[发明专利]一种选择性激光烧结用导电聚丙烯粉末及其制备方法

说明书

本发明提供了一种选择性激光烧结用导电聚丙烯粉末及其制备方法，该聚丙烯粉末包括聚丙烯、弹性体、导电剂、染料黑、抗氧剂、相容剂等，所述聚丙烯粉末粒径分布窄，球形度高，流动性好，经选择性激光打印不会发生翘曲变形，本发明的聚丙烯粉末对激光能量的吸收率高，制件截面孔隙少，导电率也大大增强。另外，本发明的相容剂，可以很好地改善导电剂、染料黑和聚丙烯之间的相容性，使得导电剂，染料黑和聚丙烯在激光烧结后能够很紧密地结合在一起，从而更好地发挥各自作用，确保制件紧实，力学性能和导电能力增强。本发明所述制备方法工艺简单，能够实现粉末的有效制备和充分混合，工艺条件和设备条件要求低，能够实现大规模的推广生产。

技术领域

本发明涉及聚合物材料科学领域，具体的涉及一种选择性激光烧结用导电聚丙烯粉末及其制备方法。

背景技术

3D打印技术是是一种以数字模型文件为基础，运用粉末状金属或塑料等可粘合材料，通过逐层打印的方式来构造物体的技术。相比于传统减材工艺，3D打印技术是一种增材制造技术，可以在无其他工具辅助情形下快速制造出复杂形状的三维实体零件，特别是在多重镂空结构零件的一体成型制造上具有无与伦比的优势。基于原材料形态和制造方式，3D打印技术划分为熔融沉积成型、选择性激光烧结、立体光固化成型等多项具体工艺。

选择性激光烧结(SLS)是计算机根据三维立体文件操控激光选择性地熔融烧结粉末，分层制造层层叠加获得相应的三维实体零件。相比与其他3D打印工艺，SLS最突出的特点是材料利用率高和无需额外支撑结构，能够制造出精确的零部件并可以直接使用，因此特别适合于新产品的开发。现阶段，SLS成型使用的聚合物粉末主要是聚酰胺12，约占到整个SLS用聚合物粉末用量的95％，更多种类的聚合物粉末材料亟待开发。

为获得良好的成型效果，SLS工艺对粉末材料外观有严格的要求。为保证良好的铺粉效果和较高的成型精度，SLS要求PP粉末的粒径在10～100μm，形貌为表面光滑的球形以提高流动性。

聚丙烯(PP)具有密度小、强度高、化学性质稳定以及价格低廉等优点，但熔融收缩形变大、制件成型精度差，SLS法加工时，采用聚丙烯粉末材料加工的零部件容易出现脆性高，韧性低，易破损等问题，因此限制了其应用。

近年来，随着电子电器行业发展，更加复杂结构的电子电器开发出来，对于导电聚丙烯材料的应用提出了更高的要求。SLS成型的聚丙烯粉末可有力支持复杂导电结构的设计制造，在产品初期设计和实际使用中均可以应用。但需要指出的是，SLS成型过程中，粉末堆积的孔隙不可避免的会残留下来，一方面会对制件的力学性能产生很大影响，特别是断裂伸长率有大幅下降；另一方面材料导电率受孔隙影响而大幅下降，无法满足实际应用需求。因此，亟需寻求一种新的聚丙烯粉末材料，使其在SLS打印过程中不会发生翘曲变形、导电性好、力学性能优异。

发明内容

针对现有技术的缺陷和不足，本发明提供了一种选择性激光烧结用导电聚丙烯粉末及其制备方法。本发明提供的PP粉末具有合适的粒径和堆密度，SLS打印过程中不会发生翘曲变形，制件成型精度高，导电剂和染料复合使得粉末能够更大程度吸收激光能量，提高熔体流动性进而填补粉末堆积时产生的孔隙，制件截面紧密无孔洞，力学性能和导电性能大幅提升，本发明的发明人发现所述PP粉末尤其适用于选择性激光烧结来制备各种模塑品。

一种选择性激光烧结用导电聚丙烯粉末，由包括以下质量份的原料制备而成：

聚丙烯100份；

弹性体10-50份；

导电剂10-100份；

染料黑1-10份；

抗氧剂0.1-3份；

相容剂0.1-10份；

流动助剂0.1-10份；

其他助剂0.1-7份。