[发明专利]应用于熔融沉积技术的累积制造用热塑性塑料

说明书

技术领域

本发明涉及一种热塑性塑料，尤其涉及一种应用于熔融沉积技术的累积制造用热塑性塑料。

背景技术

累积制造技术又叫“快速成型技术”或“快速原型制造技术”，在国外被形象的称为3D打印技术，兴起于上世纪80年代，是基于材料堆积法的一种高新制造技术，利用三维CAD的数据，通过快速成型机(3D打印机)，将一层层的材料堆积成实体原型的方法。这种方法有诸多优点，其制造快速，可完全再现三维效果，使产品设计和模具生产同步进行，实现设计制造一体化，同时其用料广泛，各类3D打印机设备上使用的材料有树脂，光敏材料，陶瓷粉末等等。

其中，热塑性树脂包括ABS，尼龙，聚乳酸(PLA)等，在加热的条件下挤出成线，一层层堆叠成制品的3D打印技术叫熔融沉积成型(Fused Deposition Modeling,FDM)。苯乙烯类树脂，包括ABS，HIPS，SMA等由于其良好的流动性，较低的收缩率，比较好的综合物理性能被广泛应用于FDM成型的累积制造。

但是，由于加工条件的限制：部分3D打印机(如美国makerbot公司的Repicator系列，Replicator mini系列，以及我国部分生产商生产的桌面型打印机)的打印空间是开放的，无法维持一定的环境温度，在打印苯乙烯类材料时由于材料的热胀冷缩产生的材料内应力造成在打印部分制件(主要是大面积的平面制件，壁厚差异较大的制件)时，制件会发生翘曲或者变形。该问题是困扰大量3D打印机使用者的普遍性问题，而通过制件打印工艺的调整难以解决。

目前FDM技术所用的苯乙烯类材料往往是合成厂直接合成的纯树脂，其材料的比热、热导率等基本参数难以调整。通过塑料改性技术，调整塑料的热导率，比热和线性膨胀系数可以显著的改善材料在熔融累积时的表现，使得热量更快的散失，从材料熔融状态到固化所需要散失的热量减少，材料的收缩降低，从而降低材料从熔融状态到固态形成的内应力，大大改善材料的翘曲变形。这样就可以拓宽苯乙烯类材料可以用于打印的制件的领域。

由于FDM加工的特点：材料在短时间受热熔融，迅速挤出，对材料在熔融状态下的流动性有比较苛刻的要求，并不是所有苯乙烯类材料都适合该技术加工的。

发明内容

为了克服上述缺陷，本发明提供了一种应用于熔融沉积技术的累积制造用热塑性塑料，克服现有用于熔融沉积3D打印苯乙烯类材料在桌面型3D打印机加工特定制件时普遍存在的翘曲和变形的问题。

本发明为了解决其技术问题所采用的技术方案是：一种应用于熔融沉积技术的累积制造用热塑性塑料，含有以下质量份数的组分：

苯乙烯类树脂：85-99.9份；

无机粉体：0.1-15份；

加工助剂：0.01-1份。

作为本发明的进一步改进，所述苯乙烯类树脂为高抗冲聚苯乙烯(HIPS)和苯乙烯-丙烯腈-1,3丁二烯的三元共聚物(ABS)中的一种。

作为本发明的进一步改进，所述苯乙烯-丙烯腈-1,3丁二烯的三元共聚物(ABS)的成分为：苯乙烯单体60-95份，丙烯腈单体5-40份，丁二烯单体5-30份。

作为本发明的进一步改进，所述苯乙烯-丙烯腈-1,3丁二烯的三元共聚物(ABS)的成分为：苯乙烯单体65-85份；丙烯腈单体8-30份；丁二烯单体8-15份。

作为本发明的进一步改进，所述苯乙烯-丙烯腈-1,3丁二烯的三元共聚物(ABS)由连续本体法和聚合—掺混法其中之一制成。

作为本发明的进一步改进，所述苯乙烯-丙烯腈-1,3丁二烯的三元共聚物(ABS)的熔体流动速率用ISO 1133标准测试，200度5kg的测试条件下为2-10g/cm³，HIPS树脂为5-20g/cm³。

作为本发明的进一步改进，所述苯乙烯-丙烯腈-1,3丁二烯的三元共聚物(ABS)的熔体流动速率用ISO 1133标准测试，200度5kg的测试条件下为5-8g/cm³，HIPS树脂为10-15g/cm³。

作为本发明的进一步改进，所述的无机粉体为硫酸钡、氧化镁或水滑石，或其他比热容小于1J/g·k的无机粉体，优选滑石粉。