[发明专利]选择性激光烧结组合物及利用其的三维打印方法

说明书

本发明提供一种选择性激光烧结组合物及利用其的三维打印方法。该选择性激光烧结组合物包含一纳米无机粉末及一热塑性硫化弹性体粉末。该无机粉末的粒径分布D90的值为1nm至950nm。该热塑性硫化弹性体粉末的粒径分布D90的值为40μm至100μm，且其熔融起始温度与结晶起始温度的差值(ΔT)大于或等于10℃。该热塑性硫化弹性体粉末包含一热塑性塑料以及一交联聚合物。该热塑性塑料的熔融起始温度与结晶起始温度的差值(ΔT)大于或等于10℃，以及该热塑性塑料与该交联聚合物的重量比为1:1至1:4。

技术领域

本发明关于一种选择性激光烧结组合物以及一种利用该组合物进行选择性激光烧结三维打印的方法。

背景技术

增材制造(Additive Manufacturing，俗称三维(3D)打印技术)的特点在于不需要模具来制造部件。目前，增材制造方法包括熔融沉积成型(fused deposition modeling，FDM)、立体光刻(stereolithography，SLA)、与选择性激光烧结(selective lasersintering，SLS)。

熔融沉积成型(FDM)具有价格便宜与技术简单等优点，不过受于该项技术本身的限制，普遍存在成型较慢、成型对象尺寸受限、以及精密性差等缺点。立体光刻(SLA)需要液态塑料树脂、光敏聚合物，然后通过紫外(UV)激光固化。SLA被认为是较慢的增材制造方法，因为小型部件可能需要几个小时或甚至几天才能完成。

选择性激光烧结(SLS)通过使用高能量脉冲激光逐层地成型部件。首先，在一腔室中提供材料粉末的薄层，并借助于激光束使其以局部方式熔化。在熔化并随后再固化之后，可将该腔室降低，并施加一层新的粉末层，并重复上述构造过程。因此，可以通过重复施加新层和选择性熔化逐层以生产所需的部件。

选择性激光烧结中特别重要的一个因素是用来进行烧结的材料粉末的可烧结窗口(sintering window)。材料粉末的可烧结窗口应尽可能的宽，以减少激光烧结操作中部件的翘曲。硬质的聚酰胺(PA)与聚醚醚酮(PEEK)为SLS技术较常使用的材料。常见的软质材料有热塑性聚酯弹性体(TPEE)、热塑性聚氨酯(TPU)与热塑性聚酰胺弹性体(TPAE)等弹性体。然而，传统弹性体在熔融加工过程中往往展现较为宽广的熔融温度范围，在冷却时则易由于结晶速度过快，造成材料在冷却结晶的同时仍有部分呈现熔融的状态，进而使SLS工艺的可加工窗口(process window)狭窄，影响材料可烧结性与打印质量。

因此，业界需要一种可用于激光烧结的新颖材料粉末，以提升烧结性与打印质量。

发明内容

根据本发明实施例，本发明提供一种选择性激光烧结组合物。该选择性激光烧结组合物包含一纳米无机粉末及一热塑性硫化弹性体(thermoplastic vulcanizate，TPV)粉末。该无机粉末的粒径分布(particle size distribution)D90的值为1nm至950nm，以及该热塑性硫化弹性体粉末的粒径分布D90的值为40μm至100μm。该热塑性硫化弹性体粉末的熔融起始温度(the onset temperature of melting(TM onset))与结晶起始温度(theonset temperature of crystallization(TC onset))的差值ΔT大于或等于10℃。该热塑性硫化弹性体粉末包含一热塑性塑料以及一交联聚合物(crosslinked polymer)。该热塑性塑料的熔融起始温度与结晶起始温度的差值ΔT大于或等于10℃，以及该热塑性塑料与该交联聚合物的重量比为1:1至1:4。该交联聚合物为一经交联的橡胶、一经交联的热塑性弹性体或其组合。

根据本发明实施例，该纳米无机粉末与热塑性硫化弹性体粉末的重量比可为0.2:99.8至0.8:99.2。

根据本发明实施例，该热塑性硫化弹性体粉末其萧氏A(shore A)硬度可为50A至98A。