專利名稱：一種用于選擇性激光燒結的尼龍復合粉末材料的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種高分子復合材料，尤其涉及一種用于選擇性激光燒結的尼龍復合粉末材料。
背景技術：
在選擇性激光燒結(Selective Laser Sintering，簡稱SLS)工藝中，粉末材料是影響制件性能的關鍵因素，目前高分子尼龍粉末材料是SLS制造領域使用最為廣泛的原材料，其制件致密度高、力學性能好，可廣泛應用于航空航天工程、國防軍工產品、建筑工程模型、機械制造、藝術品制作等領域。但是單純的尼龍粉末材料在性能上具有一定的局限性， 而且價格比較昂貴。工業上常用玻璃纖維對高分子材料進行增強改性，如專利CN101348609 通過添加玻璃纖維等組分對尼龍粉末材料進行改性，提高了尼龍復合材料注塑件的彎曲強度、彎曲模量及耐高溫性能等，但研究僅涉及尼龍復合材料注塑件，而添加玻璃纖維的尼龍復合材料鋪粉性能及SLS成型性能都非常不好，不適用于SLS工藝。專利CN1379061通過添加滑石粉、玻璃球、納米二氧化硅、聚苯乙烯等填料對SLS尼龍粉末材料進行改性，使其SLS 制件具有較好的成型性能、強度和韌性，但其使用的填料種類多，工藝較為復雜，成本高。玻璃微珠是一種硅酸鹽類材料，其具有高壓縮強度、化學性能穩定、低熱導率和熱收縮系數等優點，其球形表面光滑、填充能力高、流動性好，以其作為填料的復合材料具有優異的加工性能；玻璃微珠球形顆粒的應力集中小，玻璃微珠微粒填充到材料中可以引發大量細小銀紋而不引起破壞性裂紋，同時球形表面更有利于將所受到的外力均勻地傳遞給周圍基體， 從而改善復合材料的力學性能。玻璃微珠作為高分子材料改性劑性能好、價格低，具有較高的應用價值，如專利CN1015974%在聚碳酸酯粉末材料中添加了實心玻璃微珠，改善材料的成型性能，提高其SLS制件的剛性、機械強度、耐磨性、尺寸穩定性等；專利CN1017M258 在采用玻璃纖維對尼龍進行增強改性的同時，添加空心玻璃微珠作為填料，降低材料的翹曲程度、改善注塑件外觀，取得了較好的效果。但上述研究均未涉及有關基于SLS技術的玻璃微珠改性尼龍材料的報道，現有技術缺陷限制了 SLS技術的應用發展。
發明內容
本發明的目的在于提供一種用于選擇性激光燒結的尼龍復合粉末材料，該尼龍復合粉末材料具有優良的SLS成型性能，其SLS制件力學性能好、剛性高、尺寸穩定性好，同時材料制備工藝簡單、環保無污染，SLS制件成本得到大幅度降低。本發明提供的一種用于選擇性激光燒結的尼龍復合粉末材料，是由以下組分組成的尼龍樹脂粉末，實心玻璃微珠，偶聯劑，光吸收劑，流動助劑，抗氧劑；各組分按下述重量份數配比尼龍樹脂；35-65實心玻璃微珠 35-65偶聯劑0. 2-2
流動助劑0. 1-1光吸收劑0. 1-1抗氧劑0.5-1上述尼龍樹脂選自PA6，PA66，PA1010, PAl 1，PA12中的一種或者幾種。上述實心玻璃微珠粒徑為20 50 μ m。上述偶聯劑為硅烷類偶聯劑，優選為Y-氨丙基三乙氧基硅烷、Y-縮水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷、甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷中的一種或幾種。上述流動助劑為納米碳化硅粉、納米二氧化硅、納米氧化鋁與納米氧化鈦中的一種或幾種。上述光吸收劑為苯酮類、苯并三唑類、取代丙烯腈類、三嗪類與受阻胺類光吸收劑中的一種或幾種；其中苯酮類光吸收劑優選為2，4_ 二羥基二苯甲酮、2-羥基-4-甲氧基二苯甲酮，苯并三唑類光吸收劑優選為2- '-羥基-3' ,5' -二叔苯基)-5-氯化苯并三唑等，三嗪類光吸收劑優選為2，4，6-三議-正丁氧基苯基)-1，3，5_三嗪，受阻胺類優選為二 0，2，6，6-四甲基-4-哌啶基(癸二酸酯、雙(1，2，2，6，6-五甲基-4-哌啶基)癸二酸酯。