[发明专利]用于选择性激光烧结快速成型的木塑复合粉及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种木塑复合粉及其制备方法。 

背景技术

快速原型制造彻底颠覆了传统的采用材料去除方式达到零件形状和精度的方法，采用全新的“增材”方式加工零部件。快速原型技术对于缩短新产品的设计评估周期，向设计者、制造者和用户提供真实可见的实体模型，进行功能测试实验，进行快速模具制造和快速零件制造，具有重要意义。快速原型制造在汽车、航空、电器、医疗等领域已得到广泛应用。 

选择性激光烧结(SLS)是快速原型制造的一种，采用激光器作能源，其工作过程为：首先在计算机中建立零件的三维实体CAD模型，用分层软件进行切片处理，得到每一加工层面的信息，并将其转换为电信号来控制激光扫描系统。在工作台上均匀铺上一层很薄的加工材料粉末，激光束在计算机控制下按照零件分层轮廓有选择性地进行烧结，被激光束照射的加工材料粉末熔化并在随后的冷却过程中粘结在一起，就完成了一个层面的加工；逐层铺粉，逐层扫描烧结，直到完成最后一层的加工，制造出三维实体模型。全部烧结完后去掉多余的加工材料粉末，再进行打磨、烘干等后续处理便获得零部件。该技术具有加工材料选择范围广泛、多余材料易于清理、应用范围广等优点，适用于原型及功能零件的制造。 

高分子材料、涂覆纸、金属粉末、纺织纤维料、陶瓷复合材料等都作为加工材料用于选择性激光烧结，但是由于其成本过高，导致其缺乏市场竞争力。由于烧结层上部获得的能量大，加工材料粉末熔融程度大，粉末间孔隙含量更小，收缩大；烧结层下部获得的能量少，加工材料粉末熔融程度小，粉末间孔隙含量更大，收缩小，上下部分之间产生收缩应力；同时烧结处的大部分散热量是通过上表面辐射和空气对流进行，这样就使得上面部位散热快，收缩大，下部散热慢，收缩小，层内产生收缩应力；且加工材料粉末经过激光加热成熔融态，然后冷却凝固，这一过程中体积要发生较大的变化，造成越大的收缩应 力；所以导致选择性激光烧结加工出的零部件脆性大、易破损，特别是采用聚丙烯(PP)粉制备出的零部件受到轻微震荡或冲击就马上破碎，需要进行特殊的力学改性(浸渍于石蜡液中3～5min)才能使用，但是力学改性无疑增加了生产成本，而且由于脆性大致使最终的成品率极低，产品价格居高不下。 

木粉和热熔胶粉末直接混合形成的可用于选择性激光烧结快速成型的加工材料粉末虽然能够有效地降低成本，但采用木粉和热熔胶粉末组成的混合粉最大的缺陷在于选择性激光烧结“推粉”(或称作“铺粉”)过程中混合粉不均匀、容易粘连聚集，导致铺粉的厚度不均，从而影响了零部件的相对翘曲率、内部应力和表面的粗糙度，在外力冲击下极易在有“缺陷”处发生断裂，影响使用安全性，而且成型件受紫外线照射后易氧化降解而导致机械性能变坏。因此，木粉和热熔胶粉末组成的混合粉虽然在一定程度上降低脆性，但效果不明显仍然需要进一步力学改性。 

发明内容

本发明的目的是为了解决目前选择木粉和热熔胶粉末组成的混合粉进行选择性激光烧结快速成型加工过程中存在推粉不均匀、铺粉的厚度不均，导致加工出的零部件相对翘曲率、内部应力和表面的粗糙度差，强度不高、极易在有“缺陷”处发生断裂，影响使用安全性，产品仍然需进一步力学改性，而且成型件受紫外线照射后易氧化降解而导致机械性能变坏的缺陷，而提供的一种用于选择性激光烧结快速成型的木塑复合粉及其制备方法。 

用于选择性激光烧结快速成型的木塑复合粉由热熔胶粉末、经碱化处理的木质粉末、降粘剂、光稳定剂、偶联剂、引发剂和有机填料制成；其中热熔胶粉末与经碱化处理的木质粉末的重量比为4∶1～6，降粘剂为热熔胶粉末与经碱化处理的木质粉末总质量的5％～20％，偶联剂为热熔胶粉末与经碱化处理的木质粉末总质量的1％～5％，引发剂为热熔胶粉末与经碱化处理的木质粉末总质量的0.1％～2％，有机填料为热熔胶粉末与经碱化处理的木质粉末总质量的2％～20％，光稳定剂为热熔胶粉末与经碱化处理的木质粉末总质量的0.2％～6％，降粘剂选自石墨、白碳黑、碳酸钙、滑石粉或玻璃粉；其中有机填料为聚丙烯粉末或聚乙烯粉末。