【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于3d打印，具体涉及一种高强度低翘曲3d打印尼龙改性材料及其制备方法。
技术介绍
1、3d打印(3dp)是一种以数字模型文件为基础，运用粉末状金属或塑料等可粘合材料，通过逐层打印的方式来构造物体的技术，具有成型速度快、加工精度高、材料利用率高、方便易操作等特点。
2、熔融沉积成型(fdm)是目前应用最为广泛的3d打印工艺之一，其将热塑性线材（打印材料）在打印头内加热熔融，并通过微型喷嘴挤压出来，熔融态的丝条随着打印头按照计算机给出的截面轮廓信息在打印平台上作三维运动，选择性地沉积在工作台上，快速冷却固化，层层粘结，形成三维实体结构。在熔融沉积成型的工艺中，打印材料是影响工艺发展和成品性能的关键因素。
3、常见的打印材料有聚乳酸（pla），丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物（abs）、聚碳酸聚酯（pc）、聚对苯二甲酸乙二醇酯-1，4-环己烷二甲醇酯（petg）、尼龙（pa）等。其中，尼龙力学性能较好，在3d打印过程中由于其结晶特性和热膨胀系数，容易产生翘曲和形变，满足不了工业应用对3d打印制品精度以及应用温度的要求。
技术实现思路
1、本专利技术的目的是提供一种高强度低翘曲3d打印尼龙改性材料，不仅提高材料的抗拉强度和抗弯强度，还降低材料的形变和翘曲。
2、本专利技术解决上述问题所采用的技术方案为：一种高强度低翘曲3d打印尼龙改性材料及其制备方法，按重量份计，包括以下原料：
3、尼龙树脂
4、结晶促进剂 1-2份
5、马来酸酐接枝增韧剂 1-2份
6、含苯环的超支化聚合物 1-2份
7、改性碳化硅晶须 5-15份
8、改性碳纤维 5-15份
9、润滑分散剂taf 0.2-0.5份
10、其中，所述改性碳化硅晶须由碳化硅晶须表面涂覆一层导电聚合物，再进行电化学处理所得到；
11、所述改性碳纤维由碳纤维表面涂覆一层层状双羟基化合物，再通过离子交换在双羟基化合物层之间引入功能化物质所得到。
12、优选的，所述含苯环的超支化聚合物为超支化聚苯乙烯、超支化聚芳醚酮、超支化聚芳醚砜中至少一种。其中，超支化聚苯乙烯由自由基聚合而成，苯环结构提供了刚性和热稳定性，其支化结构减少了分子间缠绕，改善了流动性；超支化聚芳醚酮中苯环和酮基的存在使其具有优异的化学和热稳定性，支化结构有助于改善熔指；超支化聚芳醚砜中苯环和砜基团提供了刚性和化学稳定性，支化结构有助于改善熔指。
13、优选的，所述结晶促进剂为有机磷酸酯和苯甲酸衍生物的复配物。
14、更优选的，所述有机磷酸酯为二苯基磷酸酯dpp及其衍生物，所述苯甲酸衍生物为对苯二甲酸pta及其酯类。
15、优选的，所述马来酸酐接枝增韧剂为马来酸酐接枝聚乙烯mah-g-pe、马来酸酐接枝聚丙烯mah-g-pp、马来酸酐接枝聚苯乙烯mah-g-ps、马来酸酐接枝聚乙烯-乙烯醇共聚物mah-g-evoh、马来酸酐接枝热塑性弹性体mah-g-tpe中至少一种。
16、优选的，所述导电聚合物为聚苯胺。
17、优选的，所述层状双羟基化合物mg-al ldh，所述功能化物质为含氟聚合物。
18、本专利技术的另一目的是提供一种高强度低翘曲3d打印尼龙改性材料的制备方法，包括以下步骤：
19、（1）将尼龙树脂进行干燥处理：
20、（2）将步骤（1）所得的尼龙树脂、结晶促进剂、马来酸酐接枝增韧剂、含苯环的超支化聚合物、改性碳化硅晶须、改性碳纤维加到高速混合机中混合均匀，得到混合料；
21、（3）将步骤（2）所得的混合料使用双螺杆挤出机进行熔融共混、挤出、造粒，得到粒料；
22、（4）将步骤（3）所得的粒料送入真空烘箱内干燥，后经单螺杆挤出机挤出加工，再进行分段冷却后得到3d打印尼龙改性材料，所述3d打印尼龙改性材料为直径为1.75mm～3mm的3d打印线材。
23、优选的，步骤（3）中双螺杆挤出机的加工温度为250～290℃。
24、优选的，步骤（4）中单螺杆挤出机的加工温度为250～290℃，分段冷却工序采用的冷却温度依次设定为240℃、220℃、200℃、180℃、160℃、100℃、40℃。
25、与现有技术相比，本专利技术的优点在于：
26、（1）本专利技术加入改性碳化硅晶须，其在碳化硅晶须表面涂覆一层导电聚合物，再进行电化学处理，使其表面带电，电活性涂层大大提高碳化硅晶须在尼龙树脂中的分散性、避免团聚，同时增强界面粘结，提高材料的均匀性和力学性能。