上述抗氧化劑為受阻酚類抗氧劑和亞磷酸酯類抗氧劑組成的復合抗氧劑，其中受阻酚類抗氧劑優選為1，3，5-三甲基-2，4，6-三(3，5-二叔丁基-4-羥基芐基)苯、2，6-二叔丁基-4-甲基-苯酚、N，N' -二(3，5_二叔丁基-4-羥基苯基丙酰胺)、2，2' _雙0-甲基-6-叔丁基-苯酚)甲烷、2，2' _雙G-乙基-6-叔丁基-苯酚)甲烷中的一種或幾種，其用量為復合抗氧劑總重量的60-80% ；其中亞磷酸酯類抗氧劑優選為2，2'-亞乙基雙(4，6_ 二叔丁基苯基)氟代亞磷酸酯、四(2，4_ 二叔丁基苯基)-4，4'-聯苯基雙亞磷酸酯中的一種或幾種，其用量為復合抗氧劑總重量的20-40%。根據上述組分與配比按以下方法制備所述一種用于選擇性激光燒結的尼龍復合粉末材料先將偶聯劑溶于乙醇/水混和溶劑配制成質量濃度3%的溶液，再加入實心玻璃微珠混和均勻，干燥，球磨，過250目篩，得到表面有機化處理的實心玻璃微珠；取適量上述玻璃微珠加至機械攪拌器內，再往攪拌器中添加尼龍樹脂粉末、流動助劑、光吸收劑、抗氧劑，攪拌均勻，過150目篩，得到所需的尼龍復合粉末材料。將所得尼龍復合粉末材料用于SLS成型設備成型，所得成型件按ASTM標準進行性能測試。上述操作中所用的加料、攪拌、干燥、過篩及SLS成型方法為本領域技術人員公知的方法。本領域技術人員根據本發明公開的內容，采用其它替換方案實現本發明目的的技術手段均屬于本發明范圍。本發明提供的尼龍復合粉末材料具有優良的力學性能及SLS成型效果，所得SLS 成型件尺寸穩定性好，其拉伸強度及彎曲強度均有所上升，尤其彎曲模量提高了 60 70%，同時材料成本降低30%以上，材料制備工藝簡單、環保無污染，是一種適用于SLS的高性能、低成本、無污染的新型尼龍復合粉末材料，有效促進了 SLS技術在各領域的應用發展。
具體實施例方式實施例1取300克Y -氨丙基三乙氧基硅烷，溶于9700克乙醇/水(質量比95 2)混和溶劑，得質量濃度2%的溶液；取實心玻璃微珠4000克，加至上述溶液中，混和均勻，在室溫下干燥2天，再在65°C下干燥2小時，球磨，過250目篩，得到表面有機化處理的實心玻璃微珠；取上述玻璃微珠1750克加至機械攪拌器內，再往攪拌器中添加尼龍12粉料3250 克、流動助劑40克、光吸收劑40克、抗氧劑40克，攪拌均勻，過150目篩，得到尼龍復合粉末材料。在SLS設備上成型上述所得尼龍復合粉末材料，制備工藝參數為激光功率12W， 掃描速度2000mm/s，燒結間距0. 1mm，燒結層厚度0. Imm,預熱溫度170°C ；將所得SLS成型件按ASTM標準進行性能測試，結果見表1。實施例2取300克Y-氨丙基三乙氧基硅烷，溶于9700克乙醇/水(質量比95 2)混和溶劑，得質量濃度3%的溶液；取實心玻璃微珠4000克，加至上述溶液中，混和均勻，在室溫下干燥2天，再在65°C下干燥2小時，球磨，過250目篩，得到表面有機化處理的實心玻璃微珠；取上述玻璃微珠2250克加至機械攪拌器內，再往攪拌器中添加尼龍12粉料2750 克、流動助劑45克、光吸收劑45克、抗氧劑45克，攪拌均勻，過150目篩，得到尼龍復合粉末材料。在SLS設備上成型上述所得尼龍復合粉末材料，制備工藝參數為激光功率12W， 掃描速度2000mm/s，燒結間距0. 1mm，燒結層厚度0. Imm,預熱溫度170°C ；將所得SLS成型件按ASTM標準進行性能測試，結果見表1。實施例3取300克Y -氨丙基三乙氧基硅烷，溶于9700克乙醇/水(質量比95 2)混和溶劑，得質量濃度3 %的溶液；取實心玻璃微珠4000克，加至上述溶液中，混和均勻，在室溫下干燥2天，再在65°C下干燥2小時，球磨，過250目篩，得到表面有機化處理的實心玻璃微珠；取上述玻璃微珠2750克加至機械攪拌器內，再往攪拌器中添加尼龍12粉料2250 克、流動助劑45克、光吸收劑45克、抗氧劑45克，攪拌均勻，過150目篩，得到尼龍復合粉末材料。在SLS設備上成型上述所得尼龍復合粉末材料，制備工藝參數為激光功率12W， 掃描速度2000mm/s，燒結間距0. 1mm，燒結層厚度0. Imm,預熱溫度170°C ；將所得SLS成型件按ASTM標準進行性能測試，結果見表1。對比例將原料尼龍12粉直接在SLS設備上成型，制備工藝參數為激光功率12W，掃描速度2000mm/S，燒結間距0. 1mm，燒結層厚度0. 1mm，預熱溫度170°C ；將所得SLS成型件按 ASTM標準進行性能測試，結果見表1。表ISLS成型件性能測試
