本发明专利技术公开了一种3D打印用聚酰亚胺粉末复合材料，其中包括粉末材料和胶黏剂，所述粉末材料为聚酰亚胺模塑粉按重量份计100份、热稳定剂0.5～1份，补强剂5～10份；所述胶黏剂按重量份计包括60～80份主体粘料、5～20份颜料、5～20份填料、2～10份增韧剂、0.5～1.5份流平剂、1～10份颜填料分散润湿剂。在使用时，按重量份计，1份粉末材料与0.l～0.5份胶黏剂配合使用。本发明专利技术拓宽了现有3D打印材料的可选范围，利用高性能聚酰亚胺模塑粉作为3D打印的粉末材料层，向粉末材料层喷射液体胶黏剂，通过层层粘接成形制件。向胶黏剂中加入颜料，可制作出全彩的原型件，彩色模型可传递更多有用信息。采用粉末-胶黏剂3D打印工艺制备的聚酰亚胺制件具有优异的耐高温性能和较高的机械强度。
【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术公开了一种3D打印用聚酰亚胺粉末复合材料，其中包括粉末材料和胶黏剂，所述粉末材料为聚酰亚胺模塑粉按重量份计100份、热稳定剂0.5～1份，补强剂5～10份；所述胶黏剂按重量份计包括60～80份主体粘料、5～20份颜料、5～20份填料、2～10份增韧剂、0.5～1.5份流平剂、1～10份颜填料分散润湿剂。在使用时，按重量份计，1份粉末材料与0.l～0.5份胶黏剂配合使用。本专利技术拓宽了现有3D打印材料的可选范围，利用高性能聚酰亚胺模塑粉作为3D打印的粉末材料层，向粉末材料层喷射液体胶黏剂，通过层层粘接成形制件。向胶黏剂中加入颜料，可制作出全彩的原型件，彩色模型可传递更多有用信息。采用粉末-胶黏剂3D打印工艺制备的聚酰亚胺制件具有优异的耐高温性能和较高的机械强度。【专利说明】一种适合3D打印的高性能聚酰亚胺模塑粉材料及其3D打印成型方法
本专利技术涉及3D打印成型材料领域，具体涉及一种适合3D打印的高性能聚酰亚胺模塑粉材料及其3D打印成型方法。
技术介绍
快速成形技术是一种用计算机建立物体的三维模型，并以此为依托直接成形的技术，是生物工程、材料成型加工、自动化控制、计算机建模等多个学科的交叉。与传统成形技术相比，显著地缩短了新产品的研发周期，降低了研发成本。快速成形方法分为很多种，如激光烧结、激光熔化、熔融沉积、3D打印、三维光固化成形等。快速成形技术的基本工作原理是建模、堆积和快速成形，首先把物体的物理形状通过造型软件或三维扫描仪转化为三维数字立体模型，然后利用上述方法将材料逐层堆积，经过适当的后处理固化，得到需要的成形部件，快速成形技术已经在发达国 家得到了广泛应用。3D打印技术是快速成形技术中的一种，其工作原理类似于喷墨打印，即响应计算机的数字信号，使喷嘴工作腔内的熔融态材料或粘结剂在瞬间形成液滴，并以一定的速度从喷嘴挤压出来，喷射到支撑模型上，形成轮廓的形状，薄层固化后继续逐层喷射堆积，得到精度高的成形部件。3D打印技术不需要昂贵的激光设备，因此设备价格便宜，运行和维护成本很低，而且，3D打印技术还有操作简单、成形速度快、成形过程无污染的特点。根据喷射的成形材料不同，3D打印技术可分为胶黏剂-粉末3D打印、光固化树脂3D打印和熔融3D打印三种工艺。胶黏剂-粉末3D打印是在向粉末材料层喷射液体胶黏剂，逐层粘接成形；光固化树脂3D打印使用液态光敏树脂进行喷涂，用紫外光进行固化成形。熔融3D打印将高分子材料传送到高温热源熔融，再连续挤出熔融态高分子，逐层堆积出成型件，后处理工艺简单，3DSyStemS公司已经开发出了喷射热塑性塑料的3D打印机。可用于3D打印的聚合物材料目前种类较少，已报道的主要有丙烯睛-丁二烯-苯乙烯三元共聚物(ABS)和聚乳酸(PLA)，其中ABS树脂具有以弹性体为主链的接枝共聚物和以树脂为主链的接枝共聚物的两相不均匀系结构，使其兼有丙烯腈的高度化学稳定性、耐油性和表面硬度，丁二烯的韧性和耐寒性，苯乙烯的良好介电性、光泽和加工性等综合性能。但是其强度不高，且随着分子量增加，加工性能下降。而PLA力学性能差，易发生脆性断裂，限制了其加工性能。所以，开发新型的3D打印用功能化聚合物材料对弥补制约3D打印领域的快速发展的短板具有重要意义。聚酰亚胺(p0lyimide，PI)是主链上含有酰亚胺环的具有优良耐热性、耐化学稳定性、力学性能和电性能的一类高分子材料，不仅可以在传统的航空、航天及国防科技工业中用作结构性树脂基复合材料和特种材料、在电子工业中用作绝缘材料、在一些通用技术中用做吸热及吸声材料、结构粘接剂和保护涂层，而且逐步开始在集成电路、液晶显示、发光器件、燃料电池、光纤通讯、气体分离等高科技领域中得到广泛的应用。虽然标准型PI在工业上得到了广泛的应用，但目前在一些高
