[发明专利]一种聚合物材料及其制备方法、聚合物制件的制造方法

说明书

一种聚合物材料及其制备方法、聚合物制件的制造方法，聚合物材料的制备方法包括：将第一聚合物粉末、光纤激光吸收剂和偶联剂加入到第一容器中进行第一次高速搅拌，制得聚合物半成品粉末；将聚合物半成品粉末、流动助剂，无机填料和聚合物粉末加入第二容器中，进行第二次高速搅拌制得聚合物材料。本发明使得其能够让光纤激光吸收剂更均匀地分布在聚合物表面，从而使聚合物材料不仅能够高效吸收并传递光纤激光能量，同时使聚合物具有更好的流动性；而且，本发明所采用的光纤激光吸收剂自身的分解点更高，稳定性更好，令聚合物在激光烧结的过程中不产生烟尘，上下烧结一致性较强且更为环保。

技术领域

本发明属于增材制造技术领域，具体涉及一种聚合物材料及其制备方法、聚合物制件的制造方法。

背景技术

增材制造是一种利用三维模型数据通过层层堆积的方式制造物体的技术，由于具有小批量生产周期短，生产无多余尾料及生产灵活性高等独特优势，近年来受到制造业越来越多的关注。其中选择性激光烧结技术（SLS）具有制造工艺简单，无需支撑结构，材料利用率极高等独特优势，成为了发展最快，且具备工业化生产能力的增材制造技术之一。

聚合物工件作为SLS烧结技术的重要材料，受到了业内的广泛关注。众所周知，目前已有上万种聚合物成功商用于传统加工行业，而适用于激光烧结的聚合物却不足三十种。其根本原因在于主流的SLS设备均通过CO₂激光器对聚合物进行烧结熔融，仅含有特定官能团结构的材料才能够吸收10600nm波长的CO₂激光器能量。此外，CO₂激光器的造价较高，且成本随输出功率的增加指数增加，导致大多数熔点及结晶度高的工程材料无法应用于SLS。因此，成本更低，能量输出更高，打印效果更精细的光纤激光器被认为是根本解决以上问题的最佳方案。可由于光纤激光器的波长为1060nm，几乎所有的聚合物都无法吸收该波长下的能量，导致采用包括光纤激光器的选择性激光烧结设备制备聚合物工件面临着巨大的挑战。

目前的选择性激光烧结设备，主要是向材料中加入能够吸收对应光纤波长的吸收剂来实现对激光能量的吸收以及传导进而烧结。虽然在激光打标，激光焊接等传统领域中已报道了多种能够吸收光纤激光能量的吸收剂。但由于选择性激光烧结领域中对材料的流动性，分散效果以及传热效果有更高的要求。因此，市面上所有的选择性激光烧结用聚合物材料均选用炭黑作为光纤激光吸收剂，其原因在于炭黑不仅具有光纤激光能量吸收率好热导效果优异和成本低的特点，更具有有增强及助流的作用。然而炭黑具有热导率高，成本低，光纤能量吸收率好，有增强及助流作用的优点，但却存在两点根本性的不足：其一，炭黑具有极强的染色能力，即使微量炭黑的加入也会让成品工件的颜色呈现黑色或深灰色，从而仅能适用于对颜色无要求的小众终端客户。其二，由于炭黑的分解点相对较低，从而在光纤激光器输出功率较高时会产生大量的烟尘，这不仅污染了平光镜导致上下层工件性能不一致，更违背了增材技术绿色制造的初衷。

发明内容

针对现有技术存在的上述技术问题，本发明提供了一种能够让光纤激光吸收剂更均匀地分布在聚合物表面，从而使聚合物材料不仅能够高效吸收并传递光纤激光能量，同时能够使聚合物具有更好的流动性的聚合物材料及其制备方法、聚合物制件的制造方法。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种聚合物材料的制备方法，包括以下步骤：

步骤一、将第一聚合物粉末、光纤激光吸收剂和偶联剂加入到第一容器中进行第一次高速搅拌，制得聚合物半成品粉末；

步骤二、将所述聚合物半成品粉末、流动助剂，无机填料和第二聚合物粉末加入第二容器中，进行第二次高速搅拌制得聚合物材料；其中，

所述第一聚合物粉末、光纤激光吸收剂、偶联剂、流动助剂、无机填料和第二聚合物粉末的重量比为50：0.01~5：0.1~3：0.1～3：0~50：50，且所述第一聚合物粉末和第二聚合物粉末相同。