[发明专利]一种基于超声振动的提高3D打印高分子器件机械性能的方法

说明书

一种基于超声振动的提高3D打印高分子器件机械性能的方法，其特征是它包括以下步骤：首先，将3D打印得到的高分子器件加热到设定的温度并保温，提高高分子链的运动活性，增加高分子链的缠绕、渗透作用；其次，使达到设定温度的高分子器件按设定的频率进行超声振动5‑20分钟，通过超声振动进一步增加分子链之间的相互作用，进而提高高分子器件薄弱方向的抗拉强度80%以上，提高高分子器件的整体机械性能，解决3D打印机理所导致的层间结构力弱的问题。本发明得到的经过处理后的3D打印高分子器件的层间作用力得到很好的改善，接近高分子材料本体的强度，使得3D打印高分子器件的实用性得到很大的提高，有助于促进3D打印的应用推广。

技术领域

本发明涉及一种3D打印技术，尤其是一种3D打印制品的后处理技术，具体地说是一种基于超声振动的提高3D打印高分子器件机械性能的方法。

背景技术

3D打印是一种层叠累积成型的制造方式，具有快速制造复杂几何形状功能构件的优势。3D打印技术与传统材料技术相比有许多突出的优势。以塑料为代表的高分子聚合物具有在相对较低温度下的热塑性、良好的热流动性与快速冷却粘接性、或在一定条件(如光)的引发下快速固化的能力，因此在3D打印领域得到快速的应用和发展。同时，高分子材料的粘结特性允许其能够与较难以成型的陶瓷、玻璃、纤维、无机粉末、金属粉末等形成全新的复合材料，从而大大扩展3D打印的应用范围。因此，高分子材料成为目前3D打印领域基本的和发展最为成熟的打印材料。

现有的研究已经表明，3D打印这种成型方式在带来极大便利的同时也存在一些自身的缺陷，其中一个就是层与层之间的界面结合性质和传统的材料本体有着明显的差别，某些方向的机械性能下降严重，常常不足原材料的50%，严重地影响了器件的性能和应用，使得打印器件很多时候仅仅是当模型展示。

发明内容

本发明的目的是针对现有的3D打印高分子器件机械性能不高，尤其是当打印方向与器件的抗拉伸方向垂直时，其性能很低，无法使用，而常规的高温加热易使器件产生变形、表面氧化，而且能耗也高，单一加温存在性能提高不明显的问题，发明一种基于超声振动的提高3D打印高分子器件机械性能的方法。当温度高于高分子材料玻璃化温度时，高分子链的运动活性显著增加，有利于高分子链的缠绕、渗透等，而超声振动进一步增加链之间的相互作用，因此对高分子3D打印器件进行着两种处理，可以有效的促进打印器件内部层与层之间的融合，提高他们之间的作用力。通过这两种处理方式的复合，减轻随打印方向不同产生的机械性能下降程度，拓展打印器件的功能和应用范围，更好的满足个性化的需求，其研究成果可以促进3D打印技术的广泛应用。。

本发明的技术方案是：

一种基于超声振动的提高3D打印高分子器件机械性能的方法，其特征是它包括以下步骤：

首先，将3D打印得到的高分子器件加热到设定的温度并保温，提高高分子链的运动活性，增加高分子链的缠绕、渗透作用；

其次，使达到设定温度的高分子器件按设定的频率进行超声振动5-20分钟，通过超声振动进一步增加分子链之间的相互作用，进而提高高分子器件薄弱方向的抗拉强度80%以上，提高高分子器件的整体机械性能，解决3D打印机理所导致的层间结构力弱的问题。

所述的设定温度介于高分子材料的玻璃化温度与熔点之间，最好为中间值，也可为在中间值两侧并高于玻璃化温度，低于熔点的温度值，尤其是防止邻近熔点温度而使材料发生严重的物理化学变形。

所述的超声振动频率不小于15KHz。

所述的保温时间至少为30分钟。

本发明的有益效果：

本发明得到的经过处理后的3D打印高分子器件的层间作用力得到很好的改善，接近高分子材料本体的强度，使得3D打印高分子器件的实用性得到很大的提高，有助于促进3D打印的应用推广。

本发明简单易行，应用前景广阔。