[发明专利]一种可用于增材制造的ABS/PC合金改性材料

说明书

本发明公开了一种可用于增材制造的ABS/PC合金改性材料及其制备方法，其组分按质量百分数配比为：ABS 50%~80%，PC 15%~50%，相容剂3%~10%，纳米CaCO3 0.5%~10%。本发明的优点在于：1、通过PC改性ABS制备的改性材料成本较低、热稳定性好、抗冲击性高；2、优选的相容剂不仅增加了ABS/PC共混体系的相容性，而且有增强增韧的作用；3、优化纳米CaCO3的用量使材料具有增韧补强和提高材料热变形温度、尺寸稳定性等作用；4、通过3D打印机验证，打印时喷头出丝顺畅、无异味、制品精度高、外观质量好，非常适合于FDM增材制造的耗材。

技术领域

本发明属于增材制造（3D打印）耗材领域，具体来说是一种可用于增材制造的ABS/PC合金改性材料及其制备方法。

背景技术

增材制造技术的原理是将材料连续逐渐累加的方法制造出实体零件的技术，是一种“自下而上”制造的方法。增材制造技术俗称3D打印，与传统的去除-切削加工技术不同，3D打印无需原胚和模具，就能直接根据计算机的图形数据，通过逐层增加材料的方法生产任何形状的物体，能有效的简化产品的制造程序，缩短产品的研制周期，提高生产效率并降低成本。3D打印技术已广泛应用于产品原型、模具制造、艺术创作、珠宝制作、建筑、生物工程与医药、服装等领域。熔融沉积成型（FDM）是目前市场上常见的一种3D打印方式，随着技术的进步，FDM的应用还在不断拓展，其机器的创新发展速度较快，但其所能使用的耗材发展却有限。

目前市场上最常见的用于FDM工艺3D打印的耗材ABS（丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物）、PLA（聚乳酸）等。但是，传统的ABS材料打印时有异味较严重，其力学性能一般，弯曲强度和压缩强度较差，且不耐高温；PLA的力学也性能较差，也不耐高温。有鉴于现有ABS材料的缺陷，研制一种改性ABS材料提高材料的力学性能，使其作为增材制造耗材时热变形温度高、尺寸稳定性、制品精度高且无异味，从而具有非常深远的意义以及实用价值。

PC（聚碳酸酯）刚性大，具有优良的力学性能、耐热性以及尺寸稳定性。但是PC熔体的粘度大且加工温度较高，成型加工困难。ABS材料是目前国内主流的FDM 3D打印耗材，是一种综合性能良好的树脂，在比较宽的温度范围内具有较高的冲击强度和表面硬度，热变形温度也比聚酰胺（PA）、聚乳酸（PLA）高，制品的尺寸稳定性好。但是ABS这种材料具有遇冷收缩率大，对打印环境温度要求高，在打印过程中需要对打印底板进行加热，制品在打印过程中因为遇冷易出现局部脱落、悬空等问题，因此ABS作为3D打印耗材时具有一定的局限性，影响其应用范围。

本发明是在优选的相容剂的作用下，使得ABS和PC共混体系相容性好，而且所选的相容剂还具有增韧增强的作用。添加纳米CaCO3可改善材料的流变性，加工性能，并优化纳米CaCO3的用量改善了ABS/PC材料的力学强度，增加了韧性，提高了ABS/PC材料的弯曲强度，弯曲模量，热变形温度和尺寸稳定性等综合性能。改性后的ABS/PC材料力学性能好，热稳定性高，尺寸稳定性好，利用该材料制备的FDM工艺 3D打印耗材，打印过程出丝顺畅、无异味、精度高、制品外观质量好、有光泽，非常适合于打印某些对制件力学性能有较高要求的产品。

发明内容

本发明的研究内容在于开发一种可用于增材制造的ABS/PC合金改性材料，以解决传统单一ABS材料作为FDM工艺3D打印耗材时耐热温度较低、成型效果不好、容易产生翘曲现象及打印时有刺激性异味等问题，同时提高材料综合性能。本发明以PC改性ABS材料，优选相容剂和优化纳米CaCO3的用量，提高了材料力学性能、热变形温度和加工流变性等性能。所选的相容剂和优化纳米CaCO3都具有增强增韧作用，有效提高了改性材料在拉伸强度、冲击强度、断裂伸长率和热形变温度等方面的性能以及降低材料收缩率，极大提高了ABS/PC合金改性材料作为FDM 工艺3D耗材的应用性能和实用价值。