一种3D打印改性聚醚酮树脂材料及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种3D打印改性聚醚酮树脂材料，其原料的重量份组成如下：聚醚酮树脂65-85份，扩链剂0.1-0.5份，封端剂0.5-1份，交联剂0.1-0.7份，低分子量聚合物3-15份，增韧剂5-10份，补强剂2-5份，润滑剂3-5份，热稳定剂0.1-0.7份。本发明专利技术是利用简单的混料、挤出工艺技术对聚醚酮树脂进行改性处理，经过改性的聚醚酮树脂的加工温度有大幅降低，成型器件的熔融温度并未有明显的降低，韧性有所增强使得聚醚酮树脂在3D打印领域有更广阔的应用前景。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术公开了一种3D打印改性聚醚酮树脂材料，其原料的重量份组成如下：聚醚酮树脂65-85份，扩链剂0.1-0.5份，封端剂0.5-1份，交联剂0.1-0.7份，低分子量聚合物3-15份，增韧剂5-10份，补强剂2-5份，润滑剂3-5份，热稳定剂0.1-0.7份。本专利技术是利用简单的混料、挤出工艺技术对聚醚酮树脂进行改性处理，经过改性的聚醚酮树脂的加工温度有大幅降低，成型器件的熔融温度并未有明显的降低，韧性有所增强使得聚醚酮树脂在3D打印领域有更广阔的应用前景。【专利说明】一种3D打印改性聚醚酮树脂材料及其制备方法
本专利技术涉及一种3D打印材料及其制备方法，具体涉及一种适合3D打印的改性聚醚酮树脂材料及其制备方法。
技术介绍
3D打印技术又称增材制造技术，实际上是快速成型领域的一种新兴技术，它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。基本原理是叠层制造，逐层增加材料来生成三维实体的技术。目前，3D打印技术主要被应用于产品原型、模具制造以及艺术创作、珠宝制作等领域，替代这些传统依赖的精细加工工艺。另外，3D打印技术逐渐应用于医学、生物工程、建筑、服装、航空等领域，为创新开拓了广阔的空间。3D打印的技术主要包括SLA、FDM、SLS、L0M等工艺。熔融挤压堆积成型技术(FDM)是3D打印技术中常用的一种技术工艺，原理是利用热塑性聚合物材料在熔融状态下，从喷头处挤压出来，凝固形成轮廓形状的薄层，再一层层叠加最终形成产品。应用于FDM工艺的材料基本上是聚合物，成型材料一般为ABS、石蜡、尼龙、聚碳酸酯(PC)或聚苯砜(PPSF)等。3D打印材料种类繁多，有各种分类方式，可按物理状态、化学性能、材料成型方法等角度分类，常用的快速成型材料如表1所示。根据成型过程中使用的材料可将三维快速成型打印技术分为 三种:粘接材料、熔融材料和光固化三维快速成型打印材料。聚醚酮树脂是较近出现的一种特种工程塑料，由于具有阻燃、耐辐射、耐热等级高，介电性能、冲击性能优异等特点，在航空航天、电子通讯及民用高技术产品等领域有着重要的应用，聚醚酮已成为高分子材料研究领域的一大热点近年来。但是传统的聚醚酮树脂的加工温度高，多是采用高温高压的熔融装置加工成型，因此限制了其应用的广泛性。聚醚酮树脂具有的冷却收缩率小，高的拉伸强度、易着色等优点都符合3D打印技术对聚合物材料的要求；但常用聚醚酮树脂熔融温度高易韧性不好等缺陷，导致传统的聚醚树脂树脂在3D打印技术上的应用范围受到很大的限制，因而，必须通过改性来克服聚醚酮树脂在3D打印材料中的应用缺陷。目前针对聚醚酮树脂作为3D打印材料的技术文献资料还没有。传统聚醚酮树脂的生产方法常用原料4，4’ - 二氟二苯酮、4，4’ - 二羟基二苯酮经缩聚而制得，但是该方法获得的聚醚酮树脂具有高的熔融温度，很难进行近一步的加工成型。