[发明专利]一种3D打印发泡制品及其制备工艺

说明书

本发明公开了一种3D发泡制品的制备工艺，包括如下步骤：S1：将第一高分子树脂与第二高分子树脂粉末混合，得到待发泡粉末；S2：使所述待发泡粉末在超临界流体中进行超临界发泡，得到发泡粉末；S3：对所述发泡粉末进行选择性激光烧结，制得发泡制品。本发明还公开了上述制备工艺制备的发泡制品。本发明所公开的制备工艺，发泡和激光烧结温度低于高分子树脂粉末的熔点，不会出现因为熔融导致内部发泡结构被破坏的问题，同时在激光烧结过程中，表面的第二高分子树脂使发泡粉末熔接在一起，避免烧结温度过高使得第一高分子树脂中的气泡随激光照射而跑出，从而得到高倍率发泡制品。本发明制备工艺简单，产品重复性高，适宜工业化生产。

技术领域

本发明涉及高分子材料加工领域，具体涉及一种3D打印发泡制品及其制备工艺。

背景技术

3D打印技术又称增材技术，它是使用三维数据为基础，通过材料堆积的方式制造零件或实物的制备工艺。相比于传统的“减材制造法”，其材料利用率高，成本低，无需传统的刀具、夹具、机床或任何模具、能快速精准的将三维模型转化为实体，广泛应用在生物组织工程、航空航天、储能、电子与器件、车辆制造业、工程复合材料等领域。3D打印技术根据制造塑性制备工艺核心的不同主要分为熔融沉积造型技术(FDM法)、光固化立体成型(SLA法)、溶剂浇铸成型(SC-3DP法)和选择性激光烧结成型技术(SLS法)。

市场上应用于3D打印的高分子材料中80％以上为硬质材料，这限制了其在可穿戴设备、医用传感器、鞋底等产业的应用。将发泡材料与3D打印相结合，可制备出柔性轻量化材料。目前，常用的方法是先用3D打印塑形，再进行发泡。比如中国专利文献CN106493968A公开了一种3D打印相结合生产发泡制品的方法和装置。该方法是先根据产品需要打印出三维模型，再将此三维模型在超临界渗透单元内渗透，后在发泡箱内水蒸气发泡，得到发泡制品，但是这样最终得到发泡制品外观粗糙，并不能充分利用3D打印的优点。中国专利文献CN110193931A公开了一种3D打印高性能泡沫鞋中底的方法。该方法是先将鞋用热塑性弹性体树脂颗粒在超临界气体中浸渍后慢速泄压，再将材料使用熔融沉积成型方法打印并发泡，得到3D打印的泡沫鞋中底。该方法制备出的发泡产品发泡倍率小，挤出参数不易控制，材料熔融挤出后发泡，泡孔不可控，发泡制品尺寸精度低。

发明内容

为此，本发明的所要解决的技术问题是克服现有热塑性弹性体利用3D打印技术制备发泡制品时，发泡制品精度低，发泡倍率小的缺点，提供一种3D打印发泡制品及其制备工艺。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案如下：

本发明提供一种3D打印发泡制品的制备工艺，包括如下步骤：

S1：将第一高分子树脂与第二高分子树脂粉末混合，得到待发泡粉末；

S2：使所述待发泡粉末在超临界流体中进行超临界发泡，得到第二高分子树脂包裹第一高分子树脂的发泡粉末；

S3：对所述发泡粉末进行选择性激光烧结，制得发泡制品。

进一步地，所述第一高分子树脂的分子量为10-50万，硬度为50-95A，熔点110-200℃，粒径20-70μm。

所述的第二高分子树脂的分子量为3-40万，硬度为40-90A，熔点90-180℃，粒径10-20μm。

优选地，所述第一高分子树脂与所述第二高分子树脂为同一类高分子树脂材料，所述第一高分子树脂的熔点大于所述第二高分子树脂。。

所述高分子树脂材料为聚乳酸、聚丙烯、聚乙烯、聚偏氟乙烯、聚烯烃弹性体、聚酰胺、热塑性聚氨酯、聚酰胺弹性体和聚酯弹性体中的一种。

优选地，所述第一高分子树脂粉末和第二高分子粉末的质量比为(4-49):1；

所述混合的转速为400-1000r/min，混合时间90-180min。