一种用于选择性激光烧结的聚丙烯粉末材料及其制备方法技术

本发明专利技术涉及高分子粉末材料技术领域，具体涉及一种用于选择性激光烧结的聚丙烯粉末材料，其组分包括：聚丙烯树脂、溶剂、抗氧剂、成核剂、流动助剂。本发明专利技术制备的聚丙烯粉末材料用于SLS成型时，具有制备工艺简单，烧结性能优良；成型产品在保证优良的力学性能、成型效果的同时，可以提供较高的力学性能和耐氧化性能。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及高分子粉末材料
，具体涉及一种用于选择性激光烧结的聚丙烯粉末材料及其制备方法。
技术介绍
快速成型RP(RapidPrototyping)技术第一次出现于20世纪80年代后期。它集CAD技术、数控技术、激光技术和材料科学技术于一体。其原理突破了传统的材料变形成型和去除成型的工艺方法，可在没有工装夹具或模具的条件下，迅速制造出任意复杂形状的三维实体零件，且可有效地降低产品开发周期。目前RP技术的快速成型工艺方法有十多种，其中选择性激光烧结(SLS)是发展最快、最为成功且已经商业化的RP方法之一，采用该技术不仅可以制造出精确的模型和原型，还可以成型具有可靠结构的功能件。由于具有诸多优点，如粉末选材广泛、适用性广，可直接烧结零件等，因此在现代制造业中受到越来越广泛的重视。选择性激光烧结技术主要有以下特点：(1)成型过程与零件复杂程度无关，是真正的自由制造，这是传统方法无法比拟的。选择性激光烧结与其它RP技术不同，不需要预先制作支撑结构，未烧结的松散粉末作了自然支撑，可以成型几乎任意形状的零件，对具有复杂内部结构的零件特别有；(2)产品的单价几乎与批量无关，特别适合于新产品的开发或单件、小批量零件的生产；(3)生产周期短，从CAD设计到零件的加工完成只需要几个小时到几十个小时，整个过程数字化，可以随时修正、随时制造，这一特点使选择性激光烧结特别适合于新产品开发；(4)与传统工艺方法相结合，选择性激光烧结可实现快速铸造、快速模具制造、小批量零件输出等功能，为传统制造方法注入新的活力；(5)材料范围宽，任何受热粘结的粉末粉末材料都有被用作SLS原材料的可能性。材料无浪费，未烧结的粉末可以重复使用；(6)应用面广。由于成型材料的多样化，使得选择性激光烧结适合于多种应用领域，如原型设计验证、模具母模、精铸熔模、铸造型壳和型芯等。目前，SLS技术的主要材料包括高分子粉末、金属粉末、陶瓷粉末等，以及一些新型的复合材料。其中，高分子材料与金属及陶瓷材料相比，具有成型温度低、激光功率小、精度高等优点；并且，高分子基粉末材料是在目前技术条件下应用范围最广，也是最成功的选择性激光烧结材料，短期内的发展前景最好。目前，用于激光烧结的高分子材料主要是热塑性材料，热塑性材料又可分为晶态和非晶态两种。其中，非晶态聚合物在玻璃化转变温度时，大分子链“解冻”，分子链运动开始活跃，粉末开始粘接、流动性降低，在铺粉过程中，辊筒流动不畅，会导致烧结件的致密性不好成多孔状，烧结精度降低。而晶态聚合物，其烧结温度在熔融温度以上，由于在熔融温度以上晶态聚合物的熔融粘度非常低，因而其烧结速率较高，烧结件的致密度非常好。目前用于SLS技术的晶态聚合物主要有尼龙(Polyamide,PA)、聚丙烯(Polypropylene,PP)，其中尼龙粉末烧结件的力学性能优良，但是成本很高，市面上较好的尼龙粉末约为500元/kg；而聚丙烯作为通用塑料，其力学性能虽稍差与尼龙，但成本远低于尼龙，而且现在可用于选择性激光烧结的高分子粉末材料种类少，价格高昂。因此制备出可用于选择性激光烧结的聚丙烯粉末极具市场价值。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是针对上述现有技术存在的不足而提供一种用于选择性激光烧结的聚丙烯粉末材料，制得的聚丙烯粉末材料可直接应用于选择性激光烧结，并且该粉末成本低、高白度、耐老化，制备方法简单，有利于推广应用。本专利技术的另一目的在于提供上述用于选择性激光烧结的聚丙烯粉末材料的制备方法。本专利技术为解决上述提出的问题所采用的技术方案为：一种用于选择性激光烧结的聚丙烯粉末材料，其原料包括如下组分：聚丙烯树脂、溶剂、抗氧剂、成核剂、流动助剂。按上述方案，所述原料中各组分按重量份数计为：聚丙烯树脂100份，溶剂500-1000份，抗氧剂0.1-0.5份，成核剂0.1-0.5份，流动助剂0.4-2份。按上述方案，所述溶剂选自二甲苯、乙醇、甲苯、丙酮、环己酮、乙酸异戊酯等，优选的溶剂由二甲苯、乙醇混合而成。更优选所述溶剂按重量份数计包括：二甲苯100份，乙醇0～15份。混合溶剂的使用可以改善聚丙烯树脂在溶解后析出效果不佳、固液分离困难的问题。按上述方案，所述的抗氧剂选自受阻酚类抗氧剂或者硫代酯类辅助抗氧剂、亚磷酸酯类辅助抗氧剂中的一种或几种，例如所述抗氧化剂为抗氧剂1010、抗氧剂1076、抗氧剂CA、抗氧剂168、抗氧剂618、抗氧剂TNP、抗氧剂624、抗氧剂DLTP、抗氧剂DSTP、抗氧剂DMTP等中的一种或几种按任意比例的混合物。抗氧剂可以延缓或抑制聚合物的氧化过程，从而增强聚丙烯粉末材料的抗老化性能和使用寿命。按上述方案，所述成核剂为二氧化钛、二氧化硅、滑石粉、高岭土、氧化钙、碳酸钙、炭黑、云母、聚乙烯基环己烷、聚乙烯戊烷、乙烯/丙烯酸酯共聚物等中的任意一种；或者所述成核剂选自市售型号为DBS、DMDBS、NA-10、NA-21等中的任意一种。成核剂的添加有利于促进聚丙烯粉末在析出时的均一性和成核反应。按上述方案，所述流动助剂为白炭黑、纳米二氧化硅、纳米氧化铝、纳米氧化钙等中的一种或几种按任意比例的混合物。流动助剂的使用可以增强粉末材料的流动性，使其在SLS成型时铺粉面更加平整。本专利技术所述用于选择性激光烧结的聚丙烯粉末材料的制备方法，包括以下步骤：(1)按配比，称取聚丙烯树脂100份，溶剂500-1000份，抗氧剂0.1-0.5份，成核剂0.1-0.5份，流动助剂0.4-2份，备用；(2)将聚丙烯树脂、溶剂、成核剂混合后，于惰性气氛初始压力为0～1.5MPa的条件下，升温至150℃～180℃，保温10min-60min后，分离出其中所得固体粉末；(3)将步骤(2)所得固体粉末与抗氧剂、流动助剂混合均匀，制得所述的基于选择性激光烧结的聚丙烯粉末材料。按上述方案，所述步骤(2)中的分离采用减压抽滤。且，所述步骤(2)与步骤(3)之间还包括干燥和球磨的步骤。其中，所述的干燥为真空干燥，球磨所用的球磨珠材质为氧化锆陶瓷，颗粒直径为5mm。按上述方案，所述步骤(3)中混合均匀后还包括过筛的步骤。所述的过筛粒度要求为200目以下。与现有技术相比。本专利技术的有益效果为：1、本专利技术所述用于选择性激光烧结的聚丙烯粉末材料在保证成型产品优良的力学性能、成型效果的同时，可以提供较高的力学性能和耐氧化性能，并且成本较低；2、本专利技术所述用于选择性激光烧结的聚丙烯粉末材料的制备方法克服了传统破碎研磨法效率低、粒径分布宽、球形度差、堆积本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于选择性激光烧结的聚丙烯粉末材料，其特征在于原料包括如下组分：聚丙烯树脂、溶剂、抗氧剂、成核剂、流动助剂。

