本發明屬于光固化快速成型原料改性領域，具體涉及到一種用于光固化成型的聚苯乙烯微球復合材料及其制備方法。
背景技術：
：尼龍粉末材料是光固化成型的常用材料，原料經粉碎或溶解于有機溶劑后結晶析出等方法制備，工藝復雜且存在一定的危害性，同時所制得材料均一性較差，較粉末化之前性能損失較大，經光固化成型后制件存在強度低、韌性差等問題。聚苯乙烯微球是一種粒徑可控、單分散性好的高分子量聚苯乙烯微球，較傳統材料而言光固化成型后的制件強度與韌性均有一定幅度的提高。技術實現要素：本發明提供了一種用于光固化成型的聚苯乙烯微球復合材料，具有成型周期短、強度大等特點，并具有良好的透明性，同時大幅降低聚苯乙烯微球復合材料的成本，此外本發明涉及的復合材料制備工藝簡單，可直接應用和推廣于光固化成型制得結構復雜且需要一定透明性的產品。為實現上述目的，本發明采用以下技術方案：一種用于光固化成型的聚苯乙烯微球復合材料，由以下重量份組分制備而成：聚苯乙烯微球100份，透明粉5～25份偶聯劑1～5份，光穩劑0.05～0.5份，消泡劑0.05～0.5份，流平劑0.05～1份，抗氧劑0.05～0.5份。所述的聚苯乙烯微球粒徑為1μm～50μm。所述的透明粉是以二氧化硅和氧化鎂為主要成分的粉末材料，尺寸為10-50μm，為市售品。所述的偶聯劑為γ-氨丙基三乙氧基硅烷或γ―(2,3-環氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷。所述的光穩劑為2,4-二羧基二苯甲酮或氯化苯并三唑。所述的消泡劑為聚醚硅氧烷或環氧乙烷環氧丙烷共聚醚。所述的流平劑為有機硅-環氧乙烷共聚物或聚二甲基硅氧烷。所述的抗氧劑為四(3,5-二叔丁基-4-羥基)苯丙酸季戊四醇酯或三(2,4-二叔丁基)亞磷酸苯酯。所述的一種用于光固化成型的聚苯乙烯微球復合材料的制備方法，包含以下工藝：（1）在容器中陸續加入所需原料：聚苯乙烯微球100份，透明粉5～25份，偶聯劑1～5份，光穩劑0.05～0.5份，消泡劑0.05～0.5份，流平劑0.05～1份，抗氧劑0.05～0.5份；（2）混合后的物料在60～80℃條件下高速攪拌10～30min至分散均勻；（3）在3D打印設備上將上述材料制備為制件，工藝參數為：光源功率10W，掃描速度2000～3000mm/s，燒結厚度為0.1～0.5mm，制備為所需制件。本發明創新性的采用透明粉改性聚苯乙烯微球，在原有性能和工藝的基礎上進一步提高了制件的力學強度，縮短了成型周期，并具有良好的透明性。此外透明粉的引入降低了粉末材料的成本，可直接應用和推廣于光固化成型制得結構復雜且需要一定透明性的產品。具體實施方法下面結合具體實例對本
發明內容進行進一步的說明，但所述實施例并非是對本發明實質精神的簡單限定，任何基于本發明實質精神所作出的簡單變化或等同替換均應屬于本發明所要求保護的范圍之內。如無特別說明，各實例中所述份數均為重量份。制備的樣品在23℃、50%濕度環境下調節后，分別采用ASTMD638和ASTMD790檢測拉伸強度和彎曲強度，并記錄制件成型速度。本發明的具體實施例如下：實例1（1）在容器中陸續加入所需原料：聚苯乙烯微球100份，透明粉5份，偶聯劑γ-氨丙基三乙氧基硅烷1份，光穩劑2,4-二羧基二苯甲酮0.05份，消泡劑聚醚硅氧烷0.05份，流平劑有機硅-環氧乙烷共聚物0.05份，抗氧劑四(3,5-二叔丁基-4-羥基)苯丙酸季戊四醇酯0.05份；（2）混合后的物料在60℃條件下高速攪拌10min至分散均勻；（3）在3D打印設備上將上述材料制備為制件，工藝參數為：光源功率10W，掃描速度2000mm/s，燒結厚度為0.1mm，制備為所需制件。