本發明屬于先進快速制造中的材料制備技術領域,具體涉及一種sls用玻璃纖維粉增強尼龍粉末制備工藝。
技術背景
選擇性激光燒結(selectivelasersintering,sls)是快速成形技術的一種。它集成了現代數控技術、cad/cam技術,激光技術及新材料等領域的新成果,利用激光能量對可熔化的粉末材料進行疊層加工,從而得到三維實體,不受成形零件形狀復雜程度的限制。在整個燒結過程中,每層的未燒結粉末自然成為下一層粉末和燒結體的支撐,沒有造成粉末資源的浪費。
sls成形技術對粉末材料的粒度大小有一定的要求。根據經驗,粉末的平均粒徑在50μm左右時,有良好的燒結性能。目前常用的制備微米級sls高分子粉末的方法主要有兩種,一是采用低溫粉碎法;二是采用溶劑沉淀法。低溫粉碎法得到的粉末粒徑不均勻,并且不規整,用于sls在流動性和鋪粉性能方面有一定的難度;而溶劑沉淀法是在高溫下將尼龍溶解于合適的溶劑中,通過激勵攪拌使物料在溶劑中均勻分布并同時冷卻溶液,使尼龍以粉末的形式沉淀出來。溶劑沉淀法制備的粉末,其粒徑大小及其分布受溶劑用量、溶解溫度、保溫時間、攪拌速率、冷卻速率等眾多因素的影響,不容易進行控制。并且工藝復雜,對設備的要求高。
技術實現要素:
為了克服上述現有技術的缺點,本發明的目的在于提供一種sls用玻璃纖維粉增強尼龍粉末制備工藝,經過表面改性后將碳纖維和尼龍粉末混合后的復合粉末具有優良的燒結性能,工藝簡便、生產成本相對較低,對設備的要求低。
為了達到上述目的,本發明采取的技術方案為:
一種sls用玻璃纖維粉增強尼龍粉末制備工藝,包括以下步驟:
1)在高速混合機中將玻璃纖維粉粉末在100-110℃下攪拌并烘干3-15min,高速混合機轉速為450-700r/min;
2)然后加入超分散包覆劑,繼續高速攪拌15-20min,高速混合機轉速為450-700r/min,得到表面經過處理的玻璃纖維粉粉末;
3)再加入尼龍粉末、抗氧劑、分散劑和流動劑,攪拌15-30min,高速混合機轉速為450-700r/min;
4)將已經混合好的粉末過200目篩,即得到sls用玻璃纖維粉增強尼龍粉末;
玻璃纖維粉、尼龍粉末、超分散包覆劑、抗氧劑、流動劑、分散劑的重量百分比為:總重量份數為100份時,尼龍粉末31-69重量份,玻璃纖維粉30-64重量份,超分散包覆劑0.1-3重量份,抗氧劑0.2-1重量份,流動劑0.1-1重量份,分散劑0.1-0.8重量份。
本發明的有益效果為:對玻璃纖維進行加熱并將超分散包覆劑均勻的包覆到玻璃纖維上,使得玻璃纖維和尼龍樹脂之間的浸潤性和兩相界面粘結性能增加,提高復合材料強度。經過表面改性后將碳纖維和尼龍粉末混合后的復合粉末具有優良的燒結性能,工藝簡便、生產成本相對較低,對設備的要求低。
具體實施方式
下面結合實施例對本發明進行進一步的說明,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。
所有實施例均將玻璃纖維粉、尼龍粉末、超分散包覆劑、抗氧劑、流動劑、分散劑在80-100℃下鼓風干燥4-6個小時,使含水量低于0.02%。
實施例1
一種sls用玻璃纖維粉增強尼龍粉末制備工藝,包括以下步驟:
1)在高速混合機中將玻璃纖維粉粉末在100℃下攪拌并烘干3min,高速混合機轉速為450r/min;
2)然后加入超分散包覆劑,繼續高速攪拌15min,高速混合機轉速為450r/min,得到表面經過處理的玻璃纖維粉粉末;
3)再加入尼龍粉末、抗氧劑、分散劑和流動劑,攪拌15min,高速混合機轉速為450r/min;
4)將已經混合好的粉末過200目篩,即得到sls用玻璃纖維粉增強尼龍粉末;
