[发明专利]一种耐热高强度3D打印材料及其制备方法

说明书

本发明提供了一种耐热高强度3D打印材料及其制备方法，原料及质量百分数为：白炭黑3wt％～5wt％，改性PBS聚合物10wt％～20wt％，聚苯硫醚6wt％～8wt％，苯甲酸钠2wt％～4wt％，异山梨醇二酯1wt％～2wt％，抗氧化剂tbhq5wt％～8wt％，三异硬脂酰基钛酸异丙酯2wt％～5wt％，三醋酸甘油脂3wt％～4wt％，耐热改性填料7wt％～10wt％，玻璃纤维3wt％～4wt％，聚酰胺树脂10wt％～15wt％，石墨烯6wt％～7wt％，其余为聚乳酸。本发明制备的耐热高强度3D打印材料拉伸强度和冲击强度、断裂伸长率高、熔融指数大、热变形温度高，市场应用前景好。

技术领域

本发明涉及3D打印材料技术领域，具体涉及一种耐热高强度3D打印材料及其制备方法。

背景技术

3D打印(3DP)即快速成型技术的一种，它是一种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。基本原理是叠层制造，逐层增加材料来生成三维实体的技术。FDM技术是唯一使用生产级别热塑性塑料为耗材的专业3D打印技术，这种工艺不用激光，使用、维护简单，成本较低。由于3D打印技术不需要模具，就能直接按照计算机设计的三维CAD图形生成实物成品，得到精度和复杂程度很高的产品。因此，3D打印技术成为迅猛发展的新兴技术。

FDM技术原理是利用热塑性聚合物材料受热熔融，从喷头处挤压出来，凝固形成轮廓形状的薄层，再层层叠加成最终形成产品。因此FDM3D打印的高分子材料需要具有优良的加工性能，这样才不会在3D打印成型时出现产品内部应力分布不均和冷却收缩率不同，造成打印出来的产品性能缺陷等问题。

3D打印耗材作为3D打印技术的重要组成部分，影响原型的成型速度、精度和物理、化学性能，直接影响到原型的二次应用和用户对成型工艺设备的选择。目前市场上常用的3D打印耗材主要是PLA(聚乳酸)、ABS(丙烯腈-丁二烯-苯乙烯三元共聚物)、PETG(聚对苯二甲酸乙二醇酯-1,4-环己烷二甲醇酯)等，而由于PLA具有安全无毒，无刺鼻性气味，熔融温度较低，优良的生物相容性，生物可降解性，低收缩率，透明容易染色等诸多优点更受到人们的喜爱和关注；但聚乳酸韧性较差、缺乏柔性和弹性、耐热性差等缺点限制了PLA作为3D打印耗材的进一步运用。

中国专利CN103146164A公开了一种用于快速成型纳米材料增韧的聚乳酸材料及其制备方法，包括如下步骤：(1)制备聚丙烯酸酯微球；(2)将聚乳酸和聚丙烯酸酯微球通过干混并干燥形成共混料；或者将聚乳酸和聚丙烯酸酯微球通过溶剂法混合、析出并干燥形成共混料；(3)将共混料用双螺杆挤出的方法进行熔融共混并造粒；(4)所造粒子干燥后，通过单螺杆挤出机加工成单丝。但制备的聚乳酸材料由于聚丙烯酸酯微球的加入造成了聚乳酸体系结构的不均一，加工性能明显降低，严重影响了产品的打印成型。

中国专利CN103665802A公开了一种可用于3D打印的PLA材料改性方法，具体讲是用无机纳米材料增韧改性，该方法是先利用超声波处理技术将纳米无机增韧剂用偶联剂进行表面有机化改性，再将经过改性处理的纳米无机增韧剂与聚乳酸、增塑剂、分散剂进行研磨、分散、混合，最后经过挤出造粒、拉丝工艺技术，制得适用于3D打印技术的增韧改性聚乳酸材料。但制备的聚乳酸材料虽然能增强粉体在聚乳酸中的分散性，但加工效率极低，不可用于工业生产。

综上所述，研制开发一种拉伸强度高、冲击强度高，断裂伸长率大，热变形温度高，耐热的3D打印材料及其制备方法，是本领域技术人员急需解决的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种耐热高强度3D打印材料及其制备方法，解决了3D打印材料的拉伸强度低、冲击强度低，断裂伸长率小，热变形温度低等问题。

为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：一种耐热高强度3D打印材料及其制备方法：