[发明专利]一种复合3D打印材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于复合材料领域，具体涉及一种复合3D打印材料的制备方法。

背景技术

3D打印是一种以数字模型文件为基础，运用粉末状态金属或塑料等可粘合材料的快速成型技术，被誉为颠覆传统制造业的又一次工业革命。该技术在珠宝、鞋类、工业设计、建筑、工程和施工(AEC)、牙科和医疗产业、教育、地理信息系统、土木工程、汽车，航空航天、枪支以及其他领域都有所应用。自3D打印诞生以来，已经从工业、建筑模型打印开始向功能性和服务性产品转变。而在未来的智能制造背景下，3D打印技术将与互联网、云计算、物联网、大数据等其他先进技术融合发展。但是现有3D打印材料应用在航空航天汽车等领域存在着强度不够的问题，因此亟待开发一种与3D打印机流动性、成型性较为匹配，同时具有足够强度和硬度的3D打印材料。

发明内容

本发明的目的在于提供一种复合3D打印材料及其制备方法，本发明可以有效提高3D打印用复合材料的力学性能、尺寸稳定性、耐热性、耐老化性能。扩大聚酰胺材料在汽车、航空航天上高端应用范围。

为实现以上目的，本发明的技术方案为：

一种复合3D打印材料，其特征在于，由下列重量份的原料制成：

所述的聚醚酰亚胺复合3D打印材料，各组分优选由下列重量份的原料制成：

所述聚醚酰亚胺为氧指数为47％，密度为1.28～1.42g/cm3的市售聚醚酰亚胺；所述环氧树脂为市售缩水甘油胺类环氧树脂，所述松香树脂为市售松香树脂，所述无机填料为钛酸钾晶须或石墨烯，所述偶联剂为锆类偶联剂；所述流平剂为聚二甲基硅氧烷或丁基纤维素，所述光稳定剂为2-羟基-4-甲氧基二苯甲酮或5-氯化苯并三唑，所述流平剂为聚二甲基硅氧烷、丁基纤维素或异丙基纤维素，所述抗氧剂为2,6-三级丁基-4-甲基苯酚，所述脱气剂为蓖麻油或丁苯胶浆，所述分散润滑剂为聚乙烯蜡或双脂肪酸酰胺。

进一步的，所述钛酸钾晶须为直径0.1～5微米，长度为5～100微米，密度为4g/cm3，纯度(wt％)为90-99.9％的钛酸钾晶须。

一种复合3D打印材料的制备方法，包括以下步骤：

1)将环氧树脂、抗氧剂、分散润滑剂、偶联剂按照所述配方量放入配料罐中，在加热装置中快速搅拌1～3h，得产物A；

2)将无机填料加入上述熔融的产物A中，超声震荡10～30min，得产物B；

3)在100～200℃下在产物B中加聚醚酰亚胺、光稳定剂、流平剂、脱气剂，继续搅拌1～2h的产物C；

4)产物C冷却至室温，用球磨机研磨粉碎，筛分后即可制得复合3D打印材料。

所述步骤1)中加热温度为100℃，搅拌速度为600r/min，步骤3)中搅拌速度为800r/min，步骤4)中的研磨粉碎并筛分后所述复合3D打印材料的平均粒径为20μm。

本材料使用EOSP396型号3D打印机，采用粉末烧结成型(SelectedLaserSintering，简称SLS)技术，利用红外激光器对粉末材料进行粉末烧结成型。

本发明的有益效果是：

有益效果：

(1)本发明的一种复合3D打印材料与传统的聚酰胺材料相比，本发明的复合3D打印材料具有较高的弯曲弹性模量、抗拉强度、尺寸稳定性和热畸变温度，可以在高温下使用。

(2)本发明的一种复合3D打印材料过程简单，易于工业化生产

(3)本发明的一种复合3D打印材料原料便宜，来源广泛，而且具有良好的环境效益和经济效益。

具体实施方式

通过实施例进一步详述本发明。

实施例1

按照下列重量份的原料准备原料：

聚醚酰亚胺40；缩水甘油胺类环氧树脂40；无机填料10；锆类偶联剂5；2-羟基-4-甲氧基二苯甲酮0.1；聚二甲基硅氧烷0.1；2,6-三级丁基-4-甲基苯酚0.1；丁苯胶浆0.1；聚乙烯蜡1。

所述无机填料为直径0.1～5微米，长度为5～100微米，密度为4g/cm3，纯度(wt％)为90-99.9％的钛酸钾晶须。

所述聚醚酰亚胺为氧指数为47％，密度为1.28～1.42g/cm3的市售聚醚酰亚胺。

制备过程为：

1)将环氧树脂、抗氧剂、分散润滑剂、偶联剂按照所述配方量放入配料罐中，在加热装置中600r/min搅拌1～3h，加热温度100℃，得产物A；