權利要求
1.一種用于選擇性激光燒結的尼龍復合粉末材料，其特征在于所述的尼龍復合粉末材料是由以下組分組成的尼龍樹脂，實心玻璃微珠，偶聯劑，光吸收劑，流動助劑，抗氧劑。
2.根據權利要求1所述，其特征是各組分按下述重量份數配比 尼龍樹脂35-65實心玻璃微珠 35-65 偶聯劑0. 2-2流動助劑0. 1-1光吸收劑0. 1-1抗氧劑0.5-1。
3.根據權利要求1或2所述，其特征是所述的尼龍樹脂選自PA6，PA66，PA1010，PA11， PA12。
4.根據權利要求1或2所述，其特征是所述的實心玻璃微珠粒徑為20 50μ m。
5.根據權利要求1或2所述，其特征是所述的偶聯劑為硅烷類偶聯劑，優選為γ-氨丙基三乙氧基硅烷、Y-縮水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷、Y-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷中的一種或幾種。
6.根據權利要求1或2所述，其特征是所述的流動助劑為納米碳化硅粉、納米二氧化硅、納米氧化鋁與納米氧化鈦中的一種或幾種。
7.根據權利要求1或2所述，其特征是所述的光吸收劑為苯酮類、苯并三唑類、取代丙烯腈類、三嗪類與受阻胺類光吸收劑中的一種或幾種；其中苯酮類光吸收劑優選為2，4-二羥基二苯甲酮、2-羥基-4-甲氧基二苯甲酮，苯并三唑類光吸收劑優選為2- '-羥基-3'，5' -二叔苯基)-5-氯化苯并三唑等，三嗪類光吸收劑優選為2，4，6-三O'-正丁氧基苯基)-1，3，5_三嗪，受阻胺類優選為二 0，2，6，6_四甲基-4-哌啶基(癸二酸酯、 雙(1，2，2，6，6_五甲基-4-哌啶基)癸二酸酯。
8.根據權利要求1或2所述，其特征是所述的抗氧化劑為受阻酚類抗氧劑和亞磷酸酯類抗氧劑組成的復合抗氧劑，其中受阻酚類抗氧劑優選為1，3，5_三甲基-2，4，6-三(3，5-二叔丁基-4-羥基芐基)苯、2，6_ 二叔丁基-4-甲基-苯酚、N，N' -二(3，5- 二叔丁基-4-羥基苯基丙酰胺)、2，2'-雙G-甲基-6-叔丁基-苯酚)甲烷、2，2' _雙0-乙基-6-叔丁基-苯酚)甲烷中的一種或幾種，其用量為復合抗氧劑總重量的60-80% ；其中亞磷酸酯類抗氧劑優選為2，2'-亞乙基雙(4，6_ 二叔丁基苯基)氟代亞磷酸酯、四(2， 4-二叔丁基苯基)_4，4'-聯苯基雙亞磷酸酯中的一種或幾種，其用量為復合抗氧劑總重量的 20-40% ο
9.根據權利要求1所述，其特征是所述的尼龍復合粉末材料按以下步驟制備先將偶聯劑溶于乙醇/水混和溶劑配制成質量濃度3%的溶液，再加入實心玻璃微珠混和均勻， 干燥，球磨，過250目篩，得到表面有機化處理的實心玻璃微珠；取適量上述玻璃微珠加至機械攪拌器內，再往攪拌器中添加尼龍樹脂、流動助劑、光吸收劑、抗氧劑，攪拌均勻，過150 目篩，得到所需的一種用于選擇性激光燒結的尼龍復合粉末材料。
全文摘要
本發明公開了一種用于選擇性激光燒結(Selective Laser Sintering，簡稱SLS)的尼龍復合粉末材料，具體包括如下組分尼龍樹脂粉末，實心玻璃微珠，偶聯劑，光吸收劑，流動助劑，抗氧劑。該尼龍復合粉末材料具有優良的力學性能及成型效果，所得SLS成型件尺寸穩定性好，其拉伸強度及彎曲強度均有所上升，尤其彎曲模量提高了60～70％，同時材料成本降低30％以上，材料制備工藝簡單、環保無污染，是一種適用于SLS的高性能、低成本、無污染的新型尼龍復合粉末材料。
文檔編號C08L77/02GK102337021SQ201010239448
公開日2012年2月1日 申請日期2010年7月29日 優先權日2010年7月29日
發明者周紅衛, 孫昊昱, 袁凱, 許小曙, 陳禮 申請人:湖南華曙高科技有限責任公司