[发明专利]聚丙烯组合物和聚丙烯材料及其应用

说明书

本发明属于聚合物加工技术领域，具体提供了一种聚丙烯组合物和聚丙烯材料及其应用。以该聚丙烯组合物的总重量为基准，所述聚丙烯组合物包含：聚丙烯60～86重量％，硫酸钡8～30重量％，相容剂3～10重量％，抗氧剂0.01～0.5重量％；其中，所述相容剂通过将POE、甲基丙烯酸缩水甘油酯和聚乙二醇熔融共混反应制得，相对于100重量份的POE，甲基丙烯酸缩水甘油酯的用量为1～5重量份，聚乙二醇的用量为3～20重量份。本发明的聚丙烯材料克服了聚丙烯韧性差、成型收缩率大等缺点，适用于选择性激光烧结3D打印，且材料的制备能耗低。

技术领域

本发明属于聚合物加工技术领域，具体涉及一种聚丙烯组合物，由该聚丙烯组合物制得的聚丙烯材料，以及该聚丙烯材料的应用。

背景技术

选择性激光烧结(Selective Laser Sintering，SLS)技术是一种快速成型技术，是目前塑料材料制造技术中应用最广泛且最具市场前景的技术，其作为3D打印技术中的关键一环，近年来呈现出快速发展的趋势。SLS技术是由计算机首先对三维实体进行扫描，然后通过高强度激光照射预先在工作台或零部件上铺上的材料粉末选择性地一层接着一层地熔融烧结，进而实现逐层成型的技术。SLS技术具有高度的设计柔性，能够制造出精确的模型和原型，可以成型具有可靠结构的能够直接使用的零部件，并且生产周期短，工艺简单，因此特别适合于新产品的开发。

适用于SLS技术的成型材料种类较为广泛，包括高分子、石蜡、金属、陶瓷以及它们的复合材料。然而，成型材料的性能、性状又是SLS技术烧结成功的一个重要因素，其还直接影响成型件的成型速度、精度，以及物理、化学性能及综合性能。尽管适用的成型材料种类繁多，但是目前能够直接应用于SLS技术并成功制造出尺寸误差小、表面规整、孔隙率低的模塑品的聚合物粉末原料却鲜少。现有技术中，应用于SLS技术的非金属材料制备方法主要有：采用挤出共混制备塑料的料条原料和粉碎法制备粉末原料。但是，采用深冷粉碎法制备粉末原料不但需要特定的设备，且制得的粉末原料颗粒表面较粗糙、粒径不够均匀、形状不规则，不利于烧结成型体的形成，并影响成型体的性能。

目前市场上SLS技术中使用较多的是聚合物材料，但在使用过程中由于材料的收缩、材料材质不均带来很多加工问题，因此生产优质聚合物材料亟待开发。市场上最常见的选择性激光烧结3D打印材料有ABS和PLA两种。ABS力学性能好，尤其是韧性高，也广泛应用于工业级3D打印，但是在打印时会有难闻的气体产生，不适合办公室等环境，并且不透明；PLA在打印熔融时无难闻的气味，可降解，但是耐热性差、力学性能差，尤其是易发生脆性断裂，极大的限制了打印物件的使用。

另外，聚丙烯(PP)具有密度小、强度高、耐热、绝缘性好、价格低廉以及优良的化学稳定性等优点，故成为目前研究和应用都十分广泛的通用塑料之一，在家电、汽车、塑料管材等领域饱受青睐，在SLS技术上也具有应用潜力，但其存在抗冲击性能差、韧性差、成型收缩率大等缺点，在进行3D打印时产品容易收缩产生变形翘曲、产品偏脆等缺陷，使其在3D打印上受到了限制。

在塑料材料发展的几十年中，低成本、高性能成为塑料材料发展主要方向，填充复合材料的比重越来越大。在SLS快速成型聚丙烯材料要求越来越高，解决材料的易老化、收缩率大等问题是研究的主要方向。常用的无机填料有碳酸钙、云母、硅灰石等，加入填料能有效改进材料的收缩率并提高材料的使用时间，但也导致材料的韧性明显降低，而且两相材料的相分离存在将给制件的性能带来严重缺陷，因此，如何制备出合格的选择性激光烧结3D打印填充聚丙烯材料是材料研究的重点。

目前，亟需开发一种高强度、高韧性、低收缩的可用于选择性激光烧结3D打印的填充聚丙烯复合材料，以克服3D打印材料的局限性。

发明内容

为了解决现有技术中存在的上述问题，本发明提供了一种聚丙烯组合物，由该聚丙烯组合物制得的聚丙烯材料，以及该聚丙烯材料的应用。