[发明专利]一种尼龙聚合物粉末材料及其制备方法

说明书

本发明提供了一种尼龙聚合物粉末材料的制备方法，包括如下步骤：将质量百分比的组分：尼龙粒料85～99.9％和热介质材料0.1～15％加入到聚合釜，加入溶剂，采用溶剂沉淀法制得到以热介质为成核剂的尼龙粉末材料；将20份尼龙粉末材料和0.1～1.5份炭黑加入到搅拌桶中进行第一次高速搅拌，制得尼龙炭黑混合粉末材料；将尼龙炭黑混合粉末材料、0.1～1份流动助剂和80份尼龙粉末材料加入混粉桶中，进行第二次高速搅拌后筛分，制得尼龙聚合物粉末材料。采用以热介质材料的成核剂的尼龙粉末，再加高速搅拌，炭黑均匀附着在尼龙粉末表面，使现有技术中尼龙粉末应用于光纤激光器烧结，制件表面质量好，结构精细，综合性能优异。

技术领域

本发明属于增材制造技术领域，具体涉及一种尼龙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，尼龙粉末材料对该范围的波长吸收率较高，但是当尼龙粉末材料应用于光纤激光器烧结时，对波长的吸收率极低，导致现有尼龙粉末材料较难应用到采用光纤激光器的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尼龙混合均匀的问题，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尼龙粉末混合均匀的吸热材料。现有技术还存在尼龙粉末吸收效果差的问题，常规的尼龙粉末材料和热介质均是采用搅拌的方式混合在一起，热介质仅存在于尼龙粉末材料的外表面，而尼龙粉末材料内表面并没有热介质，导致热传递仅能从尼龙粉末材料外表面传递至内表面，热传导速度慢，吸热效果不好，无法形成内外表面均含有热介质的吸热传导和保温温场。

发明内容

本发明提供一种适用于光纤激光器烧结的尼龙粉末材料及其制备方法，通过本发明在溶剂沉淀法尼龙制粉阶段在溶剂中加入热介质材料，最终得到以热介质材料成核剂长大的尼龙粉末。同时在配粉过加入炭黑，搅拌工艺使炭黑分布在尼龙粉末材料的表面更均匀，使得尼龙粉末材料能吸收可见光波长的光纤激光器，从而使用光纤激光器烧结制备尼龙工件。与现有通过CO2激光直接照射尼龙粉末，尼龙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尼龙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，得到更高的温度后，再通过热传导将能量转移给尼龙粉末，从而实现尼龙粉末的熔合，这样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本发明提供了一种尼龙粉末材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

（1）将如下质量百分比的组分：尼龙粒料85～99.9%和热介质材料0.1～15%加入到聚合釜中，再加入溶剂，采用溶剂沉淀法制粉，制得以热介质材料为成核剂的尼龙粉末材料；

（2）将20份所述尼龙粉末材料和0.1～1.5份炭黑加入到搅拌桶中进行第一次高速搅拌，制得尼龙炭黑混合粉末材料；