[发明专利]一种3D打印用聚乙烯组合物及其制备方法

说明书

本发明公开了一种3D打印用聚乙烯组合物，属于高分子材料技术领域。包含高密度聚乙烯100wt％；成核剂含量0.1‑0.3wt％；抗氧剂含量0.05‑0.2wt％；卤素吸收剂含量0.02‑0.1wt％；其中，所述的高密度聚乙烯，其密度为0.940‑0.960g/10cm³，熔体流动速率为3‑10g/10min；所述的成核剂选自美利肯的有机盐成核剂HPN‑20E；所述的抗氧剂选自酚、亚磷酸酯的一种或两种以上的混合物；所述的卤素吸收剂是硬脂酸钙、硬脂酸锌、合成水滑石中的一种。本发明具有更好的刚性和刚韧平衡性，与普通同类聚乙烯相比，弯曲模量提高20％以上。

技术领域

本发明属于高分子材料技术领域，具体涉及一种3D打印用高刚性聚乙烯组合物。

背景技术

3D打印技术是一种采用材料逐渐累加来制造实体制品的技术，该技术在国际上受到各国政府、研究机构、企业和媒体的广泛关注。3D打印是以计算机三维数字模型文件为基础，通过软件分层离散和数控成型系统，利用粘接剂、激光束、热熔喷嘴等方式将金属粉末、陶瓷粉末、塑料粉末、塑料片材、塑料丝线、细胞组织等特殊材料进行逐层堆积、黏结，最终叠加成型，制造出实体产品。3D打印原理与不同材料和工艺结合形成了许多增材制造设备，目前已有的设备种类达到20多种，该技术一出现就取得了快速发展，在消费电子产品、汽车、航天航空、医疗、军工、地理信息、艺术设计等多个领域都得到了广泛的应用。

当前典型的3D打印工艺有熔融沉积成型(FDM)、分层实体制造(LOM)、选择性激光烧结成型(SLS)、光固化成型(SLA)等。其中，熔融沉积成型3D打印技术是增材制造技术的一个重要组成部分，突出特征是系统构造原理和操作简单，设备和材料廉价易得，设备小巧安全易于推广，是民用市场常见的一种3D成型技术。由于这种技术一般是在桌面上打印，俗称“桌面机”，以热塑性高分子材料的熔融挤出丝条为打印材料，目前市场常用的FDM熔丝打印材料多为PLA和ABS，此外，还有TPU、PC、PVA、PETG等。

专利CN104059282A涉及一种碳纳米材料复合的α-硅烷交联线性低密度聚乙烯；专利CN103980593A涉及一种改性高密度聚乙烯3D打印成型材料及其制备方法，以滑石粉、碳酸钙、硅灰石、碳纳米管、抗氧剂、硅烷偶联剂对高密度聚乙烯进行改性；专利CN104861266A提供了一种高填充聚乙烯共混改性物及其制备方法，采用无机填料、超支化聚合物、偶联剂、润滑剂对聚乙烯改性，所得共混改性物中填料含量高达60％以上；专利CN103980595A提供一种用于3D打印的改性超高分子量聚乙烯及其制备方法，一种3D打印改性超高分子量聚乙烯材料，采用低密度聚乙烯、碳纳米管、无机填料、改性剂等；CN103992548A一种用于3D打印的改性低密度聚乙烯纳米复合材料及其制备方法，包含低密度聚乙烯，无机纳米粒子填料、偶联剂、增韧剂等；CN104086891A提供一种用于3D打印的聚丙烯和聚乙烯复合耗材，其组分包含聚丙烯、聚乙烯、无机填充料、成核剂、增粘剂；专利CN103980590A涉及一种增韧的高密度聚乙烯3D打印成型材料及其制备方法，其包含：高密度聚乙烯和增韧母料。

目前市场供应的聚乙烯熔丝均采用无机纳米材料进行填充改性，这种材料在打印一段时间后容易出现打印流道堵塞，从而最终影响打印工作的正常进行，缩短打印机挤丝模块的使用寿命。

发明内容

本发明提供一种3D打印用高刚性聚乙烯组合物。该组合物具有更好的刚性和刚韧平衡性，与普通同类聚乙烯相比，弯曲模量提高20％以上。主要用于3D打印熔融沉积成型工艺耗材。

本发明还提供上述聚乙烯组合物的制备方法。

所述3D打印用高刚性聚乙烯组合物，包含以下组分：

本发明将成核剂引入到3D打印聚乙烯材料，能调节高密度聚乙烯分子链的聚集态，提高材料结晶度。该材料不会像现有技术中采用无机材料改性的材料那样会堵塞流道。