[发明专利]一种用于3D打印的高强度低收缩尼龙材料及其制备方法

说明书

一种用于3D打印的高强度低收缩尼龙材料及其制备方法，包括以下重量份的组分：PA6I/6T 100份，长链聚酰胺或嵌段聚醚酰胺5~50份，扩链剂/相容剂0.1~2份，份润滑剂0.1~1份，抗氧化剂0.1~1份，所述PA6I/6T的固有粘度在0.6~0.9，所述长链聚酰胺或嵌段聚醚酰胺为PA1010、PA11、PA12、PEBAX嵌段聚醚酰胺树脂中的一种或几种，所述的扩链剂/相容剂是一种带多环氧基团的丙烯酸共聚物，环氧官能团数量为3~9。本发明材料拉伸强度达到75MPa，断裂伸长率大于300%，缺口冲击强度大于30KJ/m²，负荷热变形温度大于105℃，收缩率小于0.6%，吸湿率小于1.2%。具有优异的物理机械性能和打印性能和光泽度，打印出的物品的耐用性远远超过现行的PA12材料、ABS材料、PLA材料。

技术领域

本发明涉及3D打印材料技术领域，具有涉及一种用于3D打印的高强度高耐热聚乳酸材料，即一种用于3D打印的高强度低收缩尼龙材料及其制备方法。

背景技术

3D打印技术又称增材制造技术，实际上是快速成型领域的一种新兴技术，它是一种以数字模型文件为基础，运用粉末状金属或塑料等可粘合材料，通过逐层打印的方式来构造物体的技术。基本原理是叠层制造，逐层增加材料来生成三维实体的技术。 FDM技术是唯一使用生产级别热塑性塑料为耗材的专业3D打印技术，这种工艺不用激光，使用、维护简单，成本较低。目前，桌面级3D打印设备大部分采用FDM技术制造。

FDM技术原理是利用热塑性聚合物材料受热熔融，从喷头处挤压出来，凝固形成轮廓形状的薄层， 再层层叠加成最终形成产品。因此FDM 3D打印的高分子材料需要具有优良的加工性能，不仅要具有较低的熔融温度，良好的流动性和快速的固化速率，还必须具有很小的冷却收缩率和均一的结构，这样才不会在 3D 打印成型时出现产品内部应力分布不均和冷却收缩率不同，造成打印出来的产品性能缺陷等问题。

3D打印耗材作为3D打印技术的重要组成部分，影响原型的成型速度、精度和物理、化学性能，直接影响到原型的二次应用和用户对成型工艺设备的选择。目前市场上常用的3D打印耗材主要是PLA（即聚乳酸）、 ABS （即丙烯腈-丁二烯-苯乙烯三元共聚物）、尼龙6、尼龙12等，这些打印材料由于自身存在的缺点，限制了它们的应用。PLA和ABS的力学性能差，且都不耐高温。PA6的力学性能好，但成型温度高、易翘边、易开裂、收缩大、吸水率高，打印效果欠佳；而使用较多的 PA12 打印材料，其制品使用温度较低、强度较低，不能满足 3D打印的实际需要。

目前，市场上对于高性能的3D打印材料仍有较大的需求。而有关用于FDM 3D打印的尼龙的改性的资料较少。中国专利公开号 CN 104448805 A公开了一种用于3D打印的高强尼龙基复合材料及其制备方法，该方法通过玻纤增强尼龙材料来制造高度度尼龙复合材料，提升了尼龙树脂的力学强度，改善了尼龙的尺寸稳定性，但是实际上玻纤的加入会造成尼龙树脂的打印困难，除极少数特制支持玻纤增强打印材料的FDM打印机外，通用FDM打印机不支持此类材料，表面精度和光泽极差。

中国专利公开号CN 104497562 A公开了一种用于 3D 打印的尼龙基材料及其制备方法，该方法通过ABS增韧尼龙，改善了尼龙的韧性，但尼龙和ABS的相容性不佳会造成材料熔体不稳定，打印精度降低，同时带有刺鼻气味的ABS和马来酸酐接枝物，对打印环境和身体健康造成潜在影响。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于3D打印的高强度低收缩尼龙材料及其制备方法，该尼龙材料具有非常高的力学性能和打印性能：即高拉伸强度和高断裂伸长率，高冲击强度和很小的收缩率和吸湿率，打印效果好，层与层之间粘结强度高，气味低，能满足3D打印的实际需要。也即是说，本发明解决了现有3D打印材料力学性能差和打印效果差的问题。