一种3D打印材料制造技术

本发明专利技术提供一种3D打印材料，所述材料包括以下原料组分及重量份：高密度聚乙烯40~60重量份；纳米改性二氧化硅40~60重量份；加工助剂0.5~5重量份；交联剂1~6重量份；增韧剂1~5重量份；抗氧化剂1~5重量份；偶联剂0.2~2重量份。本发明专利技术的高密度聚乙烯和纳米改性二氧化硅材料具有很好的韧性、冲击强度和热稳定性，通过3D打印出来的产品性能良好。本发明专利技术生产成本适中，生产过程简单，易于工业化生产。

A 3D printing material

The invention provides a 3D printing materials, the material comprises the following raw materials, weight: 40~60 weight portions of high density polyethylene; nano silica modified 40~60 weight portions; processing aid 0.5~5 weight portions; crosslinking agent 1~6 weight portions; toughening agent 1~5 weight portions; antioxidant 1 ~5 coupling agent 0.2~2 weight weight; a. The high-density polyethylene and nano modified silicon dioxide material of the invention have good toughness, impact strength and thermal stability, and the products produced by the 3D print have good performance. The invention has the advantages of moderate production cost, simple production process and easy industrial production.

【技术实现步骤摘要】
一种3D打印材料
本专利技术涉及复合材料领域，具体公开了一种高密度聚乙烯与纳米改性二氧化硅复合的3D打印材料。
技术介绍
聚乙烯是最早发展的高分子聚合材料，也是最简单的高分子材料，它的简单导致了它作为最基本的架构单元，可以发展许多实用的产品。聚乙烯主要分为线性低密度聚乙烯，低密度聚乙烯，高密度聚乙烯。高密度聚乙烯是一种结晶度高，属于非极性的热塑性树脂，具有柔软性，伸长率，冲击强度和渗透性较好的特点。同时它是无毒，无味的白色颗粒，熔点132℃左右，相对密度为0.941～0.961，化学稳定性好，还具有较高的刚性和韧性，机械强度好。CN103980593A涉及一种改性高密度聚乙烯3D打印成型材料及其制备方法，该方法使用经过硝酸活化的碳纳米管，并添加滑石粉、碳酸钙将高密度聚乙烯改性，增强高密度聚乙烯的拉伸强度和冲击韧性，扩大其应用领域，使高密度聚乙烯材料更加符合3D打印材料的特点。该方法使用高速混合机加工各种添加剂和高密度聚乙烯进行混合，再进行挤压造粒。其缺点在各添加剂与高密度聚乙烯并未充分混合和接触，添加剂的改性作用发挥的不够充分，同时纳米管的价格比较贵，导致总成本较高。CN104629152A涉及一种回收利用废弃高密度聚乙烯塑料制备3D打印材料的方法，该方法通过将废弃的高密度聚乙烯塑料重新利用，添加助剂对其进行改性，强化其韧性、拉伸强度和冲击强度。该方法使用了低温粉碎，在液氨低温粉碎机中将各种助剂和材料与-120℃～-140℃中粉碎1-2h，然后经双螺杆挤压机挤出造粒。其缺点是回收的废废弃的高密度聚乙烯里面含有各种杂质或异物，即使前处理中清洗干净，但对于回收材料中含有的未知成分不清楚，也难以清楚与之分离，导致生成的材料性能各异，不可预知。最重要的是，材料的均匀性和冷却的收缩率随着回收材料的各异而表现各异，不可能规模生产，不具有实用价值。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术的缺陷，提供一种3D打印材料，以克服现有技术中3D材料生产成本高，不符合3D打印要求的缺陷。为了实现以上目的及其他目的，本专利技术是通过包括以下技术方案实现的：一种3D打印材料，其特征在于：所述材料包括以下原料组分及重量份：优选地，所述高密度聚乙烯为40～50重量份。优选地，所述纳米改性二氧化硅为40～50重量份。优选地，所述加工助剂为2～3重量份。优选地，所述交联剂为1～2重量份。优选地，所述增韧剂为2～3重量份。优选地，所述抗氧化剂为1～2重量份。优选地，所述偶联剂为1～2重量份。优选地，所述纳米改性二氧化硅是通过如下方法获得的：以甲醇和水混合物作为改性助剂，六甲基二氧化硅和二甲基二氯硅烷中的一种或两种作为改性剂，采用干法工艺，将纳米二氧化硅：改性助剂：改性剂混合于高速搅拌器搅拌，混合均匀后静置，然后烘干即得纳米改性二氧化硅。更优选地，所述纳米二氧化硅、改性助剂和改性剂之间的质量比为12:100:0.5。更优选地，所述甲醇与水的体积比为1：100。更优选地，所述纳米改性二氧化硅颗粒的直径为15～35nm。