[发明专利]一种SEBS包覆金属钨的3D打印复合材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种SEBS包覆金属钨的3D打印复合材料及其制备方法；SEBS先在行星螺旋搅拌机中加热至熔融状态，然后再以一定速率送入钨粉使其与熔融SEBS充分搅拌，将得到的SEBS与钨粉混合溶液转于高压气雾化装置中，使其分成小液滴沉淀，冷却凝固收集。最后将得到初级粉体材料干燥后加于磨粉机中制成粉末状，得到SEBS包覆钨粉的3D打印复合材料。本发明制备的复合材料为热塑性弹性体包覆钨粉的球状粉末材料，干流性能优异，柔性高、包覆效果良好，适合用于SLS制备成型件，且打印出的制件具有辐射屏蔽防护的功能。

技术领域

本发明属于3D打印材料制备技术领域，尤其涉及一种SEBS包覆金属钨的3D打印复合材料及其制备方法。

背景技术

激光选区烧结(Selective Laser Sintering，SLS)技术是20世纪90年代中期发展起来的一种基于离散/堆积原理的材料成型新工艺。其集成了CAD/CAM、数控技术、激光加工技术以及材料科学等领域的最新成果，能够自动、快速地将设计思想转化为具有一定结构和功能的零部件。该技术具有成型过程无需刀具、对产品的复杂程度不敏感、产品开发速度快等一系列优点。利用SLS实现复杂形状高分子功能件的快速制造，不受零件复杂程度的限制，制造效率高、成本低。因而，具有广阔的应用前景，但同时也是国内外研究的热点与难点。

激光选区烧结技术(SLS)首先利用计算机辅助设计软件构造出零件的三维数字化模型，然后将三维模型在专业软件沿成型的高度方向切片处理，并把每一片层的信息传送给SLS成型机。成形时，先在成形基板上均匀的平铺一层待成型的粉末材料(金属粉末、陶瓷、聚合物等)，厚度与第一层的分层厚度相对应，将其加热至略低于熔点的温度(即预热)，然后用计算机控制激光束，按照此层的截面形状扫描已铺好的粉末，使其受热熔化或烧结。带上一层扫描完毕后，工作台向下移动一个层厚的高度，将下一层粉末均匀地铺在前一层上，继续进行激光选区烧结，由此逐层烧结，叠加最终形成与三维数字化模型相对应的实体。

激光选区烧结(SLS)所用的成型材料均为粉末状材料。所有受热后能相互粘接的粉末材料或表面覆有热塑(固)性粘接剂的粉末都可用作SLS材料。概括地讲，主要有以下几类：金属基粉末、陶瓷基粉末、预合金粉末、高分子材料等。但是，研究表明，真正适合于SLS的材料必须具有良好的热塑(固)性、适度的导热性、较窄的“软化-固化”温度范围，经激光烧结后要有足够的粘接强度。此外，粉末材料的粒度不宜过大，其粒径一般要求在40～150μm之间。

目前应用于SLS成型高分子粉末材料主要是聚酰胺粉末(PA)、聚碳酸酯粉末(PC)、丙烯腈/丁二烯/苯乙烯粉末(ABS)、聚氯乙烯粉末(PVC)等以及共混改性高分子粉末材料。其制件一般为工程应用功能件，因具有良好的稳定性、耐热性、耐腐蚀性和优异的物理性能，可用作计算机、汽车的外壳、吸管、医疗器件等。

辐射屏蔽材料是由一个由吸收辐射的填充料与弹性体聚合物混合的材料。用作屏蔽材料的是弹性材料包覆或混合包含具有高原子序列或其化合物的金属粉末填充材料。填充物材料由超过80％的重量和具有20微米至120微米范围内的粒度分布特征，填充材料与弹性体混合在一起粉末状，并且可以是由于它们的弹性而被加工成防护服属性。辐射屏蔽材料特别保护放射学从事医疗和技术专业的技术人员不受辐射照射。典型的辐射屏蔽材料由合成热塑性弹性体组成的具有高填料含量的柔性化合物。例如，乙酸乙烯酯或与乙烯/丙烯弹性体共聚物的共混物可与吸收辐射的填料，铜，铅，锡，钨，硫化铅或其混合物混合；填充材料代表至少90％重量。这种填充材料以粒径介于40微米和150微米之间的粉末形式提供。金属铅一般被添加到这些材料以便吸收X射线辐射；然而，铅的良好辐射吸收特性不利地被其毒性抵消，而且制作的产品也很重。粒度分布和颗粒形状是制得的辐射屏蔽材料获得所需柔性的重要参数。同时，用于避免金属填充材料结块在一起也是比较困难的。