[发明专利]一种快速成型材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种快速成型材料，尤其涉及一种含有纳米纤维素的快速成型材料及其制备方法。

背景技术

快速成型（Rapid Prototyping，RP）技术是20世纪90年代发展起来的一项先进制造技术，是由CAD模型直接驱动的快速制造任意复杂形状三维物理实体的技术总称。快速成型制造彻底颠覆了传统加工零件的方法，与传统加工方法相比具有数字化制造、高度柔性和适应性、快速等优点；并将三维几何图形实体化，使设计图形迅速变成实物，成功的解决了CAD设计中看得见，摸不着的问题，缩短了对新产品设计评估的周期，在汽车、机械、航空、电子、通讯、医疗、建筑等领域得到了广泛的应用。

快速成型材料一般包括工程蜡、工程塑料、陶瓷粉、金属粉、砂等，其中最为常用的是工程塑料。在工程塑料中一般采用聚苯乙烯、聚乙烯、聚丙烯、ABS、尼龙66和聚碳酸酯作为基本材料，但这些材料存在成型周期长、容易脆断、耐热性差以及在干态和低温时抗冲击能力差等问题，不太适合应用于快速成型技术。

因此希望提供一种成型周期短、热稳定性好、机械强度高的快速成型材料来满足市场需求。

发明内容

为此，本发明提出了一种可以解决上述问题的至少部分解决上述问题的快速成型材料及其制备方法。

根据本发明的一个方面，提供了一种快速成型材料的制备方法，该制备方法包括：提供原料，所述原料包括以重量计的工程塑料85-97.5份、纳米纤维素0.5-5份和降粘剂2-10份。

根据本发明的制备方法，包括纳米纤维素。所述纳米纤维素是通过选择性水解天然纤维素原料（如木材、棉花和剑麻）制备而成。纳米纤维素由于去除了无定形区所以结晶度很高；另外纳米纤维素的粒径处于纳米级、比表面积大、杨氏模量为100-143Gpa、刚性强、而且耐高温，温度可达250℃；此外纳米纤维素具有生物可再生性和可持续性。因此将纳米纤维素作为聚合物材料的增强剂添加至工程塑料中，对工程塑料的机械强度、热稳定性和成型周期具有了很大的改善，使工程塑料进行改性后制备得到了非常适用于快速成型的材料。并且使用本发明的快速成型材料易降解、可再生绿色环保。

可选地，根据本发明的制备方法，其中所述工程塑料包括：聚丙烯、聚乙烯、ABS、尼龙、聚苯乙烯和聚碳酸酯。

使用纳米纤维素对上述的工程塑料进行改性后都具有的成型周期短、机械强度大、热稳定性好、容易降解的优势。其中尼龙优选尼龙6。

可选地，根据本发明的制备方法，其中纳米纤维素的粒径为4-100nm。

当纳米纤维素的粒径为4-100nm时对工程塑料的改性效果更佳。

可选地，根据本发明的制备方法，其中所述降粘剂包括：滑石粉、碳酸钙、氟化钙、石墨、玻璃粉、白炭黑、氧化镁、氧化铝或硅石。

根据本发明的制备方法，加入了降粘剂防止因为粉末吸湿而引发的粘连和聚集，便于均匀成型、提高成型的精确度。

可选地，根据本发明的制备方法，包括步骤：

原料称取步骤S1100：将原料在105℃干燥4-10小时后按重量比称取；

共混改性步骤S1200：将称取的所述原料立体式搅拌共混30-90分钟；

筛分步骤（S1300）：将共混后的原料在70-140目的筛网中进行筛分。

根据本发明的方法，在共混改性步骤中采用立体式搅拌共混使混合更加均匀，比使用平面共混的混合效果更好，并且采用本制备方法工艺简单易行，节约生产成本。另外在本发明中采用了筛分步骤，这样可以使打印材料制备更加均匀。

根据本发明的另一方面，提供了一种快速成型材料，该快速成型材料的制备原料包括以重量计的：85-97.5份工程塑料、0.5-5份纳米纤维素和2-10份降粘剂。

根据本发明的快速成型材料，通过加入纳米纤维素对工程塑料进行改性，缩短了其成型周期，在很大程度上提高了生产效率，并且使产品的机械性能和耐热稳定性得到了显著的提高，因此使用本材料快速成型得到的产品不易发生变形，并且本材料可以降解再生，回收利用，绿色环保。本制备方法的制备工艺简单易行，节约了生产成本。

可选地，根据本发明的快速成型材料，其中所述工程塑料包括：聚丙烯、聚乙烯、ABS、尼龙、聚苯乙烯和聚碳酸酯。

可选地，根据本发明的快速成型材料，其中所述纳米纤维素的粒径为4-100nm。

可选地，根据本发明的快速成型材料，其中所述降粘剂包括：滑石粉、碳酸钙、氟化钙、石墨、玻璃粉、白炭黑、氧化镁、氧化铝或硅石。

附图说明