[发明专利]一种塑料粉体球化方法

说明书

技术领域

本发明属于塑料加工领域，涉及塑料粉体球化方法，特别涉及一种球化塑料粉体制备3D打印原材料的方法。

背景技术

3D打印技术是增材制造技术的一种，他具有材料利用率高，可根据设计图直接打印产品，设计空间无限，产品无需组装等优点，特别适用于制造结构复杂零件。

目前，3D打印技术已经在消费电子、汽车、航空航天、模具、国防军工、工业设计、再生医学等领域获得广泛的应用，而世界各国也纷纷对3D打印技术展示出浓厚的兴趣，并制定了相关的战略规划，如美国的《国家先进制造战略计划》，中国《国家“十二五”科学和技术发展规划》等。

然而，3D打印自诞生至今虽然得到了长足的发展，但仍然存在打印精度低，产品强度不足等亟待解决的问题。3D打印材料对打印精度及产品强度有重要影响，当前使用较为广泛的3D打印材料主要是金属、聚合物以及复合材料为主的溶液、丝状、棒状或粉体材料。对于3D粉体材料而言，通常要求使用的粉体材料具有高球化率、超细粒径和窄粒径分布，以确保粉体材料在打印过程中的高流动性、高堆积密度和低空隙率。塑料粉体是最为常见的3D打印耗材，它具有打印温度低、粘附性能好，原料制备方法简单等优点，但是市售粉体材料形状不规则，在显微镜观察下主要呈现出无规则的片状、粒状、块状或棒状，这将导致打印器件容易出现中空、形变、坍塌等现象，不能满足工业上对终端打印器件的精度和强度需求。相对而言，粉体材料的球化率越高，其流动性越好，有利于粉末床的平铺，能够达到最致密堆积，降低打印器件的空隙率、提高机械强度。

因此，有必要提供一种提高塑料粉体的球化率的方法，以满足工业界对终端工程塑料打印器件精度和强度的需求。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种提高塑料粉体的球化率的方法。

为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种塑料粉体球化方法，包括以下步骤：

a、选取待细化的塑料原材料粉末；

b、将步骤a所选原材料加入分散介质中并加热搅拌使两者均匀混合；

c、停止加热，混合溶液在搅拌过程中逐渐降温，塑料粉体逐渐析出硬化；

d、清洗干燥步骤c所得塑料粉体得产品；

其中：待细化的塑料与分散介质互不相溶，步骤b的加热温度高于待细化塑料的软化点，低于分散介质的沸点。

进一步，所述分散介质为水、醇、卤代烃或芳烃。

进一步，所述分散介质为水、甲醇、乙醇、丙醇、丁醇、戊醇、己烷、庚烷、辛烷、壬烷、癸烷、甲苯、二甲苯、三甲苯、氯苯、溴苯、二溴苯、三溴苯、石蜡油或改性高温溶剂油。

进一步，步骤a的塑料原材料为ABS、PLA、PS、PP、PE、PPI、PU、PEEK或PTFE。

根据权利要求1所述塑料粉体球化方法，其特征在于：步骤b中塑料原材料与分散介质质量比为1：20～5：1。

进一步，步骤b中加热温度为40～400℃，搅拌速度为10～3000r/min。

进一步，步骤c中温度降低速度为1～2℃/min。

进一步，步骤b塑料粉体析出过程中继续搅拌，且搅拌速度随着温度的降低而逐渐降低。

作为本发明体球化方法的优选，塑料粉体析出完成后用淋洗液反复淋洗后干燥，所述淋洗液与分散介质互溶且与塑料粉体不相溶。

本发明的有益效果在于：

本发明首先将塑料粉末分散在分散介质中，然后加热搅拌分散液；根据加热温度的差异，可分为以下过程：

1、加热温度高于塑料粉体熔点温度：此时塑料粉体呈液滴状，在剪切力和表面张力等综合作用下不断被打碎细化，形成细小液滴，随着温度的降低，液滴逐渐固化，最终得到具有极高球形度的塑料粉体；

2、加热温度高于塑料粉体的软化点：此时塑料粉体得到软化，在剪切力和表面张力等综合作用下，塑料颗粒成为球状，从而达到球化的效果；

本发明进一步优选了加热温度及搅拌速度，在不同的加热温度及搅拌速度下，塑料液滴(或者熔融态塑料)一方面不断被打碎细化，另一方面不断聚合，两者达到动态平衡时塑料粉体的粒径也对应确定；因此，加热温度及搅拌速度与塑料粒径直接相关，选择适合的加热温度及搅拌速度对于获得适合3D打印的塑料粉体材料是至关重要。

本发明进一步优选了初始加入的塑料粉体的粒径，这对于获得窄粒径分布的塑料粉体极为重要，加热塑料粉体粒径过大，容易引起分散困难，而粒径过细会增加润湿难度，容易引起团聚。