[发明专利]一种3D打印芳纶增强聚醚醚酮线材及其制备方法

说明书

本发明公开了一种3D打印芳纶增强聚醚醚酮线材及其制备方法，3D打印芳纶增强聚醚醚酮线材包括以下组分：聚醚醚酮30‑90重量份、芳纶短切纤维10‑50重量份、增韧剂1‑10重量份、粘度调节剂1‑5重量份、相容剂1‑5重量份、抗氧剂0.05‑1重量份、润滑剂0.05‑1重量份、色粉0‑1重量份。本发明具体制备步骤为：将聚醚醚酮、增韧剂、粘度调节剂、相容剂、抗氧剂、润滑剂和色粉用高混机搅拌均匀，并将混合好的物料加入到双螺杆挤出机主喂料口下料，得到3D打印芳纶增强聚醚醚酮线材。该材料具有优异的强度、刚性、弹性模量、抗蠕变性能、尺寸稳定性、耐热、耐磨等性能，且更适合3D打印，能广泛应用于医疗、航空航天等领域。

技术领域

本发明涉及3D打印材料的制备领域，具体涉及一种3D打印芳纶增强聚醚醚酮线材及其制备方法。

背景技术

聚醚醚酮是一种性能优异的工程塑料，具有耐高温性、自润滑性、化学稳定性、耐辐射和电气性能，以及具有优异的机械性能，可用于机械制造和航空制造中。在生物医学领域，聚醚醚酮具有优良生物相容性，因此聚醚醚酮是一种良好的骨科植入物材料。如果通过注塑或机械加工等传统加工聚醚醚酮植入物，那么对于不同的植入物需要制造不同的模具，这就增加了制造成本，特别是定制化的聚醚醚酮植入物，制造的模具无法再次利用，这是一种资源的浪费。同时，由于开模具需要很长的时间，对于急需植入人工骨的患者来说需要等待的时间过长，不仅如此，对于一些形状复杂的定制化植入物，制造难度就更大了，而开发3D打印用聚醚醚酮实现了定制化聚醚醚酮植入物的快速制造。在航空航天领域，聚醚醚酮可在260℃下长期使用，同时具有金属不具备的不生锈、耐腐蚀等优点，因此聚醚醚酮是一种优良的航空航天材料。对于复杂结构、数量繁多零部件制造而成的航空航天部件，可通过聚醚醚酮的3D打印实现一体成型，节省了大量时间，同时提高了材料的性能。

但是，聚醚醚酮的强度、刚性、弹性模量、抗蠕变性能、尺寸稳定性、耐热、耐磨等性能可进一步提升，这就需要通过改性完成，改性后的聚醚醚酮不仅更适合于3D打印，而且打印出来的制件性能更为优异。中国专利CN107237002A将短纤维表面氧化处理后，和分散剂加入乙醇溶液中，经搅拌和超声处理成为初级悬浮液，接着加入聚醚醚酮粉末，然后对其减压抽滤、干燥和球磨后，得到复合粉末，最后经造粒和拉丝成为用于FDM 3D打印的复合线材。该专利一是工序复杂、环境污染大、存在易燃易爆等安全隐患；二是采用的短纤维不是芳纶，综合性能有待进一步提高。

芳纶是一种新型高科技合成纤维，具有超高强度、高模量、耐高温、耐酸耐碱、重量轻等优点，其强度是钢丝的5-6倍，模量为钢丝或玻璃纤维的2-3倍，韧性是钢丝的2倍，而重量仅为钢丝的1/5左右，在560℃下不分解不熔化，具有优异的绝缘性、抗老化性能和生命周期，其发现是材料界非常重要的历史进程。因此，3D打印芳纶增强聚醚醚酮的开发具有重要意义。

发明内容

本发明提供了一种3D打印芳纶增强聚醚醚酮线材及其制备方法，该材料的强度、刚性、弹性模量、抗蠕变性能、尺寸稳定性、耐热、耐磨等性能更为优异，且更适合3D打印。

本发明目的之一在于提供了一种3D打印芳纶增强聚醚醚酮线材，所述3D打印芳纶增强聚醚醚酮线材中含有以下组分：

优选的，所述3D打印芳纶增强聚醚醚酮线材中含有以下组分：

本发明提供的3D打印芳纶增强聚醚醚酮线材，其中芳纶的强度、刚性和韧性赋予了芳纶增强聚醚醚酮材料高强度、高刚性和高韧性，增韧剂提高了材料的韧性，增韧剂提高了芳纶增强聚醚醚酮材料的韧性，粘度调节剂用来调节芳纶增强聚醚醚酮的粘度和粘结性能，相容剂提高芳纶与基材的表界面作用从而进一步提高综合性能，抗氧剂防止了聚醚醚酮在高温下发生分解而造成性能下降，润滑剂提高聚醚醚酮的内外润滑效果从而提高加工性能。