[发明专利]一种3D打印颈部护具的尼龙基复合材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于高分子材料领域，适用于3D打印的材料，尤其是涉及一种适用于3D打印颈部护具的尼龙基复合材料及其制备方法。

背景技术

3D打印技术，即快速成型技术的一种，它是一种以数字模型文件为基础，运用金属或塑料等可粘合材料，通过切片，逐层打印的方式来构造物体的技术。已在模具设计，工业机械零件制造，汽车，航空，医学医药等领域得到广泛发展。3D打印技术主要包括立体光固化，激光烧结法，熔融层积法等，其中熔融层积式打印技术（FDM）是极为重要的一种，其应用范围也极为广泛。

熔融沉积式打印技术（FDM）的主要原理是在略高于打印材料的熔点温度下通过对热塑性材料加热使其熔融从喷嘴挤出，通过电脑控制，一层层堆积成成品。目前熔融层积式打印技术（FDM）用到的打印材料主要为ABS，尼龙，聚乳酸（PLA）等。

尼龙(PA)是发展最早、应用最广泛的热塑性工程塑料，具有高强、耐高温、耐磨、耐冲击、耐腐蚀、耐疲劳、耐油、自润滑等优异的性能，广泛用于汽车部件、电子电器、石油化工、航空航天等领域，是五大工程塑料中产量最大、用途最广、品种最多的高分子材料。

纯PA的力学性能较好，但是同时纯PA的拉伸强度(注塑)最高在60MPa左右，通过3D打印后勉强成型的拉伸强度仅有20MPa左右，而且尼龙的酞基和水分子之间容易形成氢键，具有较强的吸水性，导致产品尺寸稳定性差、干态和低温冲击强度低等缺陷，不能满足3D打印颈部护具的实际需要。因此，尼龙基复合材料要想能够在3D打印颈部护具领域得到广发应用，研发适用于3D打印颈部护具的尼龙基复合材料及其制备方法十分重要。

发明内容

本发明的目的就是为了克服现有技术存在的缺陷而提供一种具有良好的柔韧性，同时冲击强度、耐热性和断裂伸长率均得到了极大提高的适用于3D打印颈部护具的尼龙基复合材料及其制备方法。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现:

一种适用于3D打印颈部护具的尼龙基复合材料，其特征在于，该材料由以下组分及质量百分比含量的原料制备得到:尼龙树脂40-88.6，增强纤维10-30、偶联剂0.2-1，无机矿物5-10，抗氧剂0.2-1。

所述复合材料的熔融指数为5-10g/10min

所述的尼龙树脂为PA6，PA66，PA11和PA12中的一种或几种。

所述的增强纤维为短切玻璃纤维、长切玻璃纤维、短切碳纤维、长切碳纤维中的一种或几种。

所述的偶联剂为硅烷偶联剂KH550，KH560，KH570和KH792中的一种或几种。

所述的无机矿物为硅灰石、蛭石、滑石粉、碳酸钙中的一种或几种。

所述的抗氧剂为抗氧剂1098、抗氧剂168、抗氧剂1010、卤化铜、碘化钾、2’—双(4—甲基—6—叔丁基—苯酚)甲烷中的一种或几种。

适用于3D打印颈部护具的尼龙基复合材料的制备方法，采用以下步骤:

（1）按照以下组分及质量百分含量配料:尼龙树脂40-88.6，增强纤维10-30、偶联剂0.2-1，无机矿物5-10，抗氧剂0.2-1;

（2）将上述组分置于在高速混合机中混合1-10分钟，得到预混物，将预混物置于烘箱中，在40-60℃温度下干燥3小时;

（3）将干燥后的预混物置于双螺杆挤出机中进行挤出拉丝，即得到适用于3D打印颈部护具的尼龙基复合材料。

所述的高速混合机的设置温度为35-45℃，转速为2000-4500r/min。

所述的双螺杆挤出机的8段温度依次设定为:160-240℃，170-250℃，180-260℃，190-270℃，190-270℃，200-270℃，210-280℃，220-280℃，模头温度230-280℃，螺杆旋转速度为150-180r/min，喂料速度为10-15r/min。

与现有技术相比，本发明具有以下优点:

1、本发明加入偶联剂KH550，KH560，KH570和KH792中的一种或几种。偶联剂是一类两性结构的物质，其分子中的一部分基团可与填充物表面的羟基反应；另一部分有机基团可与尼龙高分子链形成物理缠绕，故偶联剂在填充物与尼龙之问起到了类似“桥梁”的作用，使二者紧密黏结，减少界面效应，使所得尼龙基复合材料性能更加稳定。

2、本发明的尼龙基复合材料具有超好的柔韧性和断裂伸长率，同时冲击强度、吸水率和耐热性均得到了很好的改善。