制件性能測試見表一。實例2（1）在容器中陸續加入所需原料：聚苯乙烯微球100份，透明粉10份，偶聯劑γ-氨丙基三乙氧基硅烷2份，光穩劑2,4-二羧基二苯甲酮0.2份，消泡劑聚醚硅氧烷0.2份，流平劑有機硅-環氧乙烷共聚物0.3份，抗氧劑四(3,5-二叔丁基-4-羥基)苯丙酸季戊四醇酯0.2份；（2）混合后的物料在65℃條件下高速攪拌15min至分散均勻；（3）在3D打印設備上將上述材料制備為制件，工藝參數為：光源功率10W，掃描速度2500mm/s，燒結厚度為0.2mm，制備為所需制件。制件性能測試見表一。實例3（1）在容器中陸續加入所需原料：聚苯乙烯微球100份，透明粉15份，偶聯劑γ-氨丙基三乙氧基硅烷3份，光穩劑2,4-二羧基二苯甲酮0.3份，消泡劑聚醚硅氧烷0.3份，流平劑有機硅-環氧乙烷共聚物0.6份，抗氧劑四(3,5-二叔丁基-4-羥基)苯丙酸季戊四醇酯0.3份；（2）混合后的物料在70℃條件下高速攪拌20min至分散均勻；（3）在3D打印設備上將上述材料制備為制件，工藝參數為：光源功率10W，掃描速度2500mm/s，燒結厚度為0.3mm，制備為所需制件。制件性能測試見表一。實例4（1）在容器中陸續加入所需原料：聚苯乙烯微球100份，透明粉20份，偶聯劑γ-氨丙基三乙氧基硅烷4份，光穩劑2,4-二羧基二苯甲酮0.4份，消泡劑聚醚硅氧烷0.4份，流平劑有機硅-環氧乙烷共聚物0.8份，抗氧劑四(3,5-二叔丁基-4-羥基)苯丙酸季戊四醇酯0.4份；（2）混合后的物料在75℃條件下高速攪拌25min至分散均勻；（3）在3D打印設備上將上述材料制備為制件，工藝參數為：光源功率10W，掃描速度2500mm/s，燒結厚度為0.4mm，制備為所需制件。制件性能測試見表一。實例5（1）在容器中陸續加入所需原料：聚苯乙烯微球100份，透明粉25份，偶聯劑γ-氨丙基三乙氧基硅烷5份，光穩劑2,4-二羧基二苯甲酮0.5份，消泡劑聚醚硅氧烷0.5份，流平劑有機硅-環氧乙烷共聚物1份，抗氧劑四(3,5-二叔丁基-4-羥基)苯丙酸季戊四醇酯0.5份；（2）混合后的物料在80℃條件下高速攪拌30min至分散均勻；（3）在3D打印設備上將上述材料制備為制件，工藝參數為：光源功率10W，掃描速度3000mm/s，燒結厚度為0.5mm，制備為所需制件。制件性能測試見表一。實例6（1）在容器中陸續加入所需原料：聚苯乙烯微球100份，透明粉5份，偶聯劑γ―(2,3-環氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷1份，光穩劑氯化苯并三唑0.05份，消泡劑環氧乙烷環氧丙烷共聚醚0.05份，流平劑聚二甲基硅氧烷0.05份，抗氧劑三(2,4-二叔丁基)亞磷酸苯酯0.05份；（2）混合后的物料在60℃條件下高速攪拌10min至分散均勻；（3）在3D打印設備上將上述材料制備為制件，工藝參數為：光源功率10W，掃描速度2000mm/s，燒結厚度為0.1mm，制備為所需制件。制件性能測試見表一。實例7（1）在容器中陸續加入所需原料：聚苯乙烯微球100份，透明粉10份，偶聯劑γ―(2,3-環氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷2份，光穩劑氯化苯并三唑0.2份，消泡劑環氧乙烷環氧丙烷共聚醚0.2份，流平劑聚二甲基硅氧烷0.3份，抗氧劑三(2,4-二叔丁基)亞磷酸苯酯0.2份；（2）混合后的物料在65℃條件下高速攪拌15min至分散均勻；（3）在3D打印設備上將上述材料制備為制件，工藝參數為：光源功率10W，掃描速度2500mm/s，燒結厚度為0.2mm，制備為所需制件。