一种聚醚醚酮3D打印材料及其3D打印成型方法技术

本发明专利技术公开了一种聚醚醚酮3D打印材料及其3D打印成型方法：将聚醚醚酮溶于浓硫酸中得到磺化聚醚醚酮；将亚甲基双丙烯酰胺溶于水中得到亚甲基双丙烯酰胺溶液；将磺化聚醚醚酮与亚甲基双丙烯酰胺溶液混合，得到PEEK‑MBA；将PEEK‑MBA进行干燥，然后与聚醚酰亚胺混合，用双螺杆挤出机共混挤出，得到PEEK‑MBA‑PEI共混物；将PEEK‑MBA‑PEI共混物加入到锥形异向双螺杆挤出机中进行挤出成形，得到PEEK‑MBA‑PEI丝材，即为聚醚醚酮3D打印材料。本发明专利技术对聚醚醚酮材料进行改性，使得改性的聚醚醚酮材料可以适用于用作3D打印材料，并提供该种3D打印材料的3D成型方法。

Polyether ether ketone 3D printing material and 3D printing forming method thereof

The invention discloses a polyether ether ketone 3D printing material and a 3D printing molding method: the polyether ether ketone is dissolved in concentrated sulfuric acid to obtain sulfonated polyether ether ketone; the methylene bisacrylamide solution is obtained by dissolving methylene bisacrylamide in water; the sulfonated polyether ether ether ketone is mixed with methylene bisacrylamide solution to obtain PEEK_MBA; PEEK MBA PEI blends were obtained by drying PEEK MBA PEI blends and mixing PEEK MBA PEI with polyether imide and extruding with twin-screw extruder. The invention modifies the polyether ether ketone material so that the modified polyether ether ketone material can be used as a 3D printing material, and provides a 3D forming method of the 3D printing material.

