[发明专利]一种3D打印用长链尼龙复合材料

说明书

本发明涉及一种3D打印用长链尼龙复合材料，包含如下重量份的组分：长链尼龙100份，kevlar短切纤维5‑10份，硅灰石5‑15份，偶联剂0.1‑0.3份，增韧剂3‑8份，超支化树脂0.5‑1份，抗氧剂0.2‑1份，线材及打印制品无明显纤维外露，且打印制品的拉伸强度和弯曲强度高，热变形温度高，尺寸稳定。

技术领域

本发明涉及一种3D打印用长链尼龙复合材料，属于3D打印用材料技术领域。

背景技术

3D打印技术正深刻改变着现代制造业的进程，它是一种不需要传统刀具、夹具和机床，而是以数字模型文件为基础，运用粉末状金属或塑料等可粘合材料，通过逐层打印的方式来构造物体的技术，该技术在珠宝、鞋类、工业设计、建筑、工程和施工(AEC)、汽车、航空航天、牙科和医疗产业、教育、地理信息系统、土木工程、枪支以及其他领域都有所应用。

熔融沉积(FDM)技术是3D打印常用的一种技术，此技术利用热塑性聚合物在熔融状态下，从打印喷头挤出，然后凝固成轮廓薄层，再一层一层的叠加而成。FDM技术要求材料具有较低的冷凝收缩率、较陡的粘温曲线和较高的强度、刚度、热稳定性等，目前该技术常用的聚合物材料为聚乳酸(PLA)、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS)和聚碳酸酯(PC)等，尼龙复合材料作为3D打印材料的文献很少。

尼龙材料强度高且有一定的柔韧性，可以打印功能性的最终产品，一些结构复杂的活动件、配合件只要设计合理，可实现一次成型，在3D打印领域有着广阔的前景。长链尼龙(如PA11、PA12、PA1212、PA1012)比起尼龙66、尼龙6等具有以下突出的优点：(1)长链尼龙吸水率较低，而尼龙66、尼龙6易于吸水，具有比较大的结晶程度，使其作为3D打印材料所打印的制品具有一系列不良的问题，比如：制品吸水带来的尺寸、性能不稳定，成型后的结晶收缩使得制件尺寸小于原设计尺寸，并有更大的翘曲风险等；(2)长链尼龙的熔点较低(170-190℃)，最终能够在常用的FDM型3D打印机(一般打印温度最高为250-260℃)上使用，而尼龙66、尼龙6的熔点在220-260℃之间，但实际情况是250℃左右，尼龙66仍不能完全熔化，尼龙6也不具备3D打印时所需的熔体流动速率，且不能粘结在成型底板上，这使得尼龙66、尼龙6难以用于市场流行的FDM型3D打印机。但长链尼龙比起尼龙66、尼龙6或者聚碳酸酯等工程塑料仍有强度较差、耐热温度偏低、收缩率较大等劣势。因此，需要采取措施来改善长链尼龙材料的强度、耐热性和成型收缩率，使其应用于3D打印时具有更高的性能和打印效果，扩宽3D打印的应用领域。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：为解决现有的3D打印用尼龙材料存在的强度较差、耐热温度偏低、收缩率较大的技术问题，提供一种3D打印用长链尼龙复合材料。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种3D打印用长链尼龙复合材料，包含如下重量份的组分：

长链尼龙100份，kevlar短切纤维5-10份，硅灰石5-15份，偶联剂0.1-0.3份，增韧剂3-8份，超支化树脂0.5-1份，抗氧剂0.2-1份。

优选地，所述3D打印用长链尼龙复合材料，包含如下重量份的组分：

长链尼龙100份，kevlar短切纤维7-8份，硅灰石8-10份，偶联剂0.2-0.3份，增韧剂5-7份，超支化树脂0.7-1份，抗氧剂0.4-0.7份。

优选地，所述kevlar短切纤维的长度为1-3mm，直径不超过15μm。

优选地，所述硅灰石针状纤维的长径比在15以上。

优选地，所述长链尼龙为PA11、PA12、PA1212、PA1012中的至少一种。

优选地，所述偶联剂为硅烷偶联剂，所述硅烷偶联剂的通式为YSiX₃,X为甲氧基或乙氧基,Y含有氨基或环氧基。