[发明专利]一种用于快速成型的聚苯乙烯微球复合材料及其制备方法

说明书

本发明提供了一种用于快速成型的聚苯乙烯微球复合材料及其制备方法，其由以下原料组成：聚苯乙烯微球100份、碳纤维球5～45份、偶联剂0.5～2.5份、抗氧剂0.2～1份、光稳剂0.2～1份、润滑剂0.4～1.2份及热稳定剂0.05～0.25份。本发明创新性地以碳纤维球改性聚苯乙烯微球，制备的复合材料具有耐热性好、力学强度大和尺寸稳定等特点，且可以大幅提高复合材料的成型速度。此外本发明所涉及的制备工艺简单且无污染，所制备的复合材料可以直接应用于模型验证等快速构建领域，制备具有一定力学强度的非外观件。

技术领域

本发明属于快速成型材料改性领域，具体涉及一种用于快速成型的聚苯乙烯微球复合材料及其制备方法。

背景技术

激光烧结成型是一种以粉末材料为原料，以激光为主要光源，通过烧结形式实现三维实体构建的快速成型方式。该技术具有成型速度快、无环境污染和无需支撑组件等特点，是桌面级快速成型技术的主要方式。激光烧结成型常用原料包含树脂、金属和陶瓷等粉末类原料，其中最常用的是工程塑料类粉末材料。传统的工程塑料粉末原料由于制备方式的局限性，存在力学强度低和耐热性差等不足，且制备过程中对环境有所污染。

针对这些不足，本发明创新性地以碳纤维球改性聚苯乙烯微球，制备了一种用于快速成型的聚苯乙烯微球复合材料。所制备的复合材料具有耐热性好、力学强度大和尺寸稳定等特点，且可以大幅提高复合材料的成型速度。此外本发明所涉及的制备工艺简单且无污染，所制备的复合材料可以直接应用于模型验证等快速构建领域，制备具有一定力学强度的非外观件。

发明内容

本发明的目的是提供了一种用于快速成型的聚苯乙烯微球复合材料及其制备方法，本发明制备的复合材料具有耐热性好、力学强度大和尺寸稳定等特点，且可以大幅提高复合材料的成型速度。此外本发明所涉及的制备工艺简单且无污染，所制备的复合材料可以直接应用于模型验证等快速构建领域，制备具有一定力学强度的非外观件。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种用于快速成型的聚苯乙烯微球复合材料及其制备方法，其由以下重量份的组分制备而成：

聚苯乙烯微球100份，

碳纤维球5～45份，

偶联剂0.5～2.5份，

抗氧剂0.2～1份，

光稳剂0.2～1份，

润滑剂0.4～1.2份，

热稳定剂0.05～0.25份。

进一步方案，所述的聚苯乙烯微球为尺寸10μm～100μm的大分子聚苯乙烯微球。

所述的碳纤维球是一种粒径为5～100μm且具有互穿结构的球状碳纤维。

所述的偶联剂为马来酸酐接枝聚苯乙烯或γ―(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷。

所述的抗氧剂为β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸正十八碳醇酯、三[2.4-二叔丁基苯基]亚磷酸酯或硫代二丙酸二月桂酸酯。

所述的光稳剂为2-(2'-羟基-5'-叔辛基苯基)苯并三唑或2-(2H-苯并三氮唑-2-基)对甲苯酚。

所述的润滑剂为N,N'-乙撑双硬脂酰胺或季戊四醇硬脂酸酯。

所述的热稳定剂为季戊四醇或三羟基丙烷。

本发明的另一个发明目的是提供上述一种用于快速成型的聚苯乙烯微球复合材料的制备方法，其包括以下步骤：

(1)将碳纤维球5～45份和偶联剂0.5～2.5份，在30℃～50℃条件下高速搅拌至分散均匀；