[发明专利]一种用于熔融沉积成型的PETG线材及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于熔融沉积成型材料及其制备方法，具体涉及一种用于熔融沉积成型的PETG线材及其制备方法。

背景技术

熔融沉积成型(Fused Deposition Modeling，FDM)，又称熔丝沉积，是一种增材制造(又称为3D打印)技术。FDM熔融层积成型技术是将丝状的热熔性材料加热融化，同时三维喷头在计算机的控制下，根据截面轮廓信息，将材料选择性地涂敷在工作台上，快速冷却后形成一层截面。一层成型完成后，机器工作台下降一个高度(即分层厚度)再成型下一层，直至形成整个实体造型。FDM加工过程流畅，成型材料种类多，可以快速成形各种复杂形状的零件，并且缩短生产周期。

FDM的材料一般是热塑性材料，如蜡、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS)、尼龙等丝状材料，材料在喷头内被加热熔化，喷头沿零件截面轮廓和填充轨迹运动，同时将熔化的材料挤出，材料迅速凝固，并与周围的材料凝结。

环己二醇(共聚聚酯)(PETG)是一种透明、非结晶型共聚酯，PETG常用的共聚单体为1,4-环己烷二甲醇(CHDM)，全称为聚对苯二甲酸乙二醇酯-1,4-环己烷二甲醇酯，它是由对苯二甲酸(PTA)、乙二醇(EG)和1,4-环己烷二甲醇(CHDM)三种单体用酯交换法缩聚的产物。对于传统的加工方法，PETG具有很好的可加工韧性，但是由于PETG是非结晶性共聚酯，当PETG树脂由粘流态冷却到玻璃化状态时，烧结件的体积发生了较大的变化，产生了收缩应力而导致尺寸偏离，单独使用PETG，其韧性不能满足FDM的成型要求，故需要对其进行增韧处理，使PETG线材具有极好的柔韧性，并同时具有较高的冲击强度和断裂伸长率，以用于FDM技术，扩大PETG材料的应用范围。

中国专利CN 102399422A公布了一种PETG材料增韧改性的方法，该专利中仅通过添加增韧剂对PETG进行增韧改性，增韧效果有限，其制备方法所制备的PETG改性复合材料因韧性不足而不能用FDM成形。中国专利CN 104559088A公布了一种用于FDM的PETG增韧材料，该专利中通过在增韧剂和PETG树脂加入相容剂，使得增韧剂和PETG树脂基体更好的相容，增强增韧效果，这种增韧改性的PETG材料可以应用于FDM技术，但是无法保证打印过程中由于温度、状态的变化而导致的尺寸变化，故难以保证最终制件的尺寸精度。

发明内容

本发明提供一种用于熔融沉积成型的PETG线材，同时提供其制备方法，使用热塑性弹性体、无机刚性纳米微粒协同作用对PETG增韧改性，克服现有PETG线材因为韧性不足而不能用于FDM的缺陷，适用于快速成形形状复杂、力学性能优良的零件，以及提高制件的尺寸精度。

本发明所提供的一种用于熔融沉积成型的PETG线材，包含PETG、增韧剂、抗氧剂和润滑剂，混合后，经熔融造粒、挤出拉丝，成为线材，其特征在于：

所述增韧剂为热塑性弹性体和表面改性无机刚性纳米粒子；

各组分按质量百分比为：PETG 92％～99％、热塑性弹性体0～5％、表面改性无机刚性纳米粒子0.1％～1％、抗氧剂0.1％～0.5％、润滑剂0.1％～1.5％。

所述的用于熔融沉积成型的PETG线材，其特征在于：

所述PETG材料中，1,4-环己烷二甲醇(CHDM)单体的含量为30％～40％；

所述热塑性弹性体为聚烯烃、马来酸酐接枝三元乙丙橡胶、乙丙橡胶、苯乙烯-丁二烯热塑性弹性体、EVA-马来酸酐接枝共聚物中的一种或多种。

所述的用于熔融沉积成型的PETG线材，其特征在于：

所述表面改性无机刚性纳米粒子由无机刚性纳米粒子和表面改性剂混合后，经表面改性制得，

所述无机刚性纳米粒子为纳米三氧化二铝、纳米二氧化硅、纳米碳酸钙中的一种或多种；

所述表面改性剂为硅烷偶联剂、铝酸酯类偶联剂、钛酸酯类偶联剂、硬脂酸、柠檬酸钠十二硫醇、双(2—乙基已基)磺基琥珀酸钠中的一种。

所述的用于熔融沉积成型的PETG线材，其特征在于：

所述抗氧剂为特丁基对苯二酚、亚磷酸酯类中的一种；

所述润滑剂为硬酯酸酰胺。

所述用于熔融沉积成型的PETG线材的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)烘干步骤：将PETG粉末放在空气循环烘箱中于65～70℃温度下干燥4～6小时，待用；