[发明专利]一种3D打印材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种3D打印材料，包含以下重量百分含量的制备原料：高分子聚合物55～90％、高分子添加剂1～45％、金属粉末1～20％、碳纤维0.1～10％、粘接剂0.1～5％和无机填料0.1～5％；所述高分子聚合物为聚酰亚胺、聚醚酰亚胺和聚醚醚酮中的至少一种；所述高分子添加剂为聚碳酸酯。本发明还提供了一种3D打印材料的制备方法。本发明所述3D打印材料在机械强度、耐热性、耐腐蚀性、导热性、导电性、抗静电性等各方面都有着优异的性能，能够满足大部分常规工业应用，有利于改善现有FDM3D打印耗材种类杂乱、性能参差不齐的现状。

技术领域

本发明涉及一种高分子材料，具体涉及一种3D打印材料及其制备方法。

背景技术

3D打印又名增材制造，是与传统工艺相辅相成的一类个性化加工技术。近年来，3D打印技术一直是各领域研究热点，但其发展时间仍较短，各方面仍存在一些不完善的地方，而其耗材种类有限，性能不足便是3D打印面临的一个重要问题。相比于传统加工方法，3D打印技术由于自身松散堆积的制造过程，内应力和不能通过取向、结晶达到高分子自增强的缺陷使得3D打印更加依赖于3D打印耗材本身的性能。目前增材制造领域应用最广的成型技术-熔融沉积技术(FDM)，目前FDM 3D打印耗材存在机械强度差、耐候性不足等缺陷。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术存在的不足之处而提供一种3D打印材料及其制备方法。

为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：一种3D打印材料，包含以下重量百分含量的制备原料：

高分子聚合物55～90％、高分子添加剂1～45％、金属粉末1～20％、碳纤维0.1～10％、粘接剂0.1～5％和无机填料0.1～5％；

所述高分子聚合物为聚酰亚胺、聚醚酰亚胺和聚醚醚酮中的至少一种；

所述高分子添加剂为聚碳酸酯。

本发明选用聚酰亚胺、聚醚酰亚胺和聚醚醚酮中的至少一种作为3D打印材料的主要制备原料，使3D打印材料具有高机械强度及耐候性。聚碳酸酯具有高强的韧性，本发明选用聚碳酸酯作为添加剂，与聚酰亚胺、聚醚酰亚胺和聚醚醚酮中的至少一种复合能够提高复合材料的抗冲击性能、韧性和耐热性。金属粉末的加入，能增加3D打印材料的强度、导电性、导热性，尤其是表面导电性和导热性。碳纤维的加入，能增加3D打印材料的机械模量、导电性和导热性，还能增加材料的流动性，从而降低材料的加工难度。各原料配合使用，能够使本发明所述3D打印材料具有较高的机械强度、较好的韧性、耐候性、导电性和导热性。

所述聚酰亚胺的分子量为10～50万，常温下为固体，熔融温度为450～470℃，密度为1.38～1.43g.cm^-3。所述聚醚酰亚胺的分子量为10～50万，常温下为固体，熔融温度为320～345℃，密度为1.28～1.42g.cm^-3。所述聚醚醚酮的分子量为10～50万，常温下为固体，熔融温度为330～350℃，密度为1.32～1.4g.cm^-3。所述聚碳酸酯的分子量为1～10万，常温下为固体，熔融温度为200～230℃，密度为1.18～1.23g.cm^-3。

优选地，所述金属粉末包含银、铝、钛、银、镁、铝银合金和镁铝合金中的至少一种。在本发明所述3D打印材料中添加上述金属粉末，可以增加材料的强度、导电性和导热性。

更优选地，所述金属粉末为银。当添加的金属粉末为银粉末时，材料的强度、导电性和导热性的提高效果最为明显。

优选地，所述金属粉末的粒度为0.01～15μm。当采用的金属粉末为上述粒度，才能在材料中充分地发挥作用。

优选地，所述碳纤维的单束的平均直径为10～500μm，平均长度为1～20mm，长径比≥40。采用该尺寸的碳纤维，在材料中能更好地发挥其作用，增大材料的导电性和导热性。