[发明专利]一种选择性低功率激光烧结尼龙粉末及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及高分子材料尼龙粉末领域，尤其涉及一种选择性低功率激光烧结尼龙粉末及其制备方法。

背景技术

选择性激光烧结（Selective Laser Sintering，简称SLS）快速成型技术是利用粉末材料在激光照射下烧结的原理，在计算机控制下层层堆积成型。利用该技术几乎可以成型任意几何形状的制件，包括工业生产中所需的各种复杂形状的模具、工业零部件、手板等；该技术可应用的材料范围非常宽，包括高分子、陶瓷、金属及各种复合材料等。尼龙及其复合材料是最常使用的选择性激光烧结高分子材料，但目前市场上的尼龙粉末及复合材料存在吸收激光能量方面的能力欠佳，需要SLS激光器能量较高，而激光器能量的高低是影响SLS设备价格的主要因素；同时尼龙及复合粉末材料为绝缘体，未改性前表面存在一定的静电作用，其会影响尼龙及复合粉末材料在铺粉时的流动性和堆积密度，从而影响烧结件的致密性和力学性能。因此，为降低生产成本，同时为提高尼龙及其复合材料制备的烧结件的力学性能等其它方面的性能，亟需对现有的尼龙及其复合材料进行改性处理。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供了一种选择性低功率激光烧结尼龙粉末，所述尼龙粉末材料能更有效地吸收激光能量，并且能够显著改善尼龙粉末材料在烧结铺粉时的流动性、烧结致密性和烧结件力学性能。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种选择性低功率激光烧结尼龙粉末，所述选择性低功率激光烧结尼龙粉末按质量份数由以下原料组成：尼龙粉末材料100～150份；黑色色母粒2～8份；光吸收剂0.04～2份；抗氧剂0.04～4份；流动助剂0.02～2份；无机填料0～60份；成核剂0.04～2份；

上述选择性低功率激光烧结尼龙粉末的制备方法如下：

S1：将所述尼龙粉末材料、黑色色母粒和部分抗氧剂混合并通过挤出机挤出得黑色尼龙树脂颗粒；

S2：将步骤S1中所得黑色尼龙树脂颗粒加入到反应釜中，加入溶剂、无机填料、成核剂，通入氮气并搅拌；升温并恒温使尼龙树脂颗粒完全溶解，再降温至结晶温度并恒温使尼龙树脂颗粒完全结晶，然后降温沉淀、过滤、干燥即得选择性低功率激光烧结尼龙粉末材料；

S3：将步骤S2所得选择性低功率激光烧结尼龙粉末材料与流动助剂、光吸收剂和剩余的抗氧剂混合搅拌均匀，过筛即得选择性低功率激光烧结尼龙粉末；

其中，步骤S2中的结晶温度为120℃～210℃，结晶恒温时间为1～8h，搅拌速率为150r/min～800r/min。

本发明首先对尼龙粉末材料进行挤出改性，以改善尼龙材料对激光能量的吸收和抗静电能力；然后利用溶剂沉淀法，通过控制尼龙树脂颗粒的结晶制备得到了一种选择性低功率激光烧结尼龙粉末；所述尼龙粉末材料为球形或近似球形，其具有堆积密度高、表面静电小的优势，能更有效吸收激光器发射出来的光波，本发明提供的选择性低功率激光烧结尼龙粉末材料在烧结铺粉时具有较好的流动性、烧结致密性和烧结件力学性能等，其性能显著优于目前市场上的其它尼龙粉末产品。

在本发明中，结晶温度、结晶恒温时间以及搅拌速率对尼龙结晶速度、尼龙粉末颗粒大小以及其粒径分布均有较大影响。搅拌速率越快，尼龙颗粒的粒径越小；而结晶温度过大或过小均会导致尼龙结晶速率慢，耗时长、效率低，而恒温时间影响到尼龙树脂颗粒的结晶情况，恒温时间过短结晶不完全，恒温时间过长则会影响到生产效率；因此，步骤S2中的结晶温度为120℃～210℃，结晶恒温时间为1～8h，搅拌速率为150r/min～800r/min。

优选地，步骤S2中所述溶剂为甲醇、乙醇、二甲基甲酰胺、二甲基亚砜中的一种或几种。

优选地，步骤S2中所述溶剂的质量为黑色尼龙树脂颗粒质量的6～30倍。

在本发明中，步骤S2中所涉及的溶剂在使用后均可进行回收循环使用，本发明涉及的加热、加压、搅拌、混合、干燥等操作可以采用本领域公知公用的技术。

在本发明的步骤S2中，只有溶解温度足够高，尼龙颗粒才能充分溶解，不然会出现未溶解的微小尼龙颗粒，影响体系粒径分布，因此，优选地，步骤S2中所述溶解温度为140℃～250℃。

优选地，步骤S2中，过滤得到的固体粉末采用真空干燥24h，所得到的选择性低功率激光烧结尼龙粉末材料的粒径为10～120μm，将尼龙粉末材料的粒径限定在该范围之内，有利于保持尼龙粉末材料具有较合适的堆积密度。