[发明专利]一种可用于增材制造的ASA/PC合金及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及高分子材料技术领域，具体来说是一种可用于增材制造的ASA/PC合金及其制备方法。

背景技术

增材制造也称3D打印，是指基于离散-堆积原理，由零件三维数据驱动直接制造零件的技术。与传统的去除材料加工技术不同，增材制造技术无需原胚和模具，利用三维CAD模型设计数据，采用离散材料逐层累加，在一台设备上快速而精确地制造出复杂结构零件，从而实现了零件自由制造，解决传统工艺难加工或无法加工的局限，简化了复杂产品的制造程序和工序，缩短了加工的工期。增材制造技术已广泛应用与产品原型、模具制造、艺术创作、珠宝制作、生物工程与医药、建筑、服装等领域。熔融沉积成型(FDM)是目前市场上常见的一种增材制造方式，其机器的创新发展较快，但其所能使用的耗材发展有限。

目前市场上常见的用于FDM增材制造的耗材有聚乳酸(PLA)、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS)等。但是，PLA的力学性能较差，且不耐高温；ABS打印过程有异味，力学性能一般，也不耐高温。随着打印设备及技术的日益进步，耗材的发展越来越成为决定FDM 增材制造发展的关键因素。

ASA是由苯乙烯、丙烯腈和丙烯酸橡胶共聚而成的三元共聚物。ASA维持了ABS（丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物）的光泽好、加工性能良好和高冲击强度等优点，同时ASA 的熔体粘度比较低，容易加工成型，耐候性比ABS优异，价格也比较低。ASA其优良的综合性能，确定了其在高分子材料的地位，广泛应用于车工程、电子电器、建筑、家庭材料等领域。但同时纯ASA树脂的耐热温度等较低、成型收缩率较大、打印过程中存在局部脱落、悬空的问题，作为增材制造耗材使用，具有一定的局限性。PC刚性大，具有优良的力学性能，以及耐热和尺寸稳定性。

本发明是在ASA树脂中加入PC，在一定量相容剂作用下，显著改善了ASA基体与PC相容性，提高了材料的综合性能。制备的合金材料提高了ASA材料的力学性能，耐温性能和加工性能，而且还降低了ASA材料的收缩率，解决了ASA材料在作为增材制造耗材打印时翘曲现象比较严重的问题。利用该材料制备的FDM 增材制造耗材，打印过程顺畅、无异味、不易堵头、制件成型效果好，非常适合于打印某些对制件力学性能有较高要求的产品。

发明内容

本发明的研究内容在于开发一种可用于增材制造的ASA/PC材料，以解决单一ASA材料作为FDM 增材制造耗材时耐热温度较低、成型效果不好、容易产生翘曲现象及打印难度较大等问题，同时提高材料综合性能。本发明以ASA树脂为基体材料，PC进行增强改性，有效提高了ASA在冲击强度、弯曲强度、拉伸强度、收缩率、断裂伸长率和热形变温度等方面的性能，极大改善了材料作为FDM 增材制造耗材的使用性。

为了实现上述发明的研究内容，本发明提供以下技术方案：

（1）将ASA和PC放置于75~90℃真空干燥箱内干燥4~7小时；

（2）按照以下组分配比配置实验材料，ASA 60%~80%，PC 20%~40%，相容剂3%~7%，复合抗氧剂1%~1.5%；

（3）将上述实验原料置于高速混合机中充分混合1~4分钟，得到混合均匀的实验料；

（4）将上述混合均匀的实验料通过双螺杆高温挤出机挤出，控制主机转速、喂料是玻璃纤维含量保持在10%~20%，冷却、风干、造粒，得到一种改性ASA 3D耗材专用料；

（5）本发明的优点在于：

①、一定量相容剂(KT-3)的加入显著提高了ASA基体与PC的相容性和粘合强度，从而使材料的综合性能得到明显提高；②、制备出的合金其冲击强度、弯曲强度、弯曲模量、拉伸强度都高于ASA，材料具有良好的力学性能，有利于耗材打印使用和制品的应用。③ PC的加入也提高了ASA的耐温性能，使打印出的制品保持良好的品质。与现有ASA材料性能相比，本发明制备的材料力学性能较好、耐热温度较高、成型收缩率低、不易翘曲，非常适合于用于FDM 增材制造耗材。

具体实施方式

本发明所阐述的是一种可用于增材制造的增强ASA材料及其制备方法，以下通过具体实施例进一步进行说明，但本发明不仅限于以下实施例。

实施例一

（1）将ASA和PC置于80℃恒温干燥箱内干燥5小时；

（2）按照以下组分配比配置实验材料：ASA 65%，PC 35%，相容剂5%，复合抗氧剂1.2%；

（3）将上述实验原料置于高速混合机中充分混合2分钟，得到混合均匀的实验料；