27、（2）本专利技术加入改性碳纤维，其由碳纤维表面涂覆一层层状双羟基化合物，再通过离子交换在双羟基化合物层之间引入功能化物质（含氟聚合物），ldh涂层可以显著增强碳纤维与尼龙基体的界面结合力，提高材料的抗拉强度和抗弯强度。
28、（3）本专利技术制备方法中尼龙改性材料成型后采用分段冷却工艺，分段冷却工艺能够显著减少冷却过程中产生的内应力，从而降低材料的形变和翘曲；特别是先在较高温度段进行缓慢冷却，再在较低温度段快速冷却。
29、（4）本专利技术加入含苯环的超支化聚合物可以改善材料的熔指，即材料的流动性，避免在加工过程中，高剪切速率引起的材料降解，保证流动的稳定性。
30、（5）本专利技术加入结晶促进剂，不仅可以稳定尼龙材料的结晶速率，缩短材料冷却时间，还可以提高尼龙材料3d打印时的流动性，同时不需要添加其他润滑剂和脱模剂。
31、（6）本专利技术添加马来酸酐接枝增韧剂，增加尼龙材料在3d打印时的粘性，从而改善打印质量。
32、（7）本专利技术添加润滑分散剂taf，其添加量低、分散性优异，不仅增加尼龙改性材料表面光亮度，提高加工流动性，还可以降低加工温度3～5℃以及降低螺杆的扭矩进而降低机器磨损，提高机器使用寿命。
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1.一种高强度低翘曲3D打印尼龙改性材料及其制备方法，其特征在于：按重量份计，包括以下原料：
2.根据权利要求1所述的高强度低翘曲3D打印尼龙改性材料，其特征在于：所述含苯环的超支化聚合物为超支化聚苯乙烯、超支化聚芳醚酮、超支化聚芳醚砜中至少一种。
3.根据权利要求1所述的高强度低翘曲3D打印尼龙改性材料，其特征在于：所述结晶促进剂为有机磷酸酯和苯甲酸衍生物的复配物。
4.根据权利要求3所述的高强度低翘曲3D打印尼龙改性材料，其特征在于：所述有机磷酸酯为二苯基磷酸酯DPP及其衍生物，所述苯甲酸衍生物为对苯二甲酸PTA及其酯类。
5.根据权利要求1所述的高强度低翘曲3D打印尼龙改性材料，其特征在于：所述马来酸酐接枝增韧剂为马来酸酐接枝聚乙烯MAH-g-PE、马来酸酐接枝聚丙烯MAH-g-PP、马来酸酐接枝聚苯乙烯MAH-g-PS、马来酸酐接枝聚乙烯-乙烯醇共聚物MAH-g-EVOH、马来酸酐接枝热塑性弹性体MAH-g-TPE中至少一种。
6.根据权利要求1所述的高强度低翘曲3D打印尼龙改性材料，其特征在于：所述导电聚合物为
7.根据权利要求1所述的高强度低翘曲3D打印尼龙改性材料，其特征在于：所述层状双羟基化合物Mg-Al LDH，所述功能化物质为含氟聚合物。
8.一种根据权利要求1-7任一所述的高强度低翘曲3D打印尼龙改性材料的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
9.根据权利要求8所述的高强度低翘曲3D打印尼龙改性材料的制备方法，其特征在于：步骤（3）中双螺杆挤出机的加工温度为250～290℃。
10.根据权利要求8所述的高强度低翘曲3D打印尼龙改性材料的制备方法，其特征在于：步骤（4）中单螺杆挤出机的加工温度为250～290℃，分段冷却工序采用的冷却温度依次设定为240℃、220℃、200℃、180℃、160℃、100℃、40℃。
...【技术特征摘要】
1.一种高强度低翘曲3d打印尼龙改性材料及其制备方法，其特征在于：按重量份计，包括以下原料：
2.根据权利要求1所述的高强度低翘曲3d打印尼龙改性材料，其特征在于：所述含苯环的超支化聚合物为超支化聚苯乙烯、超支化聚芳醚酮、超支化聚芳醚砜中至少一种。
3.根据权利要求1所述的高强度低翘曲3d打印尼龙改性材料，其特征在于：所述结晶促进剂为有机磷酸酯和苯甲酸衍生物的复配物。
4.根据权利要求3所述的高强度低翘曲3d打印尼龙改性材料，其特征在于：所述有机磷酸酯为二苯基磷酸酯dpp及其衍生物，所述苯甲酸衍生物为对苯二甲酸pta及其酯类。
5.根据权利要求1所述的高强度低翘曲3d打印尼龙改性材料，其特征在于：所述马来酸酐接枝增韧剂为马来酸酐接枝聚乙烯mah-g-pe、马来酸酐接枝聚丙烯mah-g-pp、马来酸酐接枝聚苯乙烯mah-g-ps、马来酸酐接枝聚乙烯-乙烯醇共聚物mah-g-evoh...
【专利技术属性】
技术研发人员：陈凯，赵嵩，陆婷玮，
申请(专利权)人：江阴市龙山合成材料有限公司，
类型：发明
国别省市：
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