制件性能測試見表一。實例8（1）在容器中陸續加入所需原料：聚苯乙烯微球100份，透明粉15份，偶聯劑γ―(2,3-環氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷3份，光穩劑氯化苯并三唑0.3份，消泡劑環氧乙烷環氧丙烷共聚醚0.3份，流平劑聚二甲基硅氧烷0.6份，抗氧劑三(2,4-二叔丁基)亞磷酸苯酯0.3份；（2）混合后的物料在70℃條件下高速攪拌20min至分散均勻；（3）在3D打印設備上將上述材料制備為制件，工藝參數為：光源功率10W，掃描速度2500mm/s，燒結厚度為0.3mm，制備為所需制件。制件性能測試見表一。實例9（1）在容器中陸續加入所需原料：聚苯乙烯微球100份，透明粉20份，偶聯劑γ―(2,3-環氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷4份，光穩劑氯化苯并三唑0.4份，消泡劑環氧乙烷環氧丙烷共聚醚0.4份，流平劑聚二甲基硅氧烷0.8份，抗氧劑三(2,4-二叔丁基)亞磷酸苯酯0.4份；（2）混合后的物料在75℃條件下高速攪拌25min至分散均勻；（3）在3D打印設備上將上述材料制備為制件，工藝參數為：光源功率10W，掃描速度2500mm/s，燒結厚度為0.4mm，制備為所需制件。制件性能測試見表一。實例10（1）在容器中陸續加入所需原料：聚苯乙烯微球100份，透明粉25份，偶聯劑γ―(2,3-環氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷5份，光穩劑氯化苯并三唑0.5份，消泡劑環氧乙烷環氧丙烷共聚醚0.5份，流平劑聚二甲基硅氧烷1份，抗氧劑三(2,4-二叔丁基)亞磷酸苯酯0.5份；（2）混合后的物料在80℃條件下高速攪拌30min至分散均勻；（3）在3D打印設備上將上述材料制備為制件，工藝參數為：光源功率10W，掃描速度3000mm/s，燒結厚度為0.5mm，制備為所需制件。制件性能測試見表一。對照實例1直接將聚苯乙烯微球材料利用光固化成型方式制備為制件，工藝參數為：光源功率10W，掃描速度2000mm/s，燒結厚度為0.1mm，制備為所需制件。制件性能測試見表一。表一：性能成型速度(cm3/h)拉伸強度(MPa)彎曲強度(MPa)實例1296683實例2327294實例33377103實例43685110實例53881107實例6286581實例7307193實例83178101實例93484108實例103782106對照實例1256070通過本方法制備的用于光固化成型的聚苯乙烯微球復合材料，具有較高的力學強度和較快的成型速度。通過表一數據可知，制件的成型速度、拉伸強度和彎曲強度最大分別達到38cm3/h、85MPa和110MPa，較改性前的聚苯乙烯微球材料（對照實例1）相比分別提高了52%、42%和57%。此外本發明涉及的復合材料制備工藝簡單，能保持良好的透明性，同時大幅降低聚苯乙烯微球材料的成本，可直接應用和推廣于光固化成型制得結構復雜且需要一定透明性的產品。上述的對實施例的描述是為便于該
技術領域：
的普通技術人員能理解和應用本發明。熟悉本領域技術的人員顯然可以容易地對這些實施例做出各種修改，并把在此說明的一般原理應用到其他實施例中而不必經過創造性的勞動。因此，本發明不限于這里的實施例，本領域技術人員根據本發明的揭示，不脫離本發明范疇所做出的改進和修改都應該在本發明的保護范圍之內。當前第1頁1 2 3