用于选择性激光烧结的抗静电聚己内酯树脂粉末及其制备制造技术

技术编号:15422126 阅读:227 留言:0更新日期:2017-05-25 13:45
本发明专利技术提供了一种用于选择性激光烧结的抗静电聚己内酯树脂粉末的制备方法,所述方法包括以下步骤:a)在加热温度下,将聚己内酯树脂溶解于酮类或醚类有机溶剂中,得到聚己内酯树脂溶液;b)将步骤a)得到的聚己内酯树脂溶液降温,使固体沉淀析出;c)在步骤b)得到的固液混合物中加入助剂后混合均匀,干燥即得,其中,助剂包括抗静电剂、抗氧剂和粉末隔离剂。该方法操作简单、易于操作,不仅为选择性激光烧结提供了加工性能优异的烧结原料,也为功能性聚己内酯树脂的加工和应用提供了新的方向。本发明专利技术还进一步提供了根据该方法制备的抗静电聚己内酯树脂粉末以及以其做为烧结粉末原料的选择性激光烧结方法。

【技术实现步骤摘要】
用于选择性激光烧结的抗静电聚己内酯树脂粉末及其制备
本专利技术涉及聚合物加工
,具体涉及一种用于选择性激光烧结的抗静电聚己内酯树脂粉末及其制备方法和在选择性激光烧结方面的应用。
技术介绍
选择性激光烧结(SelectiveLaserSintering,SLS)技术是一种快速成型技术,是目前增材制造技术中应用最广泛且最具市场前景的技术,近年来呈现出快速发展的趋势。SLS技术是由计算机首先对三维实体进行扫描,然后通过高强度激光照射预先在工作台或零部件上铺上的材料粉末选择性地一层接着一层地熔融烧结,进而实现逐层成型的技术。SLS技术具有高度的设计柔性,能够制造出精确的模型和原型,可以成型具有可靠结构的可以直接使用的零部件,并且生产周期短,工艺简单,因此特别适合于新产品的开发。能够用于SLS技术的成型材料种类较为广泛,包括高分子、石蜡、金属、陶瓷以及它们的复合材料。然而,成型材料的性能、性状又是SLS技术烧结成功的一个重要因素,它还直接影响成型件的成型速度、精度,以及物理、化学性能及其综合性能。尽管适用的成型材料种类繁多,但是目前能够直接应用于SLS技术并成功制造出尺寸误差小、表面规整、孔隙率低的模塑品的聚合物粉末原料却鲜少。现有技术中,通常采用粉碎法、如深冷粉碎法来制备SLS用的粉末原料,这不仅需要特定设备,制备得到的粉末原料颗粒表面较粗糙、粒径不够均匀、形状不规则,不利于烧结成型体的形成,并影响成型体的性能。目前市场上适用于SLS技术的聚合物粉末原料匮乏,因此各种聚合物种类相应的固体粉末原料亟待开发。聚己内酯(PCL)是一种可生物降解的树脂材料,具有良好的综合性能。然而,PCL作为一种聚合物,体积电阻较高,在使用过程中往往由于带有静电而影响其加工性能和产品性能,限制其在医疗器械、包装材料等领域的应用。
技术实现思路
针对现有技术的缺陷和不足,本专利技术提供了一种抗静电聚己内酯树脂粉末及其制备方法和应用。根据本专利技术提供的抗静电聚己内酯树脂粉末,具有合适的尺寸大小、合适的堆密度、匀称的颗粒外形以及粒径分布均匀、粉末流动性好,适用于选择性激光烧结来制备各种对可生物降解性有要求的模塑品,尤其是添加了包括抗静电剂、抗氧剂和粉末隔离剂在内的助剂后,可增强产品的抗静电性能,改善其分散性和稳定性。根据本专利技术,首先提供一种用于选择性激光烧结的抗静电聚己内酯树脂粉末的制备方法,所述方法包括以下步骤:a)在加热温度下,将聚己内酯树脂溶解于酮类和/或醚类有机溶剂中,得到聚己内酯树脂溶液;b)将步骤a)得到的聚己内酯树脂溶液降温,使固体沉淀析出;c)在步骤b)得到的固液混合物中加入助剂后混合均匀,除去溶剂并干燥即得;其中,所述助剂包括抗静电剂、抗氧剂和粉末隔离剂。在本专利技术的一个优选的实施方式中,所述酮类和/或醚类有机溶剂为丙酮、丁酮、2-戊酮、3-戊酮、环戊酮、甲基异丙基甲酮、四氢呋喃和二氧六环中的至少一种。在本专利技术的一个更优选的实施方式中,所述酮类和/或醚类有机溶剂为丙酮和/或丁酮。尽管有机溶剂沉淀技术已经被用于分离和提纯生化物质,尤其是蛋白质,或者用于析出制备晶体。但是,目前关于采用有机溶剂沉淀法制备用于选择性激光烧结技术的树脂材料粉末的报道还很少。尤其是尚未用于制备适用于选择性激光烧结的聚己内酯树脂粉末。