本發明屬于增材制造技術領域，具體涉及一種選擇性激光燒結用聚氨酯材料的制備方法。
背景技術：
3d打印技術是增材制造技術的通稱，是一項具有數字化制造、高度柔性和適應性、直接cad模型驅動、快速、材料類型豐富多樣等鮮明特點的先進制造技術，其可將原型的幾何形狀、結構和所選材料的組合信息建立數據化描述模型，之后把這些信息輸出到計算機控制的機電集成制造系統進行逐點、逐線、逐面的三維堆砌成型生產三維實體。相對于傳統的減材制造加工技術，增材制造技術無需原胚和模具就能直接通過計算機模型數據，通過逐層疊加的方法生產任何所需的實體件，能夠有效的簡化產品的制造程序、縮短產品的研制周期，提高效率并降低成本。3d打印技術已廣泛應用于航空航天、汽車制造、模具制造、生物工程及醫療、建筑、藝術制造等諸多領域。選擇性激光燒結技術（sls）是目前市場上常見的一種3d打印方法，此方法能夠制造出高精度的制造件，已被很多領域廣泛應用。
聚氨酯是一種新興的有機高分子材料，因其卓越的性能而被廣泛應用于國民經濟眾多領域，特別在鞋業生產中。聚氨酯鞋底具有諸多優點：密度低，質地柔軟，穿著舒適輕便；尺寸穩定性好，儲存壽命長；優異的耐磨性能、耐撓曲性能；優異的減震、防滑性能；較好的耐溫性能；良好的耐化學品性能等等，使得該材料多用于制造高檔皮鞋、運動鞋、旅游鞋等。隨著人們生活水平的不斷提高，對于鞋的要求也越來越高，尤其是運動員，希望能制造更高端、更貼腳的運動鞋，且隨著3d打印技術的快速發展，其正好能夠根據不同人的腳來設計鞋，使鞋能夠完全的貼合腳型，從而制造出運動員專屬的舒適鞋。
然而，雖然傳統的聚酰胺粒料制備已經比較成熟，但聚酰胺粉末的制備，往往很難控制粉末顆粒的大小和形貌。而在實際應用于3d打印時，不規整的粉末顆粒會導致鋪粉過程中甩粉，從而使制件表面粗糙。同時，較差的粉末堆積，使得粉末間的空隙增多，容易引起燒結過程中的翹曲，從而大大降低了制件的強度。
技術實現要素：
針對現有技術存在的上述技術問題，本發明提供了一種鋪粉效果好，制件強度高的選擇性激光燒結用聚氨酯材料的制備方法。
為解決上述技術問題，本發明提供了一種選擇性激光燒結用聚氨酯材料的制備方法，包括：
步驟一：將聚氨酯粒料進行深冷粉碎得到粉末顆粒；
步驟二：將粉末顆粒進行干燥；
步驟三：將經過干燥得到的粉末顆粒、粉末流動助劑以及尼龍粉末混合攪拌得到選擇性激光燒結用聚氨酯材料，其中，尼龍粉末的平均粒度小于聚氨酯粉末的平均粒度。
作為本發明的進一步優選方案，所述流動助劑包括氣相二氧化硅，氣相二氧化鈦，甲基硅氧烷，氯化硅氧烷中的一種或幾種。
作為本發明的進一步優選方案，所述尼龍粉末選用高強度的尼龍粉末。
作為本發明的進一步優選方案，所述尼龍粉末為尼龍6、尼龍66、尼龍610、尼龍612、尼龍11或尼龍12。
作為本發明的進一步優選方案，所述流動助劑的重量占粉末總量的0.2%-0.5%，所述尼龍粉末的重量占粉末總量的5%-10%。
作為本發明的進一步優選方案，通過深冷粉碎得到粉末顆粒的粒徑在150μm以下。
作為本發明的進一步優選方案，通過深冷粉碎得到粉末顆粒的粉末粒徑為：d10為30um-50um；d50為60um-80um；d90為130um-150um。
