[发明专利]一种用于选择性激光烧结的PLA粉末的制备方法及其应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于选择性激光烧结的PLA粉末的制备方法及其应用，该方法能获得球状形貌，粒径分布集中的粉末颗粒。而这种性质在很多应用中，如选择性激光烧结(SLS)技术中是有用的。

背景技术

选择性激光烧结(Selective Laser Sintering，简称SLS)是近年来发展最为迅速的快速成型技术之一，其以固体粉末为原料，采用激光对三维实体的截面进行逐层扫描完成原型制造，其制造不受零件形状复杂程度的限制，可精确快速还原设计理念、快速生产新产品的功能测试件，广泛应用与汽车、船舶、航天航空、医学和照明等领域中。

在选择性激光烧结(SLS)技术中，目前主要的应用材料是聚酰胺类产品，如PA12，PA11。很少有别的材料良好地应用于选择性激光烧结技术，而PA材料由于价格昂贵，使得打印成本很高，在一定程度上限制了其应用。

和传统的石油基塑料相比，PLA更为安全、低碳、绿色。传统塑料的单体要么是毒性物质，要么是致癌物质，而PLA的单体乳酸是一种广泛使用的食品添加剂，经过体内糖酵解最后变成葡萄糖。PLA产品在生产使用过程中，不会添加和产生任何的有毒有害物质。PLA材料的最大好处，在于它和环境的“和谐共处”。和传统塑料废弃后对环境造成的破坏不同的是，废弃的PLA产品，通过大自然微生物自然降解为水和二氧化碳。

但现有由于难以获得具有良好形貌及粒径的PLA粉末颗粒，目前PLA材料在3D打印方面局限于FDM打印，而无法应用于SLS等工业打印。

发明内容

本发明提供一种用于选择性激光烧结的PLA粉末的制备方法及其应用。通过本发明制得的聚酰胺材料具有形貌圆整，粒径分布集中，性能优异的特性，能更好地用于选择性激光烧结。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种用于选择性激光烧结的PLA粉末的制备方法，采用溶剂法制粉，通过升温溶解，降温析出得到固体粉末。该制备过程是在有机溶剂的环境下进行的。同时通过控制降温过程中的降温工艺，来控制最终制备的粉末颗粒的形貌及大小尺寸。

具体包括如下步骤：

S1、将PLA粒料和有机溶剂加入密封容器中，对容器进行充放氮气，排除容器内部的氧气；

S2、对容器内的物料进行加热，待物料升温至PLA粒料的熔融温度时，进行保温；

S3、待保温结束后，对容器内的物料进行降温，析出PLA粉末颗粒；

S4、对制得的PLA粉末颗粒进行分离干燥，得到用于选择性激光烧结的PLA粉末。

本发明最终得到的PLA粉末颗粒形貌规整、呈球形。颗粒粒径分布集中，D10在30微米以上，D50在50－60微米，D90在100微米以下。在使用过程中发现，粉末颗粒的形貌越圆，越接近于球状形态，则粉末的流动性越好，越有利于SLS加工。而且当粉末超细颗粒越多(20微米以下)，粉末的流动性也越差，因此在保证D50满足要求的情况下，需要D10数值越大越好。

具体地，所述步骤S3中，物料降温的过程包括：

S31、以0.4-3℃/min的速度降至PLA粒料的熔融温度以下8-15℃；

S32、以0.05-0.5℃/min的速度降温至PLA粒料的熔融温度以下30-36℃；

S33、将经过步骤S32后的物料降至室温。

通过控制降温速率，可控制最终制备的粉末颗粒的大小及形貌。

更进一步地，所述升温、保温、降温的过程均对物料进行均匀搅拌。

具体地，所述有机溶剂为醇类溶剂、酮类溶剂、酰胺类溶剂中的一种或多种。反应过程中的有机溶剂可以进行重复利用，不会造成污染或浪费。所述PLA粒料的质量(KG)与有机溶剂的体积(L)之比为1：6到1：20。

PLA粉末在选择性激光烧结中的应用，将步骤S4得到的PLA粉末经过步骤S41～S42，作为选择性激光烧结用的目标材料；

S41、将制得的PLA粉末与流动助剂、抗氧剂均匀混合，所述流动助剂的质量分数为0.1％-1％，抗氧剂的质量分数为0.1％-2％；

S42、将混合后的物料过筛，作为选择性激光烧结用的目标材料。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：