优选地，所述加工助剂选自氯化聚乙烯和乙烯-醋酸乙烯酯共聚物中的一种或两种。优选地，所述交联剂为三羟甲基丙烷三丙烯酸酯。优选地，所述增韧剂为聚丁二酸丁二醇酯。优选地，所述抗氧化剂为硫代二丙酸双十八酯、季戊四醇或硫代二丙酸二月松脂中的一种。优选地，所述偶联剂为钛酸酯偶联剂。本专利技术提供一种制备如上述所述打印材料的方法，为将高密度聚乙烯、纳米改性二氧化硅、加工助剂、交联剂、抗氧化剂和偶联剂混合后在-20～-5℃下研磨制备混合料，再将增韧剂加入混合料中混合挤出造粒。更优选地，所述研磨步骤可以再冷冻研磨机中进行。所述冷冻研磨机的转速为300～500rpm。优选地，挤出造粒时采用双螺杆挤出机挤出拉丝成型，双螺杆挤出机的各区的挤出温度分别为：170～180℃、180～190℃、190～200℃、210～215℃、215～220℃，模头温度为215～220℃。本专利技术还公开了如上述所述打印材料在3D打印中的应用。本专利技术中提供的上述技术方案具有以下有益效果：本专利技术在低温条件下，利用冷冻研磨机粉碎混合反应技术，使偶联剂、交联剂，低分子量聚合物与聚乙烯和二氧化硅进行偶联和交联反应；并且将抗氧剂均匀的分散在打印材料中，达到了协同作用的效果，实现了对传统高密度聚乙烯的改性和增强。本专利技术在低温条件下，利用冷冻研磨机粉碎混合技术，不经过高温、高剪切力的作用，保证了聚乙烯和二氧化硅材料的完整性，利用抗氧化剂保证了材料在空气中的稳定性，改性效果显著。本专利技术对二氧化硅进行纳米改性，使它更好的与高密度聚乙烯融合，保证均匀，同时无机材料的使用使打印材料的质感得到起升，更真实实用。本专利技术的高密度聚乙烯和纳米改性二氧化硅材料具有很好的韧性、冲击强度和热稳定性，通过3D打印出来的产品性能良好。本专利技术生产成本适中，生产过程简单，易于工业化生产。具体实施方式下面结合实施例进一步阐述本专利技术。应理解，实施例仅用于说明本专利技术，而非限制本专利技术的范围。实施例1本实施例中3D打印材料，所述材料包括以下原料组分及重量份：实施例2本实施例中3D打印材料，所述材料包括以下原料组分及重量份：实施例3本实施例中3D打印材料，所述材料包括以下原料组分及重量份：实施例4本实施例中3D打印材料，所述材料包括以下原料组分及重量份：本实施例中所述加工助剂为氯化聚乙烯与乙烯-醋酸乙烯酯共聚物的混合物，其质量比为1:1。本实施例中所述增韧剂为聚丁二酸与丁二醇酯的混合物，两者质量比为1:1。实施例5本实施例中3D打印材料，所述材料包括以下原料组分及重量份：本实施例中所述加工助剂为氯化聚乙烯与乙烯-醋酸乙烯酯共聚物的混合物，其质量比为1:2。本实施例中所述增韧剂为聚丁二酸与丁二醇酯的混合物，两者质量比为1:2。将实施例1～5中的打印材料按照如下方法制备：高密度聚乙烯、纳米改性二氧化硅、加工助剂、交联剂、抗氧化剂和偶联剂混合后在-20～-5℃下研磨制备混合料，再将增韧剂加入混合料中混合挤出造粒。所述研磨步骤可以再冷冻研磨机中进行。所述冷冻研磨机的转速为300～500rpm。挤出造粒时采用双螺杆挤出机挤出拉丝成型，双螺杆挤出机的各区的挤出温度分别为：170～180℃、180～190℃、190～200℃、210～215℃、215～220℃，模头温度为215～220℃。将实施例1～5中制备的3D打印材料进行性能测试，测试结果如下表所示：将本专利技术实施例1～5中的3D打印材料生产成本适中，生产过程简单，易于大规模工业化生产；且将其应用于3D打印技术中获得的3D打印产品形象立体逼真且具有良好的强度。以上所述，仅为本专利技术的较佳实施例，并非对本专利技术任何形式上和实质上的限制，应当指出，对于本
的普通技术人员，在不脱离本专利技术方法的前提下，还将可以做出若干改进和补充，这些改进和补充也应视为本专利技术的保护范围。凡熟悉本专业的技术人员，在不脱离本专利技术的精神和范围的情况下，当可利用以上所揭示的
技术实现思路
而做出的些许更动、修饰与演变的等同变化，均为本专利技术的等效实施例；同时，凡依据本专利技术的实质技术对上述实施例所作的任何等同变化的更动、修饰与演变，均仍属于本专利技术的技术方案的范围内。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种3D打印材料，其特征在于：所述材料包括以下原料组分及重量份：

【技术特征摘要】
1.一种3D打印材料，其特征在于：所述材料包括以下原料组分及重量份：2.如权利要求1所述打印材料，其特征在于：所述纳米改性二氧化硅是通过如下方法获得的：以甲醇和水的混合物作为改性助剂，六甲基二氧化硅或二甲基二氯硅烷中的一种或两种作为改性剂，采用干法工艺，将纳米二氧化硅、改性助剂和改性剂混合于高速搅拌器搅拌，混合均匀后静置，然后烘干即得纳米改性二氧化硅。3.如权利要求1所述打印材料，其特征在于：所述加工助剂选自氯化聚乙烯和乙烯-醋酸乙烯酯共聚物中的一种或两种。4.如权利要求1所述打印材料，其特征在于：所述交联剂为三羟甲基丙烷三丙烯酸酯。5.如权利要求1所述打印材料，其特征在于：所述增韧剂为聚丁二酸丁二醇酯。6.如权利要求1所述打印材料...

【专利技术属性】
技术研发人员：储江顺，毕宏海，彭艳华，毕宏清，程启山，汪丽，陈旭睿，毕宏俊，欧阳贵，薛明跃，
申请(专利权)人：上海邦中新材料有限公司，
类型：发明
国别省市：上海,31