[发明专利]一种可用于熔融沉积成型的增强线材及其制备方法

说明书

本发明涉及一种可用于熔融沉积成型的增强线材及其制备方法，具体步骤如下：(1)制备芯材：将光固化树脂浸涂到单根碳纤维上，得到包覆有光固化树脂的增强芯材；(2)制备线材：将热塑性树脂和步骤(1)制备得到的芯材挤压成型，得到增强线材。与现有技术相比，本发明制备的线材强度高，性质稳定，不需要重新设计3D打印机，制备工艺无污染。

技术领域

本发明涉及一种，尤其是涉及一种可用于熔融沉积成型的增强线材及其制备方法。

背景技术

熔融沉积成型(Fused Deposition Modeling，FDM)，又称熔丝沉积，是一种增材制造(又称为3D打印)技术。FDM熔融层积成型技术是将丝状的热熔性材料加热融化，同时三维喷头在计算机的控制下，根据截面轮廓信息，将材料选择性地涂敷在工作台上，快速冷却后形成一层截面。一层成型完成后，机器工作台下降一个高度(即分层厚度)再成型下一层，直至形成整个实体造型。目前，市面上现有的可用于熔融沉积线材强度不高，抗拉性能差，且工艺复杂，污染大、效率低，难以满足日益多样化、复杂化的可用于熔融沉积成型构件需求。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种可用于熔融沉积成型的增强线材及其制备方法。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种可用于熔融沉积成型的增强线材，包括增强芯材，以及包裹在芯材外的热塑性树脂，所述增强芯材包括位于中心的碳纤维和包覆在碳纤维外的光固化树脂。

进一步的，所述热塑性树脂为PVC(聚氯乙烯)、PLA(聚乳酸)或ABS。

进一步的，所述碳纤维的直径为80-120微米。

进一步的，所述光固化树脂的耐受热温度为255℃及以上。

进一步的，所述光固化树脂为TPU树脂。

进一步的，所述碳纤维的耐受热温度为300℃及以上。

一种可用于熔融沉积成型的增强线材的制备方法，具体步骤如下：

(1)制备芯材：将光固化树脂浸涂到单根碳纤维上，得到包覆有光固化树脂的增强芯材；

(2)制备线材：将热塑性树脂和步骤(1)制备得到的增强芯材挤压成型，得到增强线材。

进一步的，所述芯材的直径为380-420微米。

进一步的，步骤(1)中：浸涂采用用于极细纤维丝保护膜加工的浸涂设备，该浸涂设备主要由浸涂机构、传送机构、固化机构组成。浸涂机构包括浸涂池，储液池，加热模块，浸涂液传输管道；传送机构由原料线盘，浸涂池中的传动中继滑轮，带有电机的传动滑轮，传动中继滑轮，高摩擦滑轮组成；固化机构由蒸发烘箱，回流导管，光固化腔，直径测量仪组成。碳纤维原材料缠绕于原料线盘上，送至浸涂池后，在光固化腔中接受紫外线照射，之后于蒸发烘箱中烘干，全程受到中继滑轮输送和调节。

进一步的，步骤(2)中：挤压成型采用

用于带芯熔融沉积成型线材制造的挤压成型设备，该设备该挤压成型设备主要由挤压机构和传动机构组成。挤压机构包括原料缸，挤压活塞，可替换内芯，冷却池；传动机构包括带转速传感器与电机的传动滑轮，引导通道，直流电机，缠绕轮盘。设备运作时，芯材由引导通道递入，而用于包覆的热塑性材料在预热熔化后由注射器注入已经预热完毕的原料缸中。芯材和包覆材料受推拉或挤压由出料口离开，形成包裹了热塑性树脂的半成品线材，之后线材经冷却机构冷却，则获得包裹了热熔性材料的线材。

与现有技术相比，本发明的制备方法具有无污染、高效率的优势，且不需要重新设计3D打印机，所获得的线材在强度上相较于传统的可用于熔融沉积线材有着巨大的提升，尤其在抗拉性能上有着显著的提高，性质稳定，能满足日益多样化、复杂化的可用于熔融沉积成型构件需求。