[发明专利]一种SLS打印用TPU粉体的硬度调节剂及其制备方法

说明书

本发明涉及一种SLS打印用TPU粉体的硬度调节剂及其制备方法，本发明制备的硬度调节剂首先将4，4'‑二苯基甲烷二异氰酸酯吸附在二氧化硅微球表面上，再加入聚乙二醇和辛酸亚锡在二氧化硅表面形成包膜，进一步加入扩链剂氢醌‑双(β‑羟乙基)醚反应，最终在二氧化硅微球表面形成完整的聚氨酯微胶囊层，TPU微胶囊层可在SLS加工时吸收激光能量熔融后与SLS打印用TPU粉体材料熔接成整体，界面更加牢固，同时TPU微胶囊层可与SLS打印用TPU粉体材料掺混更加均匀，使得SLS打印成型的样件物性更加均一。

技术领域

本发明属于高分子材料技术领域，具体涉及一种SLS打印用TPU粉体的硬度调节剂及其制备方法。

背景技术

选择性激光烧结(SLS)作为3D打印行业主流工艺之一，利用红外激光器作能源，完成将离散粉末层层烧结为完整实体的工作。SLS工艺是针对粉末材料加工应用最多的工艺之一，SLS工艺可以高效地生产复杂样件并保留样件优异的机械性能。热塑性聚氨酯弹性体(TPU)是一种性能介于橡胶和塑料中间的高分子材料，具有优异的抗拉和压缩性能，近年来被广泛的应用于定制化鞋底等高端产品。

SLS技术生产定制化鞋底类等，需要具有较好抗压缩产品的独特优势是可以通过设计合理的三维拓扑结构，在保障产品具有良好支撑的前提下重量尽可能的轻。不仅要求对拓扑结构进行合理优化，对SLS打印用TPU粉体的性能也提出了新要求。但目前SLS打印用TPU粉体可选种类少，尤其是不同硬度的SLS打印用TPU粉体较少，无法满足一些高性能拓扑结构或SLS梯度打印时，对不同硬度SLS打印用TPU粉体的需求。

聚氨酯通常是由长链段原料与短链段原料聚合而成，属于一种嵌段聚合物。一般长链段的二元醇构成其软段，硬段则是由多异氰酸酯和扩链剂够成。由于酯基的内聚能高于醚基，聚酯型聚氨酯的强度高于聚醚型，因此，选择醚型多元醇或增大多元醇比例是一种常见改变聚氨酯硬度的手段。CN106750133B公开了一种低硬度聚氨酯胶辊料及其制备方法，以重量份数计，原料组成如下：聚酯多元醇77.6-85份；固化剂3-4.6份；填料0-1份；甲苯二异氰酸酯11.9-17.8份。本发明操作方便，胶辊次品率低，易于工业化生产。固化剂体系中不使用催化剂，催化剂残留，不采用加入增塑剂的方式降低硬度，环保型好，使用寿命长。并且能够选用生物基乙二醇、丙二醇、丁二醇作为制备聚酯多元醇的原料，降低碳残留，保护环境，所得胶辊耐磨性好，使用寿命长。

除改变软硬段比例外，向混合体系中添加增塑剂也是改变聚氨酯材料硬度的常用手段之一。CN 105907353 B公开了一种聚氨酯灌封胶及其制备方法、应用。所述聚氨酯灌封胶由组分A和组分B组成；其中，所述组分A由如下重量份的组分制得：聚合物多元醇90-100份、复合型抗黄变剂0.1-1份、催化剂0.1-2份、消泡剂0.1-1份、偶联剂0.1-5份、增塑剂0-10份；所述组分B由如下重量份的组分制得：多异氰酸酯30-40份、增塑剂60-70份。所述灌封胶可适用于手工活自动化浇注，常温下固化时间短，固化后具有透明、气泡少、绝缘性好、与金属粘接力好等优点。

上述的方法虽然可以实现改变聚氨酯材料的目的，但是应用在SLS打印领域存在一定的局限。利用增塑剂改变硬度制备的TPU粉体在进行SLS打印时易造成增塑剂迁出，导致成品硬度与预设不符，迁出的增塑剂还会造成环境污染，利用改变软硬链段种类和比例的方法存在无法实现SLS打印用TPU粉体的硬度在一个较宽范围内可调整的问题，无法满足一些高性能拓扑结构或SLS梯度打印时对不同硬度SLS打印用TPU粉体的需求。

鉴于以上原因，特提出本发明。

发明内容

为了解决现有技术存在的以上问题，本发明提供了一种SLS打印用TPU粉体的硬度调节剂及其制备方法，本发明的硬度调节剂熔融后与SLS打印用TPU粉体材料熔接成整体，界面更加牢固，混合更加均匀，使得SLS打印成型的样件物性更加均一。