【技术实现步骤摘要】
一种聚醚醚酮3D打印材料及其3D打印成型方法
本专利技术涉及3D打印领域，具体涉及一种聚醚醚酮3D打印材料及其3D打印成型方法。
技术介绍
聚醚醚酮(PEEK)是一种半结晶芳香族热塑性高分子材料，其熔点为334℃，软化点为168℃，拉伸强度为132～148MPa，可用作耐高温结构材料和电绝缘材料。聚醚醚酮PEEK具有刚性和柔性，具有优良的滑动特性，只溶于浓硫酸，具有很高的化学稳定性，自熄性良好。聚醚醚酮与很多有机材料相同，在高温分解时，聚醚醚酮主要产生二氧化碳和一氧化碳，使用英国航行器测试标准BSS7239可以检测到极低浓度的毒气逸散，这种检测过程需要在1立方米的空间内完全燃烧100克样品，然后分析其中所产生的毒气，毒气指数定义为在正常情况下产生的毒气浓度综合与30分钟可以使人致命的计量之比，PEEK450G的毒气指数为0.22，且没有检测到酸性气体。由于聚醚醚酮还具有优越的尺寸稳定特性，环境变化对聚醚醚酮零件的尺寸影响不大，可以满足对尺寸精度要求比较高工况下的使用要求，因此聚醚醚酮材料可以作为精密零部件材料的制造原料。通常的聚醚醚酮零部件的制造方法可以采用注塑、模压等方法，需要准备相应的模具，因而造成模具制造时间长、成本高、难度大等问题。因此需要一种针对聚醚醚酮材料的新型成型方法。3D打印成型技术可以满足上述要求。3D打印成型技术，又名增材制造技术，通常可以分为光固化成型技术、激光烧结制造、熔融沉积造型等几种方法，由于制造过程中与CAD数据结合制备，免除了模具制造等工艺，大大减少了产品的制造周期，并且由于聚醚醚酮的高温流动性好，适宜作为3D打印材料。由于聚醚醚酮材料的熔点高、摩擦系数低，用于3D打印成型的过程中容易造成进料“打滑”、打印料堆叠等问题，因此，需要对聚醚醚酮材料进行改性。但是目前对聚醚醚酮的改性主要存在改性困难、改性材料不易获得、改性方法稀少等问题。中国专利CN201611060206.9公开了一种聚醚醚酮3D打印粉末的球化方法，该球化方法包括：1)将聚醚醚酮(Peek)进行机械研磨以制得第一Peek粉末；2)将第一Peek粉末置于盛有流体的回旋装置中，接着启动回旋装置以使得流体流动冲刷第一Peek粉末，然后过滤取滤饼以制得第二Peek粉末；3)将第二Peek粉末分散于硅烷偶联剂中，接着干燥以制得聚醚醚酮3D打印粉末。该专利解决了聚醚醚酮3D打印粉末材料的球形度问题，但并未对聚醚醚酮材料进行改性。中国专利CN201610069556.5公开了一种玻纤增强聚醚醚酮3D打印耗材及其制备方法，聚醚醚酮3D打印耗材组分由长玻纤(GL)、聚醚醚酮(PEEK)树脂粘度调节剂、PEEK树脂混合构成，聚醚醚酮3D打印耗材的制备方法，包括以下步骤：原料干燥；高速混合，熔融挤出，冷却，牵引和收卷。该专利降低了聚醚醚酮材料的粘度，但是玻璃纤维的熔点为680℃，在350℃～380℃的温度区间与聚醚醚酮共挤时所得材料作为3D打印材料的均匀性差，难以起到增强效果。因此，需要根据聚醚醚酮的自身性质，对聚醚醚酮材料进行改性，使得改性的聚醚醚酮材料可以适用于用作3D打印材料，并提供该种3D打印材料的3D成型方法。
技术实现思路
本专利技术针对上述问题，提供一种聚醚醚酮3D打印材料及其3D打印成型方法。本专利技术解决上述问题所采用的技术方案是：一种聚醚醚酮3D打印材料，制备聚醚醚酮3D打印材料的原料及其重量份包括：聚醚醚酮100份，亚甲基双丙烯酰胺10份～100份，聚醚酰亚胺2份～10份；制备聚醚醚酮3D打印材料的方法，包括以下步骤：步骤I，将所述重量份的聚醚醚酮溶于浓硫酸中得到磺化聚醚醚酮；步骤II，将所述重量份的亚甲基双丙烯酰胺溶于水中得到亚甲基双丙烯酰胺溶液；步骤III，将步骤I得到的磺化聚醚醚酮与步骤II得到的亚甲基双丙烯酰胺溶液混合，得到PEEK-MBA；步骤IV，将步骤III得到的PEEK-MBA进行干燥，然后与所述重量份的聚醚酰亚胺混合，用双螺杆挤出机共混挤出，得到PEEK-MBA-PEI共混物；步骤V，将步骤IV得到的PEEK-MBA-PEI共混物加入到锥形异向双螺杆挤出机中进行挤出成形，得到PEEK-MBA-PEI丝材，即为所述聚醚醚酮3D打印材料。其中，本申请利用聚醚醚酮(PEEK)能溶于浓硫酸的性质，对聚醚醚酮进行磺酸化处理，以便与亚甲基双丙烯酰胺(MBA)结合，形成PEEK-MBA，使得在聚醚醚酮分子链上增加柔性链段，增加聚醚醚酮的柔性，降低聚醚醚酮的熔点，提高聚醚醚酮的摩擦系数，减少聚醚醚酮3D打印过程中的“打滑”现象；并将PEEK-MBA与聚醚酰亚胺(PEI)共混熔融挤出，利用聚醚酰亚胺(PEI)可熔、弹性模量高等特点，制备PEEK-MBA-PEI，不仅可以降低聚醚醚酮材料的熔点，还可以解决3D打印成型过程中打印料堆叠等问题。进一步地，步骤I中，浓硫酸的加入量与聚醚醚酮的比例是1mL～3mL：1g。进一步地，步骤II中，亚甲基双丙烯酰胺溶液的浓度为0.1mol/L～2.0mol/L。进一步地，步骤IV中，干燥为：在120℃～130℃的温度条件下进行干燥30min～90min。进一步地，步骤IV中，共混挤出的工艺参数为：共混温度为380℃～390℃，螺杆转速为300rpm。进一步地，步骤V中，挤出成形的温度为：370℃～380℃。进一步地，步骤V中，PEEK-MBA-PEI丝材的直径为1.5mm。本专利技术的另一专利技术目的，在于提供一种上述聚醚醚酮3D打印材料的3D打印成型方法，具体为：将所述聚醚醚酮3D打印材料在120℃～130℃的温度条件下干燥2h～4h，以2mm/s～10mm/s的进料速度通过3D打印机的入料装置挤出进行熔融沉积造型，打印速度为15mm/s～20mm/s，打印层厚为5mm～20mm，得到聚醚醚酮3D打印产品，经后处理完成3D打印成型。进一步地，挤出温度为：340℃～350℃。进一步地，后处理具体为：将得到的聚醚醚酮3D打印产品在80℃～110℃的条件下进行热处理1h～4h，再经涂油处理，完成3D打印成型。本专利技术的优点是：1.本专利技术利用聚醚醚酮(PEEK)能溶于浓硫酸的性质，对聚醚醚酮进行磺酸化处理，以便与亚甲基双丙烯酰胺(MBA)结合，形成PEEK-MBA，使得在聚醚醚酮分子链上增加柔性链段，增加聚醚醚酮的柔性，降低聚醚醚酮的熔点，提高聚醚醚酮的摩擦系数，减少聚醚醚酮3D打印过程中的“打滑”现象；并将PEEK-MBA与聚醚酰亚胺(PEI)共混熔融挤出，利用聚醚酰亚胺(PEI)可熔、弹性模量高等特点，制备PEEK-MBA-PEI，不仅可以降低聚醚醚酮材料的熔点，还可以解决3D打印成型过程中打印料堆叠等问题；2.本专利技术制备PEEK-MBA-PEI材料的方法简便、易于操作，有利于规模化量产；3.本专利技术聚醚醚酮3D打印材料的3D成型方法，在本申请3D打印过程的挤出温度、打印速度、打印层厚等工艺条件下制得的3D打印产品具有优良的产品形状。具体实施方式以下对本专利技术的实施例进行详细说明，但是本专利技术可以由权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。实施例1一种聚醚醚酮3D打印材料配方：聚醚醚酮1000g，亚甲基双丙烯酰胺100g，聚醚酰亚胺20g制备方法，包括以下步骤：步骤I，将1000g聚醚醚酮溶于10本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种聚醚醚酮3D打印材料，其特征在于，制备所述聚醚醚酮3D打印材料的原料及其重量份包括：聚醚醚酮100份，亚甲基双丙烯酰胺10份～100份，聚醚酰亚胺2份～10份；制备所述聚醚醚酮3D打印材料的方法，包括以下步骤：步骤I，将所述重量份的聚醚醚酮溶于浓硫酸中得到磺化聚醚醚酮；步骤II，将所述重量份的亚甲基双丙烯酰胺溶于水中得到亚甲基双丙烯酰胺溶液；步骤III，将步骤I得到的磺化聚醚醚酮与步骤II得到的亚甲基双丙烯酰胺溶液混合，得到PEEK‑MBA；步骤IV，将步骤III得到的PEEK‑MBA进行干燥，然后与所述重量份的聚醚酰亚胺混合，用双螺杆挤出机共混挤出，得到PEEK‑MBA‑PEI共混物；步骤V，将步骤IV得到的PEEK‑MBA‑PEI共混物加入到锥形异向双螺杆挤出机中进行挤出成形，得到PEEK‑MBA‑PEI丝材，即为所述聚醚醚酮3D打印材料。

