[发明专利]一种3D打印用PA12/PA66合金材料粉末

说明书

技术领域

本发明属于SLS 3D打印技术领域，尤其是涉及一种选择性激光烧结3D打印用PA12/PA66高分子合金粉末耗材及其制备方法。

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要的各种复杂形状的模具等 ；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。3D打印机可以制造的物品很多，如飞机、手枪，再如食物、人体器官、儿童玩具等。3D打印技术是最近20年来世界制造技术领域的一次重大突破，是机械工程、计算机技术、数控技术、材料科学等多学科技术的集成。其中，3D打印技术中最难最核心的技术是打印材料的开发，因此开发更为多样多功能的3D打印材料成为未来研究与应用的热点与关键。

在尼龙材料中，由于PA12具有极低的吸湿率、优良的机械强度、耐磨、减摩及良好的耐腐性能及加工性等，在3D打印新产品的研制开发、模具制造、小批量产品的生产等方面具有广阔前景。现有的相关PA12材料的3D打印技术主要是基于选择性激光烧结方面，选择性激光烧结技术(SLS)是采用红外激光烧结粉末材料成型的一种快速成型技术。该技术可将固体粉末材料直接成型为三维实体零件，不受成型零件形状复杂程度的限制，不需任何工装模具。在新产品的研制开发、模具制造、小批量产品的生产等方面均有广阔前景，国外已有大量的应用实例。

然而，由于PA12的力学性能较差，对于性能要求高的功能件，PA12在强度、模量、热变形温度等方面还有待于进一步提高。因此，有必要提供对现有的PA12材料进行进一步的改进，以解决上述问题。

发明内容

针对以上技术问题，本发明设计开发了一种选择性激光烧结3D打印用PA12/PA66高分子合金粉末耗材及其制备方法。通过在PA12中添加PA66进行物理共混、挤出的方法，制备的PA12/PA66合金材料，即具有成本低的特点，又具有优秀的力学性能，与传统PA12材料相比，打印制品的抗拉伸强度和抗弯曲强度得到了增强，打印时产生的翘曲得到降低。

为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种选择性激光烧结3D打印用PA12/PA66高分子合金粉末耗材，由下述重量份的原料制得：PA12原料600~800份，PA66原料200~400份，光吸收剂0~15份，流动助剂0~10份，抗氧剂5~10份，黑色母0~20份。

作为优选，所述3D打印PA12/PA66高分子合金粉末耗材的最佳组成为：PA12原料800份，PA66原料200份，流动助剂5份，抗氧剂8份，黑色母20份。

上述3D打印PA12/PA66高分子合金粉末耗材的制备方法，包括以下具体步骤：

步骤1：准备PA12原料、PA66原料、光吸收剂、流动助剂和抗氧剂，将各原料烘干备用，使各原料含水率小于0.05%；

步骤2：按照重量份称量PA12原料600~800份，PA66原料200~400份，光吸收剂0~15份，抗氧剂5~10份，黑色母0~20份；

步骤3：将步骤2称量的PA12原料、PA66原料、抗氧剂、黑色母加入高混机混合10分钟；

步骤4：将步骤3中得到的混合料用双螺杆挤出机进行挤出、造粒，双螺杆挤出机螺杆直径为75mm，长径比45：1，挤出机温度依次设定为：一区185~195 ℃，二区195~205 ℃，三区205~215 ℃，四区215~225℃，五区225~235℃，六区235~245 ℃，七区245~255℃，八区245~255℃，九区245 ~255℃，机头温度245~255℃；

步骤5：用深冷粉碎的方法得到PA12/PA66高分子合金粉末：首先将即粒料在液氮中低温冷冻至-70~-120℃，使之实现脆化易粉碎状态，再将冷冻好的PA12/PA66高分子合金材料投入低温粉碎机腔体内，通过叶轮高速旋转进行粉碎加工；

步骤6：将步骤5得到的PA12/PA66高分子合金材料粉末由气流筛分机进行分级并收集，选择粒度在200~400目范围内的高分子合金粉末，将没有达到细度要求的粗大物料返回料仓继续粉碎；

步骤7：将步骤6得到的PA12/PA66高分子合金粉末以及0~10份流动助剂投料入高混机中高速混合十分钟，即可到可用于选择性激光烧结3D打印用PA12/PA66合金材料。

本发明的有益效果为：