一种3D打印用ABS树脂及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种3D打印用ABS树脂及其制备方法，属于化工新材料或高分子材料领域。本发明专利技术设计制备了低聚合度的苯乙烯

【技术实现步骤摘要】
一种3D打印用ABS树脂及其制备方法


[0001]本专利技术属于化工新材料或高分子材料领域，具体涉及一种适用于3D打印的ABS树脂的制备方法。

技术介绍

[0002]3D打印技术可直译成增材制造技术，顾名思义即数字三维模型离散并通过特定设备分层堆积，通过降维由点到面再累积至体，快速制造具备特有结构的实体。这种技术不需要机械加工或模具，实现直接从计算机图形数据生成物体实物，因而极大地缩短了产品的生产周期，提高了生产效率。3D打印机按照工作原理可以划分为FDM、SLA、SLS、3DP等多种技术原理。
[0003]目前，FDM技术是应用最为广泛的一种3D打印技术，主要是因为其打印的材料很广泛包括ABS、聚碳酸酯、聚乳酸、聚苯矾等多种热塑性树脂。与其他的3D打印技术相比，FDM是唯一使用工业级热塑材料作为成型材料的积层制造方法，打印出的物件具有可耐受高热、腐蚀性化学物质、抗菌和强烈的机械应力等特性，被用于制造概念模型、功能模型，甚至直接制造零部件和生产工具。
[0004]ABS工程塑料常用于FDM增材制造，具有强度高，韧性好，耐冲击，无毒无味，颜色多样，抗弯曲，尺寸稳定性好，不易收缩变形等众多优点。但是，ABS的熔融温度与PLA相比要略高，在遇冷时，大尺寸稳定性会变差，会收缩引发脱落翘曲或开裂现象。
[0005]因此，如何通过复合改性提升ABS材料物理机械性能，同时在ABS树脂的流动性上进行设计，使其更适用于3D打印技术是本领域亟待解决的技术难题。