【技术特征摘要】
1.一种聚醚醚酮3D打印材料，其特征在于，制备所述聚醚醚酮3D打印材料的原料及其重量份包括：聚醚醚酮100份，亚甲基双丙烯酰胺10份～100份，聚醚酰亚胺2份～10份；制备所述聚醚醚酮3D打印材料的方法，包括以下步骤：步骤I，将所述重量份的聚醚醚酮溶于浓硫酸中得到磺化聚醚醚酮；步骤II，将所述重量份的亚甲基双丙烯酰胺溶于水中得到亚甲基双丙烯酰胺溶液；步骤III，将步骤I得到的磺化聚醚醚酮与步骤II得到的亚甲基双丙烯酰胺溶液混合，得到PEEK-MBA；步骤IV，将步骤III得到的PEEK-MBA进行干燥，然后与所述重量份的聚醚酰亚胺混合，用双螺杆挤出机共混挤出，得到PEEK-MBA-PEI共混物；步骤V，将步骤IV得到的PEEK-MBA-PEI共混物加入到锥形异向双螺杆挤出机中进行挤出成形，得到PEEK-MBA-PEI丝材，即为所述聚醚醚酮3D打印材料。2.根据权利要求1所述的聚醚醚酮3D打印材料，其特征在于，步骤I中，所述浓硫酸的加入量与聚醚醚酮的比例是1mL～3mL：1g。3.根据权利要求1所述的聚醚醚酮3D打印材料，其特征在于，步骤II中，所述亚甲基双丙烯酰胺溶液的浓度为0.1mol/L～2.0mol/L。4.根据权利要求1所述的聚醚醚酮3D打印材料，其特征在于，步骤IV中，所...

【专利技术属性】
技术研发人员：谭小红，
申请(专利权)人：杭州科技职业技术学院，
类型：发明
国别省市：浙江,33