

本发明要解决的技术问题是制备得到尺寸可控、粒径均一的超高分子量聚(甲基)丙烯酸酯粉体及其制备方法，还提供所述粉体材料用于3D打印的应用。

本发明通过如下技术方案实现：

一种超高分子量的聚(甲基)丙烯酸酯粉体，其特征在于，所述粉体包括如下原料：

(甲基)丙烯酸酯，其它烯烃不饱和单体，乳化剂，油溶性氧化剂，水溶性还原剂，离子络合剂，pH缓冲剂，其中，

所述乳化剂总重量为(甲基)丙烯酸酯和其它烯烃不饱和单体的总重量的10～30％；

所述油溶性氧化剂为(甲基)丙烯酸酯和其它烯烃不饱和单体的总重量的0.1～0.4％；

所述水溶性还原剂为(甲基)丙烯酸酯和其它烯烃不饱和单体的总重量的0.01～0.1％；

离子络合剂为(甲基)丙烯酸酯和其它烯烃不饱和单体的总重量的0.1～2％；

所述pH缓冲剂为(甲基)丙烯酸酯和其它烯烃不饱和单体的总重量的0.1～1％。