技术实现思路

[0006]有鉴于此，本专利技术提供一种适用于3D打印的高流动ABS树脂及其制备方法，既要改善ABS树脂在3D打印过程中易弯曲卷翘的现象，又能确保ABS树脂的流动性以满足3D打印的需求。
[0007]需要说明的是，本专利技术针对适用于3D打印的高流动ABS树脂的设计，首先要在ABS三元组分上进行改进，其中苯乙烯
‑
丙烯腈共聚物在ABS树脂的可加工性起着主导作用，丁二烯
‑
苯乙烯
‑
丙烯腈接枝共聚物则会提高ABS树脂的韧性。因此，为了提高ABS树脂的流动性，需要降低苯乙烯
‑
丙烯腈共聚物的聚合度，提高ABS树脂的流动性。而3D打印技术需要的ABS线材同时要有相对低的熔融温度，选择高流动环状聚酯低聚物改性剂CBT树脂，因其与ABS树脂有良好的相容性同时在较低温度加热下，具有极低的粘度，可以明显的提高ABS树脂的流动性。
[0008]为了实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：
[0009]一种3D打印用高流动ABS树脂，以质量份数计，主要由以下物质组成：
[0010]丁二烯
‑
苯乙烯
‑
丙烯腈接枝共聚物24～36份，苯乙烯
‑
丙烯腈共聚物60～72份，润滑剂0.05～0.2份，增塑改性剂0.3～0.7份，抗氧化剂A 0.1～0.2份，抗氧化剂B 0.03～
0.05份，相容剂1～5份。
[0011]可选地，所述润滑剂为硬脂酸镁，所述增塑改性剂为乙烯丙烯酸丁酯或EBS乙烯基双硬脂酰胺；
[0012]所述抗氧化剂A为二硬脂基季戊四醇二亚磷酸酯或2,6
‑
二叔丁基
‑4‑
甲酚，所述抗氧化剂B为硫化二丙酸双十八酯、β
‑
(3,5
‑
二叔丁基
‑4‑
羟基苯基)丙酸十八碳醇酯、硫代二丙酸双月桂酯；
[0013]所述相容剂为CBT 100，购于北京星贝达化工材料有限公司。
[0014]本专利技术还请求保护上述3D打印用高流动ABS树脂的制备方法，具体包括如下步骤：
[0015](1)采用乳液聚合接枝方法制备丁二烯
‑
苯乙烯
‑
丙烯腈接枝共聚物，采用本体聚合制备苯乙烯
‑
丙烯腈共聚物，并调整苯乙烯单体和丙烯腈单体的比例使得所述苯乙烯
‑
丙烯腈共聚物在220℃，10kg条件下的熔融指数大于32g/10min，N含量≥6.5％，键合丙烯腈含量为20％～25％，数均分子量为60000～70000；
[0016](2)将经步骤(1)制备的苯乙烯
‑
丙烯腈共聚物与丁二烯
‑
苯乙烯
‑
丙烯腈接枝共聚物、润滑剂、增塑改性剂、抗氧化剂A、抗氧化剂B、相容剂在高速混合器中充分混合3
‑
5min后，将共混料加入到双螺杆挤出机中熔融共混，挤出造粒并水冷却后切成Φ3mm xΦ3mm的圆柱状产品，得到高流动ABS树脂粒料；
[0017](3)将所述高流动ABS树脂粒料与RQT
‑
G
‑
1表面光亮剂、乙撑双硬脂酰胺、5093通用色母在高速混合器中混合3
‑
5min，在3D打印耗材挤出实验线中熔融挤出，即得所述3D打印用高流动ABS树脂。
[0018]可选的，所述丁二烯、苯乙烯和丙烯腈的质量比为52～60:22～30:12～19，且所述丁二烯
‑
苯乙烯
‑
丙烯腈按枝共聚物的接枝率为45％～52％，由此可确定苯乙烯
‑
丙烯腈共聚物的聚合度，而丁二烯
‑
苯乙烯
‑
丙烯腈接枝共聚物的接枝率可确定ABS树脂的韧性。
[0019]可选地，所述步骤(2)中的双螺杆挤出机的参数设定如下：
[0020]螺杆转速为210
‑
250r/min；挤出机温度分别设为机简输送段、塑化段、计量段、模头温度四部分，其中机简输送段、塑化段、计量段、模头温度分别设置为190～210℃、200～225℃、210～240℃、215～240℃；同时对机简进行抽真空处理，真空度为0.06士0.01MPa。
[0021]需要说明的是，加工温度分别对丁二烯
‑
苯乙烯
‑
丙烯腈接枝共聚物和苯乙烯
‑
丙烯腈共聚物混合程度、ABS树脂的性能指标产生影响。
[0022]进一步可选地，所述步骤(2)中各组分的质量份数为：丁二烯
‑
苯乙烯
‑
丙烯腈接枝共聚物24～36份，苯乙烯
‑
丙烯腈共聚物60～72份硬脂酸镁0.05～0.2份，增塑改性剂0.3～0.7份，抗氧化剂A 0.1～0.2份，抗氧化剂B 0.03～0.05份，相容剂1～5份。
[0023]可选地，所述步骤(3)中的挤出温度为200℃
‑
240℃，螺杆转速为110
‑
120rpm，制备直径为1.70mm
‑
1.75mm宽的3D打印用高流动ABS树脂线材。
[0024]进一步可选地，所述步骤(3)中各组分的质量份数为：高流动ABS树脂粒料92
‑
96份、RQT
‑
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种3D打印用高流动ABS树脂，其特征在于，以质量份数计，主要由以下物质组成：丁二烯
‑
苯乙烯
‑
丙烯腈接枝共聚物24～36份，苯乙烯
‑
丙烯腈共聚物60～72份，润滑剂0.05～0.2份，增塑改性剂0.3～0.7份，抗氧化剂A 0.1～0.2份，抗氧化剂B 0.03～0.05份，相容剂1～5份。2.根据权利要求1所述的一种3D打印用高流动ABS树脂，其特征在于，所述润滑剂为硬脂酸镁，所述增塑改性剂为乙烯丙烯酸丁酯或EBS乙烯基双硬脂酰胺；所述抗氧化剂A为二硬脂基季戊四醇二亚磷酸酯或2,6
‑
二叔丁基
‑4‑
甲酚，所述抗氧化剂B为硫化二丙酸双十八酯、β
‑
(3,5
‑
二叔丁基
‑4‑
羟基苯基)丙酸十八碳醇酯、硫代二丙酸双月桂酯；所述相容剂为CBT 100。3.一种如权利要求1所述3D打印用高流动ABS树脂的制备方法，其特征在于，所述方法具体包括如下步骤：(1)采用乳液聚合接枝方法制备丁二烯
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苯乙烯
‑
丙烯腈接枝共聚物，采用本体聚合制备苯乙烯
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丙烯腈共聚物，并调整苯乙烯单体和丙烯腈单体的比例使得所述苯乙烯
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丙烯腈共聚物在220℃，10kg条件下的熔融指数大于32g/10min，N含量≥6.5％，键合丙烯腈含量为20％～25％，数均分子量为60000～70000；(2)将经步骤(1)制备的苯乙烯
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丙烯腈共聚物与丁二烯
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苯乙烯
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丙烯腈接枝共聚物、润滑剂、增塑改性剂、抗氧化剂A、抗氧化剂B、相容剂在高速混合器中充分混合3
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5min后，将共混料加入到双螺杆挤出机中熔融共混，挤出造粒并水冷却后切成Φ3mm xΦ3mm的圆柱状产品，得到高流动ABS树脂粒料；(3)将所述高流动ABS树脂粒料与RQT
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G
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1表面光亮剂、乙撑双硬脂酰胺、5093通用色母在高速混合器中混合3
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【专利技术属性】
技术研发人员：马晓坤，杨锐，马放，李鑫宇，
申请(专利权)人：吉林化工学院，
类型：发明
国别省市：