[发明专利]一种抗收缩翘曲的ASA 3D打印材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种抗收缩翘曲的ASA 3D打印材料，以ASA树脂为原料，并添加有HIPS、有机化蒙脱土、相容剂、热稳定剂、抗氧剂和润滑剂，本发明制备的3D打印材料具有优异的抗收缩翘曲性能、机械性能和耐候性能，特别适用工程领域的3D打印。此外，本发明还公开了上述3D打印材料的制备方法，制得的ASA 3D打印材料收缩翘曲率低。

技术领域

本发明属于高分子材料技术领域，特别是涉及一种抗收缩翘曲的ASA 3D打印材料及其制备方法。

背景技术

3D打印技术是一种通过计算机切片软件将三维模型转化为数字代码，再控制3D打印机执行数字代码，最后运用高分子材料或金属材料等可黏合材料进行逐层打印，该技术已广泛应用于工业设计、航空航天和教育教学等领域。

ASA树脂是由丙烯腈、苯乙烯和丙烯酸酯组成的一种高分子材料。该材料不仅拥有良好的加工性能，同时还具备出色的耐候性能，特别是在户外用品领域的使用十分广泛。但是，该材料在3D打印技术成型过程中，由于3D打印机开放式成型和喷嘴的持续高温加热，容易导致材料产生收缩翘曲现象，且释放出刺激性有机挥发物，严重影响制件的成型精度和操作者的身心健康。

高抗冲聚苯乙烯(HIPS)树脂不仅尺寸稳定性好，而且还具有优异的冲击强度和刚性，有利于降低材料的收缩率。有机化蒙脱土一方面由于其较大的层间距结构，容易使分子链进入内部形成插层结构，大大降低分子链分解的可能性，有效减少刺激气体产生；另一方面，其无机属性赋予材料更好的热稳定性，使材料的尺寸收缩率进一步降低，进而提高材料的成型精度。

有鉴于此，本案发明人力求将HIPS、有机化蒙脱石等应用于3D打印上以提高3D打印材料的性能。

发明内容

本发明的目的在于提供一种抗收缩翘曲的ASA 3D打印材料及其制备方法。

为了达成上述目的，本发明的技术方案是：

一种抗收缩翘曲的ASA 3D打印材料，按重量百分比计，包括ASA树脂60～80％、HIPS树脂10～25％、有机化蒙脱土2～8％、相容剂2～6％、热稳定剂0.5～2％、抗氧剂0.5～2％和润滑剂0.5～2％，各组分之和为100％。

进一步地，所述有机化蒙脱土的层间距大于或等于2nm。

进一步地，所述相容剂包括丙烯腈-丁二烯-苯乙烯接枝马来酸酐、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯接枝甲基丙烯酸缩水甘油酯、苯乙烯接枝马来酸酐和苯乙烯-甲基丙烯酸缩水甘油酯中的至少一种。

进一步地，所述热稳定剂包括硬脂酸锌、硬脂酸钙和硬脂酸镁中的至少一种。

进一步地，所述抗氧剂包括抗氧剂168、抗氧剂1010和抗氧剂CA中的至少一种。

进一步地，所述润滑剂包括液体石蜡、硬脂酸和聚乙烯蜡中的至少一种。

采用上述技术方案后，本发明一种抗收缩翘曲的ASA 3D打印材料，具有以下有益效果：

(1)收缩翘曲率低。通过添加HIPS和有机化蒙脱土，协同抑制ASA分子链在冷却过程中产生的内应力，减少分子链蠕动，从而提高材料的热稳定性，使材料热膨胀系数保持在较低水平(热膨胀系数不高于3.6×10^-5℃，基本维持在2.7×10^-5℃～3.6×10^-5℃之间)。

(2)机械性能优。通过添加相容剂和有机化蒙脱土，有效解决ASA与HIPS两种树脂界面相容问题，降低两者间表面张力，协同提高材料的冲击强度、拉伸强度和弯曲强度，使材料保持较高的机械性能。

(3)无明显刺激气味。通过添加有机化蒙脱土，利用其较大的层间距结构，使ASA和HIPS分子链嵌入到层间，降低由热作用引发的链分解反应，进而解决成型中存在刺激性气味问题。