作為本發明的進一步優選方案，將粉末顆粒進行干燥具體為：
將粉末顆粒放入溫度為80℃-100℃的烘箱，干燥2h以上，使粉末顆粒含水量在0.5%以下。
作為本發明的進一步優選方案，所述尼龍粉末為尼龍12。
作為本發明的進一步優選方案，所述聚氨酯粒料為tpu粒料。
本發明的選擇性激光燒結用聚氨酯材料的制備方法具備以下有益效果：
1、通過對聚氨酯粒料進行深冷粉碎可得到粒徑較為集中的粉末顆粒，這樣相對于其它粉碎工藝來說更有利于燒結過程中的鋪粉；
2、通過將粉末顆粒進行干燥，能降低粉末中水分在燒結過程中帶來的缺陷。由于聚氨酯粉末本身具有一定的吸水性，在空氣中久置吸水，水分在激光加熱后會汽化成蒸汽，從而形成粉末間的空隙。而通過干燥過程，能減少粉末中水分產生的空隙。
3、相對于傳統方法在聚氨酯顆粒聚合過程中加入增強填料，再經過粉碎制得的粉末，其粉末間的空隙增多，從而引起燒結過程中的翹曲弊端；本發明通過深冷粉碎制得聚氨酯粉末，并在聚氨酯粉末中添加粒徑較小，球狀的尼龍粉末作為其空隙間的填充，這樣能很好地解決通過深冷粉碎制得的具有不規則形狀的粉末，其粉末間不可避免存在空隙的弊端，因此，本發明通過填充空隙不僅增加了鋪粉過程中的流動性，而且使得燒結后制件的強度有所提高。
具體實施方式
為解決上述技術問題，本發明提供了一種選擇性激光燒結用聚氨酯材料的制備方法，包括：
步驟一：將聚氨酯粒料進行深冷粉碎得到粉末顆粒；
具體地，設置深冷溫度在-120℃到-150℃，攪拌頻率在35hz-45hz，并在該條件下通過深冷粉碎得到粉末顆粒的粒徑在150μm以下，例如，優選地，通過深冷粉碎得到粉末顆粒的粉末粒徑為：d10為30um-50um；d50為60um-80um；d90為130um-150um。在此需說明的是，d10=30um，其含義是30um以下的占總量的10%；d50=70um，其含義是70um以下的占總量的50%；d90=130um，其含義是130um以下的占總量的90%。
步驟二：將粉末顆粒進行干燥；
優選地，可將粉末顆粒放入溫度為80℃-100℃的烘箱，干燥2h以上，使粉末顆粒含水量在0.5%以下。
步驟三：將經過干燥得到的粉末顆粒、粉末流動助劑以及尼龍粉末混合攪拌得到選擇性激光燒結用聚氨酯材料，其中，尼龍粉末的平均粒度小于聚氨酯粉末的平均粒度。
tpu(全稱thermoplasticpolyurethanes),名稱為熱塑性聚氨酯彈性體橡膠，其是聚氨酯的一種材料。具體實施中，所述聚氨酯粒料可為tpu粒料，當然其還可適用于其它類別的聚氨酯，在此不做一一例舉。進一步，所述tpu粒料可采用聚酯類，但該方法同樣適用于聚醚類，聚碳酸酯類，聚己內酯類等其他類的tpu。優選地，tpu粉末d50在70um，該大小顆粒能較好的均勻堆積，減少鋪粉過程中的空隙。
具體實施中，所述流動助劑包括氣相二氧化硅，氣相二氧化鈦，甲基硅氧烷，氯化硅氧烷中的一種或幾種。優選地，所述流動助劑的重量占粉末總量的0.2%-0.5%。
