[发明专利]聚合物基球形粉体的制备方法

说明书

本发明公开了一种聚合物基球形粉体的制备方法，属于粉末制备技术领域，包括以下步骤：先将原料粉碎成聚合物基粉体，利用惰性气体将聚合物基粉体输送至等离子体炬中进行球形化后冷却定形，得聚合物基球形粉体；所述原料为聚合物或含有填料的聚合物基复合材料。本发明方法制备的聚合物基球形粉体球形度高、流动性好、结构致密，可用于3D打印、涂料、制药等多个领域，具有良好的社会效益和经济效益，适用于工业化生产聚合物基球形粉体材料。

技术领域

本发明属于粉末制备技术领域，具体涉及一种聚合物基球形粉体的制备方法。

背景技术

近年来，随着社会和科技的快速发展，传统加工方式已经无法满足某些特定环境下的要求。3D打印技术是基于材料、机械、控制和计算机等多学科交叉的先进制造技术，该技术以CAD模型为基础，通过对材料逐层加工、层层叠加，可以制造出具有任意复杂结构的功能性制件，其成型工艺简单，无需支撑结构，材料利用率高，加工周期短，可实现产品定制生产。

选择性激光烧结(selective laser sintering,SLS)技术是一种应用较为广泛的3D打印技术，该技术基于离散/堆积原理，将目标成型件模型进行三维切片设计加工路径，利用激光逐层选择性烧结粉末得到目标制品，具有工艺简单、材料利用率高、成型速度快、成型精度高等优点。SLS成型要求粉体材料具有合适的熔融温度和良好的粘结强度，合适的粒径分布和良好的粉体流动性。高分子材料具有成型温度低、烧结功率小、熔体粘度高等优点，是SLS加工中应用最早、最广泛的材料。

目前，SLS用聚合物粉体材料的制备方法主要有固相剪切碾磨法、深冷粉碎法、聚合法、相分离法、喷雾干燥法等，这些方法大都存在着加工成本高、产量低、工序复杂等问题，且所制备的粉体材料形状不规则、流动性差，综合性能欠佳。

Mys N等人(Mys N,Verberckmoes A,Cardon L.Spray Drying as a ProcessingTechnique for Syndiotactic Polystyrene to Powder Form for Part ManufacturingThrough Selective Laser Sintering[J].JOM,2016:1-6)采用喷雾干燥的方法制备选择性激光烧结所需要的聚苯乙烯粉料，该方法制备的PS颗粒球形度较高，粒径基本在60微米以下，平均粒径20.7微米，相对比较小，在激光烧结过程中可能造成粘辊现象，影响烧结件的表面精度和光洁度。此外，该方法要求聚苯乙烯溶液浓度不能超过3.4wt％，否则会出现堵塞进料喷口的现象。因此，该方法虽然能规模化制备聚合物微球，但是需要将聚合物溶解到溶剂中，一方面要消耗大量的有机溶剂，会对环境造成污染；另一方面对于不同的聚合物需要寻找不同的溶剂进行溶解来制备聚合物溶液。此外，该方法工序复杂，且在控制微球尺寸方面存在较大困难。

发明内容

本发明的目的是提供一种聚合物基粉体球形化的方法，该方法制备的粉体材料杂质少、球形度高、流动性好、性能稳定，可用于选择性激光烧结，是一种清洁、环保、高效、适用范围广的制备聚合物基球形粉体材料的新方法，具体包括以下步骤：

先将原料粉碎成聚合物基粉体，利用惰性气体将聚合物基粉体输送至等离子体炬中进行球形化后冷却定形，得聚合物基球形粉体；所述原料为聚合物或含有填料的聚合物基复合材料；所述惰性气体的流量为0.1～0.3m³/h。

其中，上述聚合物基球形粉体的制备方法，所述粉碎为固相剪切碾磨或深冷粉碎。

其中，上述聚合物基球形粉体的制备方法，所述惰性气体为氩气。

其中，上述聚合物基球形粉体的制备方法，所述等离子体为惰性气体。

进一步的，上述聚合物基球形粉体的制备方法，所述等离子体为氩气。

其中，上述聚合物基球形粉体的制备方法，所述球形化的温度高于聚合物熔融温度，低于聚合物分解温度。