【技术特征摘要】
1.一种用于选择性激光烧结的聚丙烯粉末材料，其特征在于原料包括如下组分：聚丙烯树脂、溶剂、抗氧剂、成核剂、流动助剂。
2.根据权利要求1所述的一种用于选择性激光烧结的聚丙烯粉末材料，其特征在于所述原料中各组分按重量份数计为：聚丙烯树脂100份，溶剂500-1000份，抗氧剂0.1-0.5份，成核剂0.1-0.5份，流动助剂0.4-2份。
3.根据权利要求1所述的一种用于选择性激光烧结的聚丙烯粉末材料，其特征在于所述溶剂选自二甲苯、乙醇、甲苯、丙酮、环己酮、乙酸异戊酯中的任意一种或几种按任意比例的混合物。
4.根据权利要求1所述的一种用于选择性激光烧结的聚丙烯粉末材料，其特征在于所述溶剂按重量份数计包括：二甲苯100份，乙醇0～15份。
5.根据权利要求1所述的一种用于选择性激光烧结的聚丙烯粉末材料，其特征在于所述的抗氧剂选自受阻酚类抗氧剂或者硫代酯类辅助抗氧剂、亚磷酸酯类辅助抗氧剂中的一种或几种。
6.根据权利要求1所述的一种用于选择性激光烧结的聚丙烯粉末材料，其特征在于所述成核剂为二氧化钛、二氧化硅、滑石粉、高岭土、氧化钙、碳酸钙、炭黑、云母、聚乙烯基环己烷、聚乙烯戊烷、乙烯/丙烯酸酯共聚物中的任意一种；或者所述成核剂选自市售型号为...

【专利技术属性】
技术研发人员：汪艳，徐旸，史玉升，闫春泽，刘洁，魏青松，
申请(专利权)人：汪艳，
类型：发明
国别省市：湖北;42