[发明专利]适用于FDM型3D打印的尼龙复合材料及其制备方法

说明书

本申请公开了一种适用于FDM型的3D打印的尼龙复合材料，包括长碳链尼龙、长碳链透明尼龙、玻璃纤维以及抗氧剂，所述长碳链尼龙含量为30％‑80％，所述长碳链透明尼龙含量为5％‑35％，所述玻璃纤维含量为5％‑30％。本申请还公开了制备上述尼龙复合材料的制备方法。

技术领域

本发明涉及FDM型3D打印材料领域，尤其涉及适用于3D打印的尼龙复合材料及其制备方法

背景技术

3D打印的实现方式有许多类型，目前熔融堆积成型(FDM)已经成为3D打印的主要实现方式，通过线材的熔融堆积成型是一种较为容易实现的3D打印方式。尼龙材料是一种既硬又韧的工程塑料，是一类综合物性及性价比较高的结构用材料，但是由于尼龙的吸水率较高、结晶度较高、材料的成型收缩率也加高，单独制备用于3D打印线材时特别难以成型，线材的圆度非常差，打印时材料也特别容易出现翘边的现象造成打印失败。同时常规的尼龙吸水性较高，特别是潮湿的天气含水率更高，打印时由于水分高而造成产品表面气泡很多，拉丝现象特别严重，使制品外观很差。

发明内容

本发明针对上述问题，提出了适用于FDM型3D打印的尼龙复合材料及其制备方法。

本发明采取的技术方案如下：

一种适用于FDM型3D打印的尼龙复合材料的包括长碳链尼龙、长碳链透明尼龙、玻璃纤维与抗氧剂，将混合长碳链尼龙、长碳链透明尼龙、玻璃纤维与抗氧剂后熔融混合挤出可制备成尼龙复合改性料。

长碳链尼龙中酰胺键密度越高，材料吸水率越高，同时材料的熔点也越高。故选择长碳链尼龙，一方面长碳链尼龙吸水率较低，打印时产生气泡的现象会减少，同时长碳链尼龙的熔点也较低，适合于较低的打印温度。

可选的，长碳链尼龙为尼龙11、尼龙12、尼龙1212，优选尼龙12

3D打印时材料的流动性需要在合适范围内，流动性太差,熔体流动速率太低，材料熔融堆积时层间粘接力不好，材料流动性太好，熔体流动速率过高，打印时易出现拉丝、气泡、打印精度差等现象。

可选的，长碳链尼龙熔体流动速率为10-30g/10min(测试温度为250℃、测试压力为2.16kg砝码)，优选15-25g/10min(测试温度为250℃、测试压力为2.16kg砝码)。长碳链尼龙为结晶性的尼龙。

长碳链透明尼龙是非结晶性的共聚尼龙，该尼龙由于不结晶，材料的成型收缩率较低，打印时不容易出现翘边现象。同时长碳链透明尼龙与长碳链尼龙由于都具有长碳链尼龙结构，两种材料的相容性较好。

可选的，长碳链透明尼龙为尼龙11型长碳链透明尼龙、尼龙12型长碳链透明尼龙，优选尼龙12型长碳链透明尼龙。

长碳链透明尼龙的玻璃化转变温度越高，材料的冷却速度越快，打印时越容易出现粘接力不够的现象，故选择的长碳链透明尼龙的玻璃化转变温度范围在90℃-150℃，优选90℃-110℃左右。

可选的，长碳链透明尼龙熔体流动速率为8-20g/10min(测试温度为250℃、测试压力为2.16kg砝码)，优选10-15g/10min(测试温度为250℃、测试压力为2.16kg砝码)。

玻璃纤维加入塑料中能够显著降低材料的成型收缩率，增加材料的刚度。考虑到3D打印线材打印时熔体是经过较小的喷头挤出，喷头孔径在0.4-0.8mm左右，纤维太长或太粗容易造成堵头现象。故选择无碱玻璃纤维，可选的纤维长度范围在2-8mm左右，优选2-5mm短纤。可选的纤维直径范围为7-13μm，优选7-11μm。

在尼龙改性中较好的抗氧剂为1098和168同时使用。

可选的，1098和168两种比例为1：1至1：3