[发明专利]一种选择性激光烧结用尼龙微粉的制备方法

说明书

本发明公开了一种选择性激光烧结用尼龙微粉的制备方法，该方法以溶解‑沉淀的方式首先将分散剂引入聚合物良溶剂体系中，通过加入不良溶剂对聚合物进行沉淀，利用分散剂与体系中聚合物链的相互作用以及对于颗粒的稳定性保护作用获得分散性良好的聚合物微球。所用溶剂和分散剂均可进行回收循环利用，与现有技术相比本发明无需高温高压设备，工艺简便、经济有效、环境友好、容易实施。采用本发明提供的方法能得到具有优良理化性能的选择性激光烧结用尼龙粉末，其颗粒形态及流动性好，同时具备了更大的烧结窗口、更好的耐热性能和热稳定性。可满足航空、汽车、医疗器械、电子仪器、机械模具、艺术品等领域的SLS制件需求。

技术领域

本发明涉及选择性激光烧结材料领域，特别涉及一种选择性激光烧结用尼龙微粉的制备方法。

背景技术

选择性激光烧结(SLS)是3D打印-增材制造的一种重要技术。利用计算机控制红外激光束，以一定的速度和能量密度对固体粉末分层扫描烧结，层层堆积，最后形成成形件。材料性能是SLS技术发展的关键环节，它直接影响烧结试样的成形速度、精度和物理、化学性能。以尼龙12为代表的聚合物粉末及其改性材料具有吸水率低、熔点低、密度低、收缩率低、耐热、易成型等优点，是目前选择性激光烧结技术广泛使用的一类重要源料。

SLS技术要求粉末材料具有20-100微米直径、堆密度高、流动性好。目前，制备聚合物微球的方法分为两类，一类是以单体为原料用自由基聚合的方式制备，例如：悬浮聚合法、乳液聚合物法、沉淀聚合法、分散聚合法和种子聚合法等。在专利EP1636292中，提出了利用乳液聚合的方法制备聚酰胺球形粒子。专利W003097228提出了通过界面缩聚的方法制备聚酰胺粒子的方法。虽然这些方法获得聚合物颗粒大都具有较窄的尺寸分布，但是颗粒尺寸很小，很难达到几十至上百微米，难以满足SLS技术要求。另一类是以事先合成好的聚合物粒料或粉料为原料采用特殊方法来制备。溶液沉淀法是目前报道较多的制备大粒径聚合物微球的方法之一。早在1992年Hou等人就报道了通过对尼龙6及尼龙66的甲酸溶液进行程序降温获得尺寸良好的聚合物微球。Yang等人通过室温缓慢溶剂挥发的方式从尼龙6的甲酸溶液获得沉淀颗粒。但是上述方法只使用于实验室少量制备聚合物粉末，无法适应工业上大规模生产。史玉升等人将尼龙12粒料在145℃高压容器中溶解于乙醇中，通过降温沉淀制备尼龙粉料。这种方法制备尼龙粉末受溶解度限制，产率不高。而且现有溶剂沉淀法制备的尼龙粉末大多是基于尼龙粉末涂料及尼龙注塑件的用途，其性能在SLS成型制造时仍存在许多缺陷，如粉末颗粒形状及粒径分布不够均匀、粉末耐热性能差、粉末材料烧结窗口窄等，现有尼龙粉末材料对烧结工艺及设备要求严格，烧结温度控制不当将导致烧结过程粉末的熔化难以控制或部件由于内应力而发生翘曲变形，从而影响SLS制件质量。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种选择性激光烧结用尼龙微粉的制备方法，该方法工艺简便、经济有效、环境友好、容易实施。所得尼龙粉末性能良好，可适应SLS工艺需求，制造性能优良的SLS制件。

为解决上述技术问题，本发明采用下述技术方案：

一种选择性激光烧结用尼龙微粉的制备方法，包括以下制备步骤：

(1)一定温度下，将一定量的尼龙粒料与分散剂加入到二者的良溶剂中搅拌溶解，形成均相透明溶液；

(2)向步骤(1)的透明溶液中加入一定比例尼龙的不良溶剂，搅拌，析出沉淀，后处理，得到尼龙微球粉末；

(3)将步骤(2)所得尼龙微球粉末与流动助剂、抗氧剂按一定配比进行混和，混和均匀后过120-300目筛，得到选择性激光烧结用尼龙微粉。

优选地，步骤(1)中，所述尼龙粒料选自尼龙6、尼龙66、尼龙11、尼龙12或尼龙1010中的一种或几种。优选地，步骤(1)中，所述良溶剂选自三氟乙酸、醋酸、甲酸、二氯亚砜、三氯甲烷、乙腈、N,N-二甲基甲酰胺、甲苯、丙酮、乙醇、水中的一种或几种的混合溶剂；