玻璃纖維粉、尼龍粉末、超分散包覆劑、抗氧劑、流動劑、分散劑的重量百分比為:總重量份數為100份時,尼龍粉末69重量份,玻璃纖維粉30重量份,超分散包覆劑0.3重量份,抗氧劑0.3重量份,流動劑0.2重量份,分散劑0.2重量份。
實施例2
一種sls用玻璃纖維粉增強尼龍粉末制備工藝,包括以下步驟:
1)在高速混合機中將玻璃纖維粉粉末在110℃下攪拌并烘干5min,高速混合機轉速為550r/min;
2)然后加入超分散包覆劑,繼續高速攪拌20min,高速混合機轉速為550r/min,得到表面經過處理的玻璃纖維粉粉末;
3)再加入尼龍粉末、抗氧劑、分散劑和流動劑,攪拌20min,高速混合機轉速為550r/min;
4)將已經混合好的粉末過200目篩,即得到sls用玻璃纖維粉增強尼龍粉末;
玻璃纖維粉、尼龍粉末、超分散包覆劑、抗氧劑、流動劑、分散劑的重量百分比為:總重量份數為100份時,尼龍粉末58.2重量份,玻璃纖維粉40重量份,超分散包覆劑0.5重量份,抗氧劑0.5重量份,流動劑0.4重量份,分散劑0.4重量份。
實施例3
一種sls用玻璃纖維粉增強尼龍粉末制備工藝,包括以下步驟:
1)在高速混合機中將玻璃纖維粉粉末在100℃下攪拌并烘干4min,高速混合機轉速為650r/min;
2)然后加入超分散包覆劑,繼續高速攪拌18min,高速混合機轉速為650r/min,得到表面經過處理的玻璃纖維粉粉末;
3)再加入尼龍粉末、抗氧劑、分散劑和流動劑,攪拌25min,高速混合機轉速為650r/min;
4)將已經混合好的粉末過200目篩,即得到sls用玻璃纖維粉增強尼龍粉末;
玻璃纖維粉、尼龍粉末、超分散包覆劑、抗氧劑、流動劑、分散劑的重量百分比為:總重量份數為100份時,尼龍粉末47.2重量份,玻璃纖維粉50重量份,超分散包覆劑1重量份,抗氧劑0.8重量份,流動劑0.5重量份,分散劑0.5重量份。
實施例4
一種sls用玻璃纖維粉增強尼龍粉末制備工藝,包括以下步驟:
1)在高速混合機中將玻璃纖維粉粉末在105℃下攪拌并烘干4min,高速混合機轉速為700r/min;
2)然后加入超分散包覆劑,繼續高速攪拌20min,高速混合機轉速為700r/min,得到表面經過處理的玻璃纖維粉粉末;
3)再加入尼龍粉末、抗氧劑、分散劑和流動劑,攪拌30min,高速混合機轉速為700r/min;
4)將已經混合好的粉末過200目篩,即得到sls用玻璃纖維粉增強尼龍粉末;
玻璃纖維粉、尼龍粉末、超分散包覆劑、抗氧劑、流動劑、分散劑的重量百分比為:總重量份數為100份時,尼龍粉末35.2重量份,玻璃纖維粉60重量份,超分散包覆劑2重量份,抗氧劑1重量份,流動劑1重量份,分散劑0.8重量份。
對比例
對玻璃纖維表面不進行表面處理,直接機械混合制備玻璃纖維增強尼龍粉末,包括以下步驟:
1)在高速混合機中將玻璃纖維粉粉末、尼龍粉末、抗氧劑、分散劑和流動劑,攪拌30min,高速混合機轉速為650r/min;
2)將已經混合好的粉末過200目篩,即得到sls用玻璃纖維粉增強尼龍粉末;
玻璃纖維粉、尼龍粉末、抗氧劑、流動劑、分散劑的重量百分比為:總重量份數為100份時,尼龍粉末48.2重量份,玻璃纖維粉50重量份,抗氧劑0.8重量份,流動劑0.5重量份,分散劑0.5重量份。
在sls設備上將上述所得的玻璃纖維改性尼龍復合粉末材料制備力學性能測試件,制備工藝參數為:激光功率20w,掃描速度3000mm/s,掃描間距0.1mm,分層厚度0.1mm,預熱溫度165℃,將所得的sls力學性能件根據標準astm-d638,astm-d790。