中的应用，如3D打印领域，却由于其特殊的分子结构而受到了很大的限制，主要表现在加工较为困难。标准型PI由于其刚性或半刚性的骨架结构，因此是不溶不熔的，在实际应用中只能以其前体，即聚酰胺酸或聚酰胺酸酯等形式使用，生产工艺较为复杂。而且在固化过程中，其前体溶液会释放出小分子水或醇，如果控制不好，则薄膜制品中会存在“针孔”结构，产生微观结构缺陷，从而影响逐层堆积的3D打印成形件的性能。
技术实现思路
本专利技术 的目的是针对3D打印用高分子种类少，制品强度低，不耐高温的缺点，采用高性能聚酰亚胺模塑粉作为3D打印的原料，拓宽了 3D打印用材料的范围，同时，选用合适胶黏剂作为粘接溶液，并加入与制件性能要求相匹配的颜填料、增韧剂、流平剂、分散润湿助剂，用此方法打印出来的实体制件机械强度较高、粘结性强、韧性好且耐高温，同时可以满足3D彩色打印要求。本专利技术的上述目的是通过如下技术方案实现的:一种聚酰亚胺粉体3D打印材料，包括粉末材料和胶黏剂，其中粉末材料和胶黏剂的比例为I重量份粉末材料:0.1~0.5重量份胶黏剂；所述粉末材料包含如下组分:100重量份聚酰亚胺模塑粉、0.5~I重量份热稳定剂、5~10重量份补强剂；所述胶黏剂包括如下组分:60~80重量份主体粘料、5~20重量份颜料、5~20重量份填料、2~10重量份增韧剂、0.5~1.5重量份流平剂和I~10重量份颜填料分散润湿剂。在本专利技术中，所述聚酰亚胺为芳香型聚酰亚胺、脂肪型聚酰亚胺；所述芳香型聚酰亚胺主链上含有亚胺环和芳香环，具有阶梯型的结构，为均苯酐型聚酰亚胺、醚酐型聚酰亚胺、酮酐型聚酰亚胺和氟酐型聚酰亚胺及对其主链和侧基进行改性的聚酰亚胺；脂肪型聚酰亚胺为PMR型树脂和双马来酰亚胺树脂及对其主链和侧基进行改性的聚酰亚胺。具体而言，本专利技术的聚酰亚胺可以是Vespel聚酰亚胺、Ultem聚酰亚胺、Torlon聚酰胺酰亚胺、UPIMOL聚酰亚胺、Aurum聚酰亚胺。在本专利技术中，所述热稳定剂为复合热稳定剂，选自稳定剂1010、1096、168等中的一种或多种复配。在本专利技术中，所述补强剂为纳米二氧化硅、纳米碳酸钙、碳纳米管、石墨、石墨烯、富勒烯等有机无机添加材料中的一种或多种，优选纳米二氧化硅和碳纳米管。在本专利技术中，所述主体粘料的主要功能为起粘接作用并赋予胶层较高的硬度、防腐蚀性、柔韧性以及耐冲击强度，在固化时发生化学反应交联，使得3D打印成型的最终产品避免出现脱层的象。所述主体粘料为石膏、淀粉、氧化锆、纤维素酯、聚乙酸乙烯酯、聚乙烯醇、过氯乙烯、聚异丁烯、聚酯、聚醚、聚酰胺、聚丙烯酸酯、α -氰基丙烯酸酯、聚乙烯醇缩醛、乙烯-乙酸乙烯酯共聚物、环氧树脂、酚醛树脂、脲醛树脂、三聚氰-甲醛树脂、有机硅树脂、不饱和聚酯、丙烯酸树脂、酚醛-聚乙烯醇缩醛、酚醛-聚酰胺、酚醛-环氧树脂、环氧-聚酰胺、氯丁橡胶、丁苯橡胶、丁基橡胶、异戊橡胶、聚硫橡胶、聚氨酯橡胶、氯磺化聚乙烯弹性体、硅橡胶、酚醛-丁腈胶、酚醛-氯丁胶、酚醛-聚氨酯胶、环氧-丁腈胶、环氧-聚硫胶中的一种或任意几种混合。在本专利技术中，所述颜料的主要功能为使得制材着色，并赋予制材良好的遮盖力，增加制材质感，改善制材性能，降低整体成本。所述颜料为炭黑、群青、铁蓝、钴蓝、氧化铁棕、氧化铁红、铅铬黄、镉黄、铁黄、天然珠光粉、碱式碳酸铅、氧化钛、钛白、锌钡白、氧化锌、偶氮颜料、酞青颜料、杂环与稠环酮类颜料、氧本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种组合物，包括粉末材料和胶黏剂，所述粉末材料包含100重量份聚酰亚胺模塑粉、0.5～1重量份热稳定剂和5～10重量份补强剂；所述胶黏剂包括60～80重量份主体粘料、5～20重量份颜料、5～20重量份填料、2～10重量份增韧剂、0.5～1.5重量份流平剂和1～10重量份颜填料分散润湿剂。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：李志波，盛力，张树升，夏爽，王小实，林学春，马永梅，孙文华，徐坚，董金勇，李春成，
申请(专利权)人：中国科学院化学研究所，
类型：发明
国别省市：北京;11
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