[发明专利]一种不规则聚合物粉末圆化的方法

说明书

本发明属于高分子粉末材料领域，涉及一种不规则聚合物粉末圆化的方法。本发明提供一种不规则聚合物粉末圆化的方法，所述方法为：将不规则聚合物粉末、隔离剂和水溶性基体介质搅拌混合使不规则聚合物粉末和隔离剂在水溶性基体介质中分散均匀；然后通过加热使聚合物粉末形成熔体液滴并在界面张力的作用下自发地发生回缩从而实现不规则聚合物粉末的圆化；最后除去水溶性基体介质和隔离剂得到球形的聚合物粉末；其中，不规则聚合物粉末30～40重量份，水溶性基体介质60～70重量份，隔离剂5～15重量份。所述方法能够得到与原始粉末粒径相当的规则球形聚合物粉末，所得粉末圆度高、流动性好、工艺简单、成本低、无污染，便于工业化生产。

技术领域

本发明属于高分子粉末材料制备领域，具体涉及一种不规则聚合物粉末圆化的方法，其可用于3D打印的原料制备。

背景技术

高分子粉末材料常用于烧结成型、涂料、过滤器内置材料等领域。其中基于粉末的3D打印加工(如选择性激光烧结，SLS)是一种新型的粉末烧结成型技术，由于其工艺简单、精度高、材料利用率高、可生产任意复杂形状制品等优势而备受关注。

SLS技术要求固体粉末材料在吸收激光能量后熔融(或软化、反应)而粘接，不会发生剧烈降解，粒径分布尽可能均匀，且粉末颗粒形状对打印过程的铺粉效果、烧结速率及成形件的形状精度都有影响。因此，制备形态尺寸适宜、流动性好、热机械性能优异的粉末材料是该领域亟需解决的关键问题。

但是，现在所用的聚合物粉末很大一部分是采用机械粉碎法制得的，这种方法生产效率高、操作简单，但所得粉末的形状不规则、表面粗糙且流动性差。粉末的不规则形貌会给加工过程和结果会带来诸多不利，提高粉末的规则性和球型度会大大提高其流动性和堆积密度，从而有益于粉体的铺粉加工、减少制件内部空隙，确保烧结制件具有较高的成型精度和力学性能。

工业上常通过添加助流剂来促进不规则粉末的流动，这种方法具有一定效果，但是助流剂的加入会降低粉末的熔体流平性，加上粉末本身不规则的形貌，导致制件内部空隙仍然较多、性能较差。因此，急需发展相应的圆化方法将不规则聚合物粉末制成规则球形的聚合物粉末。目前，研究者已经报道了一些圆化聚合物粉末的方法。例如，Schmidt J等利用下行式反应器圆化不规则粉末(Schmidt J,et al.Powder Technology,2014,261:78-86.)，但该方法对设备和操作上要求严格，且制得粉末的圆化程度有待进一步提高；专利CN104175417A公开了一种流化床球化粉末技术，采用高温气体流处理粉末，缺点是过程中容易出现粉末碰撞团聚；专利CN104260225A公开了一种聚合物浓溶液析出圆化塑料粉体的方法，过程需要相应溶剂，且粒径取决于分散搅拌条件，生产效率较低；专利CN104177631A公开了一种热介质诱导圆化聚合物粉末的方法，但需要通过剪切来打破粉末熔体液滴，存在产率较低、没有隔离剂而无法稳定液滴尺寸、分散介质不能达到较高温度或不易去除等缺点。

而对于金属和无机材料粉末圆化常用的等离子体雾化法，因其作用温度远远超过聚合物熔点而不适用于聚合物粉末的圆化。

发明内容

针对上述缺陷，本发明提供一种不规则聚合物粉末圆化的方法，该方法能够得到与原始粉末粒径相当的规则球形聚合物粉末，所得聚合物粉末圆度高、流动性好、工艺简单、成本低、无污染，便于工业化生产。

本发明的技术方案：

本发明要解决的技术问题是提供一种不规则聚合物粉末圆化的方法，所述方法为：将不规则聚合物粉末、隔离剂和水溶性基体介质搅拌混合使不规则聚合物粉末和隔离剂在水溶性基体介质中分散均匀，然后通过加热熔融使聚合物粉末形成熔体液滴并在界面张力的作用下自发地发生回缩从而实现不规则聚合物粉末的圆化，待聚合物熔体液滴冷却凝固后除去水溶性基体介质和隔离剂得到球形的聚合物粉末(降温使聚合物液滴冷却凝固后，用水溶解除去水溶性基体介质，用酸溶解去除隔离剂，最后得到球形的聚合物粉末)；