[发明专利]用于选择性激光烧结尼龙复合材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种用于选择性激光烧结新型尼龙复合材料及其制备方法，该新型尼龙复合材料由以下原料组份组成：尼龙粉末50‑70％、玻璃微珠10‑30％、硅灰石10‑30％、增韧剂1‑2％、抗氧剂1‑2％。本发明的用于选择性激光烧结新型尼龙复合材料该新型尼龙复合材料热变形温度高、延展性好、能提高产品烧结成型性能，制作工艺简单、成本低。

技术领域

本发明属于化工原料技术领域，更具体地，涉及一种用于选择性激光烧结新型尼龙复合材料及其制备方法。

背景技术

选择性激光烧结(selective laser sintering,SLS)是一种3D打印技术，也称为增材制造、快速成型，其技术主要由以下步骤组成：(1) 在计算机中建立制品的三维实体CAD模型，用分层软件进行切片处理，得到每一加工层面的信息，并将其转化为电信号控制激光扫描系统工作；(2)在成型工作平台上铺设一层致密均匀的成型粉末材料，激光束在计算机控制下根据切片层面信息对成型粉末材料进行扫描烧结，被激光束照射的粉末熔化并在随后的冷却进程中粘接在一起，完成第一个层面的加工；(3)逐层铺粉，逐层扫描烧结，采用上述叠加成型法，最后制造出三维实体零件。采用激光烧结快速成型方法，快速制造出新产品的实物模型(即制品)。

应用于SLS工艺的高分子材料主要有晶态聚合物和非晶态聚合物，晶态聚合物的烧结温度在熔融温度以上，熔融粘度低，烧结速率快，致密性好，但尺寸收缩严重；非晶态聚合物尺寸收缩小，但烧结过程中熔体粘度高，烧结速度慢，内部容易形成气孔，导致烧结件密度低，力学性能低。尼龙为半结晶聚合物，烧结成型性能优良，制品强度高，韧性好等特点。采用复合PA粉末SLS技术生产的制品能通过严格的性能测试，其制作的原型可以直接作为功能结构件使用，因此可以取代塑料，甚至部分要求不高的金属零件。也可直接用于实际模型进行性能检验，验证制品设计结构合理性，制造工艺的可行性，及时修改产品设计，以适应市场的需求或者用于直接制造铸造用模具 (模板，模样，型芯)等，从而大大缩短新产品的开发周期，降低研制成本，使企业具有更强的市场竞争力。

粉末材料是影响3D打印技术应用的关键因素，也是制约3D打印产业发展的主要瓶颈。目前国内关于SLS材料的研究还处于起步阶段，存在的问题主要包括价格高、粉末烧结温度高老化现象严重、重复利用率低、烧结件性能差。目前SLS工艺使用的材料主要有纯尼龙粉、尼龙+玻纤粉、尼龙+矿纤粉。纯尼龙粉价格高，强度低；尼龙+玻纤粉有一定的强度，但热变形温度较低，最高达80℃；尼龙+矿纤粉热变形温度高可达150℃，但韧性极差，脆性大，这些材料就像木桶效应，长板很长，短板也很多，无法满足某些功能零部件的要求，极大的限制了3D打印的应用范围。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种用于选择性激光烧结新型尼龙复合材料及其制备方法，该新型尼龙复合材料热变形温度高、延展性好、能提高产品烧结成型性能，制作工艺简单、成本低。

为实现上述目的，本发明的一种用于选择性激光烧结新型尼龙复合材料，按重量百分数计，该新型尼龙复合材料由以下原料组份组成：尼龙粉末50-70％、玻璃微珠10-30％、硅灰石10-30％、增韧剂1-2％、抗氧剂1-2％。

本发明还提供了一种用于选择性激光烧结新型尼龙复合材料的制备方法，包括以下步骤：

步骤(1)：于不锈钢压力釜中加入尼龙粉末与玻璃微珠，并加入溶剂乙醇混合均匀，将压力釜内温度升温至150-160℃，保温1-3小时后高速搅拌，玻璃微珠作为晶核诱导尼龙粉末及乙醇在玻璃微珠表面形成结晶包覆成球状，冷却后真空减压抽滤除去溶剂，即得到复合尼龙材料；

步骤(2)：取针状硅灰石，用硅烷偶联剂进行表面预处理后与步骤(1)所制得的复合尼龙材料混合，并加入增韧剂和抗氧化剂，高速搅拌，即得新型尼龙复合材料。