[发明专利]一种高分子聚合物粉末材料及其制备方法

说明书

本发明提供了一种高分子聚合物粉末材料的制备方法，包括如下步骤：将20份高分子粉末材料和0.1～10份炭黑加入到搅拌桶中进行第一次高速搅拌，制得高分子炭黑混合粉末材料；将所述高分子炭黑混合粉末材料、0.1～1份流动助剂和80份高分子粉末材料加入混粉桶中，进行第二次高速搅拌后筛分，制得一种高分子聚合物粉末材料，所述高分子聚合物粉末材料适用于光纤激光器烧结。采用本发明高速搅拌的方式，将炭黑均匀附着在粉末的表面，使得现有技术中的高分子粉末材料应用于光纤激光器烧结，制件表面质量好，结构更精细，综合性能优异，扩大了光纤激光器烧结材料的种类和应用领域。

技术领域

本发明属于增材制造技术领域，具体涉及一种高分子聚合物粉末材料及其制备方法。

背景技术

用激光选择性地烧结熔合多个粉末层是制造三维物体的一种方法，该方法允许不使用工具加工而只需根据待生产物体的三维图像通过激光烧结粉末的多个重叠层，来获得三维实体。该方法主要使用热塑性聚合物来完成。专利US6136948和WO9606881对这种使用粉末状聚合物制造三维物体的方法进行了详细的描述。

现有主流的选择性激光烧结主要使用是CO₂激光器，波长为10600nm，对应中红外区波段。高分子聚合物中聚酰胺粉末材料对该范围的波长吸收率较高，而其他高分子对该波长吸收率差，导致现有高分子聚合物较难应用到选择性激光烧结技术中。

三维零件的制造精度与激光光斑大小有关，光斑越小制造精度越高，激光光斑的大小与其波长及激光器模数成正比。在制造聚酰胺三维零件时，对于具有更为精细的特征结构，使用CO₂激光烧结往往难以达到预期的效果。

在CN106626379A专利中提到一种光纤激光器烧结尼龙的方案，尼龙无法吸收波长为1064nm的激光能量，需要使用热介质的方法，提高尼龙粉末激光吸收率。因为加入吸热介质，尼龙中的热介质有效的吸收激光能量并传递给需要熔合的聚酰胺粉末。光纤激光器可以使用更小的激光光斑，实现了使用更小聚焦光斑的激光实现聚酰胺三维物体的制造，提高了制造精度。但是如果无法解决热介质与高分子聚合物混合均匀的问题，会导致烧结表面表面质量和表面差，也无法打印出精细结构。同时由于热介质混合的不均匀，导致烧结效果稳定性差。因此，急需开发一种具有能使得热介质和高分子粉末材料混合均匀的吸热材料。

发明内容

本发明提供一种适用于光纤激光器烧结的高分子聚合物粉末材料的制备方法，通过本发明搅拌工艺使炭黑分布在高分子粉末材料的表面更均匀，使得高分子粉末材料能吸收光纤激光器发出的可见光，从而使用较低功率的光纤激光器烧结制备高分子聚合物工件。与现有通过CO₂激光直接照射高分子聚合物粉末，高分子聚合物粉末吸收激光能量直接熔合方法不同的是，本方法中照射区域的高分子聚合物粉末上接受该波段的激光照射后高分聚合物粉末表面的炭黑吸收部分激光能量得更高的温度后，再通过热传导将能量转移给高分子聚合物粉末，从而实现高分子聚合物粉末的熔合。

这样不仅使得尼龙树脂粉末材料能吸收可见光波长的光纤激光器能量，同时可以使得其它高分子聚合物粉末也能吸收，例如热塑性聚氨酯树脂粉末、聚丙烯树脂粉末、聚乙烯树脂粉末、乙烯-醋酸乙烯共聚物树脂粉末、聚醚砜树脂粉末、聚苯硫醚树脂粉末或聚醚醚酮树脂粉末。

因此本发明提供了一种高分子聚合物粉末材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1)将20份高分子粉末材料和0.1～10份炭黑加入到搅拌桶中进行第一次高速搅拌，制得高分子炭黑混合粉末材料；

(2)将所述高分子炭黑混合粉末材料、0.1～1份流动助剂和80份高分子粉末材料加入混粉桶中，进行第二次高速搅拌后筛分，制得高分子聚合物粉末材料，所述高分子聚合物粉末材料适用于光纤激光器烧结。