優選地，所述尼龍粉末選用高強度的尼龍粉末，這樣可進一步提高聚氨酯的強度。具體實施中，所述尼龍粉末為尼龍6、尼龍66、尼龍610、尼龍612、尼龍11或尼龍12；其中，尼龍粉末的重量占粉末總量的5%-10%。進一步優選地，所述尼龍粉末選用尼龍12，因為其強度高于tpu粉末，且其熔點較其他尼龍更接近tpu粉末，因此其在激光掃描時能更好地熔融并填充空隙。尼龍12粉末優選d50在50um。較小的粒徑有利于鋪粉過程中填充tpu粉末間的空隙，能很好的增加粉末的流動性，也有利于尼龍的熔融。
為了讓本領域的技術人員更好地理解并實現本發明的技術方案，以下通過具體實施例對本發明的技術方案做進一步詳細說明。
實例一
(a)取用聚酯類tpu粒料10kg，倒入深冷粉碎機中，充入液氮降溫至-130℃，保持溫度的穩定，將攪拌的頻率設置為40hz，開啟進料開關粉碎粒料。最終得到粒料9.5kg，粉末粒徑d50為70um。
(b)將制備得到的tpu粉末放入烘箱中，設定干燥溫度為90℃，干燥3h，干燥完取樣測試濕度為0.4%。
(c)將干燥后的tpu粉末倒入攪拌裝置，加入尼龍12粉末0.55kg和流動助劑氣相二氧化硅25g，攪拌1h，最終得到適用于選擇性激光燒結的聚氨酯粉末材料。
實例二
(a)取用聚酯類tpu粒料10kg，倒入深冷粉碎機中，充入液氮降溫至-130℃，保持溫度的穩定，將攪拌的頻率設置為43hz，開啟進料開關粉碎粒料。最終得到粒料9.5kg，粉末粒徑d50為60um。
(b)將制備得到的tpu粉末放入烘箱中，設定干燥溫度為90℃，干燥3h，干燥完取樣測試濕度為0.4%。
(c)將干燥后的tpu粉末倒入攪拌裝置，加入尼龍12粉末0.55kg和流動助劑氣相二氧化硅25g，攪拌1h，最終得到適用于選擇性激光燒結的聚氨酯粉末材料。
實例三
(a)取用聚酯類tpu粒料10kg，倒入深冷粉碎機中，充入液氮降溫至-130℃，保持溫度的穩定，將攪拌的頻率設置為38hz，開啟進料開關粉碎粒料。最終得到粒料9.5kg，粉末粒徑d50為80um。
(b)將制備得到的tpu粉末放入烘箱中，設定干燥溫度為90℃，干燥3h，干燥完取樣測試濕度為0.4%。
(c)將干燥后的tpu粉末倒入攪拌裝置，加入尼龍12粉末0.55kg和流動助劑氣相二氧化硅25g，攪拌1h，最終得到適用于選擇性激光燒結的聚氨酯粉末材料。
實例四
(a)取用聚酯類tpu粒料10kg，倒入深冷粉碎機中，充入液氮降溫至-130℃，保持溫度的穩定，將攪拌的頻率設置為40hz，開啟進料開關粉碎粒料。最終得到粒料9.5kg，粉末粒徑d50為70um。
(b)將制備得到的tpu粉末放入烘箱中，設定干燥溫度為90℃，干燥3h，干燥完取樣測試濕度為0.4%。
(c)將干燥后的tpu粉末倒入攪拌裝置，加入尼龍6粉末0.55kg和流動助劑氣相二氧化硅25g，攪拌1h，最終得到適用于選擇性激光燒結的聚氨酯粉末材料。
將通過實施例一—實施例四所制得的選擇性激光燒結用聚氨酯材料進行相關性能測試，得到的測試結果如下表1。
表1、實施例一-實施例四提供的選擇性激光燒結用聚氨酯材料的制備方法的性能
以上所述實施例僅表達了本發明的幾種實施方式，其描述較為具體和詳細，但并不代表對本發明專利范圍的限制。對于本領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明構思的前提下，還可以做出若干變形和改進，這些都屬于本發明的保護范圍，因此，本發明專利的保護范圍應以所附權利要求為準。