对于有机溶剂沉淀技术,溶剂种类的选择至关重要。对于特定的高分子材料聚己内酯树脂,本专利技术的专利技术人通过不断地尝试和探索研究,发现使用如上所述的有机溶剂、尤其是丙酮和/或丁酮作为有机溶剂溶解并降温沉淀聚己内酯树脂时,能够获得适于选择性激光烧结的聚己内酯粉末原料。本专利技术的专利技术人进一步通过大量的实验探索发现,当使用如上所述有机溶剂,例如丙酮作为聚己内酯树脂的溶剂时,能够使聚己内酯树脂以球形和/或类球形的性状析出,并且具有10-95μm的粒径,表面圆滑,分散性好,尺寸分布小,特别适用于选择性激光烧结技术。根据本专利技术,优选在步骤a)中,以聚己内酯树脂为100重量份数计,所述有机溶剂为400-1200重量份数,优选为600-1000重量份数,还优选为600-800重量份数。有机溶剂的用量为前述范围内时,能够获得形貌、分散性较好的聚己内酯树脂粉末。根据本专利技术,优选在步骤a)中,将聚己内酯树脂溶液在加热温度保持30-90分钟,所述加热温度为40-100℃,优选为60-80℃。优选地,步骤a)在惰性气体、例如氮气气氛下进行加热。优选地,步骤b)在自生压力下进行。根据本专利技术,优选在步骤b)中,将聚己内酯树脂溶液降温至降温目标温度,并在降温目标温度保持30-90分钟;所述降温目标温度为0-15℃,平均降温速率为0.1℃/min-1℃/min。优选地,在步骤b)中,将聚己内酯树脂溶液降温至一个或多个中间温度,并在所述中间温度保持30-90分钟;所述中间温度介于步骤a)的加热温度和步骤b)的降温目标温度之间,并优选为20-40℃。在本专利技术提供的方法中,聚己内酯树脂溶液的降温过程可以匀速降温,也可以阶段性降温。本专利技术的专利技术人经过大量的实验探索,发现在本专利技术的一些优选的实施方案中,在步骤b)中,将聚己内酯树脂溶液降温至一个或多个中间温度,并在所述中间温度保持30-90分钟;所述中间温度优选为20-40℃,优选为20-30℃。容易理解,所述中间温度是指步骤a)的加热温度和步骤b)的降温目标温度之间的温度。进一步的,当中间温度例如为20-40℃中的任意一个温度时,步骤a)中的温度应该大于该中间温度。例如,在一个具体的实施例中,将聚己内酯树脂溶液从加热温度60℃降至30℃时,在30℃保持温度60分钟;或者直接降至0-15℃。在另一些优选实施方案中,当聚己内酯树脂溶液从加热温度降至20-30℃时,保温30-90分钟,能够获得较好的析出效果。通过本专利技术的加热降温方式,能够保证获得粒径分布均匀的粉末颗粒,因而特别适于选择性激光烧结应用。根据本专利技术,优选所述聚己内酯树脂的熔融指数在190℃,2.16kg载量下测定为20-60g/10min。选择这样的聚己内酯树脂,能够获得更好的选择性激光烧结效果以及烧结产品。根据本专利技术,优选在步骤c)中,以聚己内酯树脂为100重量份数计,所述抗静电剂为0.05-15重量份数,优选为0.25-5重量份。抗静电剂为具有抗静电功能的粉体、粒子或纤维,可赋予聚己内酯树脂粉末表面一定的润滑性,降低摩擦系数,抑制和减少静电荷产生,提高其抗静电性能,同时,还能一定程度上避免聚己内酯树脂粉末颗粒之间发生粘结,兼具粉末隔离剂的作用。尤其其用量在前述范围内,在不降低产品加工强度的前提下,能获得抗静电性能优异且持久的聚己内酯树脂粉末。在一个优选的实施方案中,所述抗静电剂选自炭黑、石墨、石墨烯、碳纳米管以及导电金属粉末/纤维及金属氧化物中的至少一种。优选地,所述抗静电剂选自炭黑、石墨、石墨烯和碳纳米管中的至少一种。其中,所述抗静电剂为炭黑时,以聚己内酯树脂为100重量份数计,所述炭黑优选为1-5重量份数;所述抗静电剂为碳纳米管时,以聚己内酯树脂为100重量份数计,所述碳纳米管优选为0.5-3重量份数。更优选地,所述炭黑选自乙炔炭黑、超导炭黑和特导炭黑中的至少一种;所述石墨选自天然石墨和可膨胀石墨中的至少一种;所述碳纳米管选自单壁碳纳米管和本文档来自技高网
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用于选择性激光烧结的抗静电聚己内酯树脂粉末及其制备

