[发明专利]用于选择性激光烧结的聚乳酸树脂粉末及其制备方法和应用

说明书

本发明提供了一种用于选择性激光烧结的聚乳酸树脂粉末及其制备方法，所述方法包括：在加热温度下，将聚乳酸树脂溶解于酮类和/或环醚类有机溶剂中，并加入成核剂，得到聚乳酸树脂溶液；将得到的聚乳酸树脂溶液降温，使固体沉淀析出，得到固液混合物；在得到的固液混合物中加入助剂，混合均匀；固液分离，干燥固体，得到适用于选择性激光烧结的聚乳酸树脂粉末；其中，所述助剂包括粉末隔离剂和/或抗氧剂。根据本发明得到的聚乳酸树脂粉末具有良好的抗氧化性、良好的粉末流动性、合适的尺寸大小、匀称的颗粒外形以及均匀的粒径分布。本发明还提供了一种以按照本发明方法制备的聚乳酸粉末为原料的选择性激光烧结方法。

技术领域

本发明涉及聚合物加工技术领域，具体涉及一种用于选择性激光烧结的聚乳酸树脂粉末及其制备方法和在选择性激光烧结方面的应用。

背景技术

选择性激光烧结(Selective Laser Sintering,SLS)技术是一种快速成型技术，是目前增材制造技术中应用最广泛且最具市场前景的技术，近年来呈现出快速发展的趋势。SLS技术是由计算机首先对三维实体进行扫描，然后通过高强度激光照射预先在工作台或零部件上铺上的材料粉末选择性地一层接着一层地熔融烧结，进而实现逐层成型的技术。SLS技术具有高度的设计柔性，能够制造出精确的模型和原型，可以成型具有可靠结构的可以直接使用的零部件，并且生产周期短，工艺简单，因此特别适合于新产品的开发。

能够用于SLS技术的成型材料种类较为广泛，包括高分子、石蜡、金属、陶瓷以及它们的复合材料。然而，成型材料的性能、性状又是SLS技术烧结成功的一个重要因素，它还直接影响成型件的成型速度、精度，以及物理、化学性能及其综合性能。尽管适用的成型材料种类繁多，但是目前能够直接应用于SLS技术并成功制造出尺寸误差小、表面规整、孔隙率低的模塑品的聚合物粉末原料却鲜少。现有技术中，通常采用粉碎法、如深冷粉碎法来制备SLS用的粉末原料，这不仅需要特定设备，制备得到的粉末原料颗粒表面较粗糙、粒径不够均匀、形状不规则，不利于烧结成型体的形成，并影响成型体的性能。目前市场上适用于SLS技术的聚合物粉末原料匮乏，因此各种聚合物种类相应的固体粉末原料亟待开发。

聚乳酸(PLA)是一种可生物降解的树脂材料，具有良好的综合性能，因此开发SLS用具有生物相容性的PLA固体粉末，除能满足工业应用需求外，还可满足个性化的食品、生物、医用载体材料应用的需求。

发明内容

本发明的目的在于提供了一种适用于选择性激光烧结的聚乳酸树脂粉末及其制备方法和应用。根据本发明提供的聚乳酸树脂粉末，具有良好的抗氧化性、良好的粉末流动性、合适的尺寸大小、合适的堆密度、匀称的颗粒外形以及均匀的粒径分布，适用于选择性激光烧结制备各种模塑品，尤其是对可生物降解性有要求的模塑品。

本发明提供了一种用于选择性激光烧结的聚乳酸树脂粉末的制备方法，包括以下步骤：

a)在加热温度下，聚乳酸树脂溶解于酮类和/或环醚类有机溶剂中，并加入成核剂，得到聚乳酸树脂溶液；

b)将步骤a)得到的聚乳酸树脂溶液降温，使固体沉淀析出，得到固液混合物；

c)在步骤b)得到的固液混合物中加入助剂，混合均匀；

d)固液分离，干燥固体，得到适用于选择性激光烧结的聚乳酸树脂粉末；

其中，所述助剂包括粉末隔离剂和/或抗氧剂。

根据本发明，在步骤a)中，所述聚乳酸树脂为重量分数为1:1的左旋聚乳酸树脂和右旋聚乳酸树脂的混合物，其用量以所述聚乳酸树脂为100重量份数计，所述左旋聚乳酸树脂为50重量份数，右旋聚乳酸树脂为50重量份数。

在本发明的优选实施方案中，所述左旋聚乳酸树脂和右旋聚乳酸树脂的光学纯度≥92％，熔融指数在190℃，2.16kg载量下测定为20-100g/10min，优选30-80g/10min。