[发明专利]3D打印用聚苯硫醚树脂及其合成方法

说明书

技术领域

本发明涉及高分子材料领域，特别涉及3D打印用聚苯硫醚树脂及其合成方法。

背景技术

3D打印技术是一种目前发展较快的新型快速成型技术，它是一种以数字模型文件为基础，运用粉末状金属式塑料、陶瓷粉末、淀粉、石膏等可粘合材料，通过逐层打印的方法来构造物体的技术。

目前，3D打印技术在材料选择上仍受到不少限制：打印材料价格高昂，通用性差，材料的性能达不到设计的要求。特别是在打印无人机、机器人、电子产品、汽车配件时，3D打印技术对材料性能的要求更为严格。

聚苯硫醚(PPS)树脂，是一种新型高性能热塑性树脂，其具有优良的耐热性，热稳定性，以及良好耐腐蚀性和耐化学性，并具有很低的介电常数，在高温高湿环境下具有优良的绝缘性和介电性。因此，聚苯硫醚(PPS)树脂作为一种新兴的工程塑料，已广泛应用电子、航天航空、汽车、家电、机械等各个领域。

3D打印技术要求打印材料必须处于熔融状态和均匀分布，并且在生产一些特殊的部件，如：无人机、机器人、汽车配件、电子产品时，必须满足强度、刚性、耐潮湿性、热稳定性、耐腐蚀性和耐化学性的要求。普通的聚苯硫醚树脂的分子量通常只有40000～50000，不能满足3D打印技术的要求。

发明内容

本发明的一个目的是提供一种3D打印用聚苯硫醚树脂及其合成方法，以解决上述现有技术问题中的至少一个。

根据本发明的一个方面，提供了一种3D打印用聚苯硫醚树脂，主要由含水硫化钠、对二氯苯和四氯苯，以及氢氧化钠、氢氧化钾或碳酸钠聚合反应制得。

本发明的3D打印用聚苯硫醚树脂具有立体的分子结构，分子量可以达到50000～80000，其强度、刚性、耐潮湿性、热稳定性、耐腐蚀性和耐化学性等综合性能都得到提高，可以应用于通过3D打印技术打印无人机、机器人、汽车配件或电子产品等配件。

在一些实施方式中，以重量份数计，其中硫化钠0.9～1.5，对二氯苯1；氢氧化钠、氢氧化钾或碳酸钠的质量为硫化钠和对二氯苯总质量的1～3％；四氯苯的质量为硫化钠和对二氯苯总质量的3～8％。各组分的比例在这个范围内所获得的产品的各项物理性能和机械性能比较优异。

在一些实施方式中，其中四氯苯为1,2,3,4-四氯苯、1,3,4,5-四氯苯和1,2,4,5-四氯苯中的一种或两种以上的组合。

在一些实施方式中，其中催化剂为氯化锂、碳酸锂或氢氧化锂。应用这些催化剂反应速度较快，反应较充分。

本发明的另一个目的是提供一种3D打印用聚苯硫醚树脂的合成方法。该合成方法包括以下步骤：

步骤(1)将按比例称好的硫化钠、催化剂和NMP溶剂，以及氢氧化钠、氢氧化钾或碳酸钠搅拌分散，脱水处理后得到预聚物；

步骤(2)将对二氯苯加入所述预聚物中进行缩聚反应；

步骤(3)将四氯苯加入步骤(2)的生成物中，进行聚合反应，得到3D打印用聚苯硫醚树脂。

在一些实施方式中，其中，在步骤(1)的脱水温度为130～230℃。在此阶段将反应温度设置在上述范围可以使脱水过程更加充分。

在一些实施方式中，其中，在步骤(2)的缩聚反应温度为240～280℃。在此阶段将反应温度设置在上述范围可以使反应更加充分。

在一些实施方式中，其中，在步骤(2)将预聚物的温度升至155～165℃并保温，加入按比例称好的对二氯苯，待对二氯苯充分溶解在溶剂里，再将温度升至240～280℃并保温，升温速度为1～3度/分钟。在此阶段将反应温度设置在上述范围可以使反应更加充分，缩聚反应是放热反应，缓慢升温可以更好地控制反应釜的温度。

在一些实施方式中，其中，在步骤(3)的聚合反应温度为260～320℃。在此阶段将反应温度设置在上述范围可以使反应更加充分。

在一些实施方式中，其中，步骤(1)～(3)在纯度为95％以上的氮气保护下进行。有高浓度氮气的保护可以隔绝空气中的氧气与原料产生的氧化反应。

具体实施方式

以下通过实施例对本发明作进一步说明，但保护范围不受这些实施例的限制。

实施例1：