【技术保护点】
一种用于选择性激光烧结的抗静电聚己内酯树脂粉末的制备方法,所述方法包括以下步骤:a)在加热温度下,将聚己内酯树脂溶解于酮类和/或醚类有机溶剂中,得到聚己内酯树脂溶液;b)将步骤a)得到的聚己内酯树脂溶液降温,使固体沉淀析出;c)在步骤b)得到的固液混合物中加入助剂后混合均匀,除去溶剂并干燥即得;其中,所述助剂包括抗静电剂、抗氧剂和粉末隔离剂。

【技术特征摘要】
1.一种用于选择性激光烧结的抗静电聚己内酯树脂粉末的制备方法,所述方法包括以下步骤:a)在加热温度下,将聚己内酯树脂溶解于酮类和/或醚类有机溶剂中,得到聚己内酯树脂溶液;b)将步骤a)得到的聚己内酯树脂溶液降温,使固体沉淀析出;c)在步骤b)得到的固液混合物中加入助剂后混合均匀,除去溶剂并干燥即得;其中,所述助剂包括抗静电剂、抗氧剂和粉末隔离剂。2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,在步骤a)中,以聚己内酯树脂为100重量份数计,所述有机溶剂为400-1200重量份数,优选为600-800重量份数。3.根据权利要求1或2所述的方法,其特征在于,在步骤a)中,将聚己内酯树脂溶液在加热温度保持30-90分钟,所述加热温度为40-100℃,优选为60-80℃。4.根据权利要求1-3中任一项所述的方法,其特征在于,在步骤b)中,将聚己内酯树脂溶液降温至降温目标温度,并在降温目标温度保持30-90分钟;所述降温目标温度为0-15℃,平均降温速率为0.1℃/min-1℃/min。5.根据权利要求1-4中任一项所述的方法,其特征在于,在步骤b)中,将聚己内酯树脂溶液降温至一个或多个中间温度,并在所述中间温度保持30-90分钟;所述中间温度介于步骤a)的加热温度和步骤b)的降温目标温度之间,并优选为20-40℃。6.根据权利要求1-5中任一项所述的方法,其特征在于,所述聚己内酯树脂的熔融指数在190℃、2.16kg载量下测定为20-60g/10min。7.根据权利要求1-6中任一项所述的方法,其特征在于,以聚己内酯树脂为100重量份数计,所述抗静电剂为0.05-15重量份数,优选为0.25...

【专利技术属性】
技术研发人员:初立秋刘建叶张师军权慧徐萌徐耀辉张琦杨庆泉白弈青侴白舸
申请(专利权)人:中国石油化工股份有限公司中国石油化工股份有限公司北京化工研究院
类型:发明
国别省市:北京,11

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