目前聚醚酮树脂常用的成型方式热压成型，将原料在150°C干燥的最少3小时或在160°C干燥2小时后在3850C _395°C料筒温度下，压力为120_140MPa，模具温度为185_220°C，保温保压30秒即可成型，虽然该形成方法适合传统的成型工艺，但是由于温度与压力过高不适合3D打印技术。因此，降低成型温度是扩展聚醚酮树脂在3D打印技术方面应用的关键。适合3D打印技术的改性聚醚酮树脂材料必须具备低的成型温度，但是成型件的仍要具有高的耐温性和机械强度。采用传统的生产配方制备的聚醚酮树脂不适合3D成型技术。改变生产配方、改进快速交联固化方式是影响改性效果和最后性能的重要因素。
技术实现思路
针对目前尚无适用于3D打印技术的聚醚酮树脂材料，本专利技术提出了一种适用于3D打印技术的改性聚醚酮树脂材料。为实现上述目的，本专利技术利用混料机，将扩链剂、封端剂、交联剂等改性剂在相互协同的作用下与聚醚酮树脂进行共混、接枝、交联改性，再经过挤出、造粒、拉丝等工艺技术，制得适合3D打印技术的聚醚酮树脂材料。本专利技术提供一种3D打印改性聚醚酮树脂组合物，其原料包括如下重量份的组分:【权利要求】1.一种改性聚醚酮树脂组合物，包括如下重量份的组分: 2.如权利要求1所述的组合物，其中所述的聚醚酮树脂为低分子量的热塑性聚醚酮树月旨，其粘流温度在200-230°C，分子量约为600-1200，优选800-1000。 优选地，所述聚醚酮树脂的用量为70-75重量份。3.如权利要求1或2所述的组合物，所述的扩链剂选自苯二异氰酸酯、4，4’- 二异氰酸基-3，3’ - 二甲基联苯中的一种。优选对苯二异氰酸酯、4，4’ - 二异氰酸基_3，3’ - 二甲基联苯中的一种。所述的扩链剂用量优选为0.2-0.4重量份。 所述的封端剂为烯胺类化合物，优选丙烯胺、丁烯胺中的一种。所述的封端剂用量优选为0.6-0.8重量份。 优选地，所述交联剂选自丙烯酸酯类，优选甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸异丁酯中的一种。所述交联剂的用量优选为0.2-0.6重量份，还可以为0.3-0.5重量份。 优选地，所述低分子量聚合物为聚合度为3-10的聚醚酮树脂、聚丙烯酸酯中的一种。所述低分子量聚合物优选为4-14重量份,更优选4、6、9或14重量份。 优选地，所述增韧剂选自可降解的聚己二酸-丁二醇酯、聚丁二酸-丁二醇酯、聚(己二酸-丁二酸)丁二醇共聚酯中的一种。优选聚(己二酸-丁二酸)丁二醇共聚酯。所述增韧剂的用量优选为4-8重量份,例如3、5或6重量份。 所述的补强剂为纳米二氧化硅、纳米碳酸钙中的一种，优选纳米二氧化硅。所述补强剂的用量优选为3-4重量份。 所述的润滑剂为复合润滑剂，由石墨、硫化钥、硫化锑组成，优选的石墨、硫化钥和硫化锑的重量组成比例为5:1:1。所述润滑剂的用量优选为5重量份。 所述的热稳定剂为复合热稳定剂，由稳定剂1010、1096、168—种或多种复配。所述的热稳定剂用量优选为0.5重量份。4.如权利要求1-3任一项所述的组合物，其特征在于，所述3D打印改性聚醚酮树脂组合物的原料包括70份的热塑性聚醚酮树脂、14份的低分子量聚合物、0.4份的扩链剂、0.6份的封端剂、0.5份的交联剂、4份补强剂、5份增韧剂、5份润滑剂和0.5份稳定剂。优选地，所述3D打印改性聚醚酮树脂组合物的原料包括75份的热塑性聚醚酮树脂、9份的低分子量聚合物、0.4份的扩链剂、0.6份的封端剂、0.5份的交联剂、4份补强剂、5份增韧剂、5份润滑剂和0.5份稳定剂。 更优选地，所述3D打印改性聚醚酮树脂组合物的原料包括80份的热塑性聚醚酮树脂、4份的低分子量聚合物、0.4份的扩链剂、0.6份的封端剂、0.5份的交联剂、4份补强剂、5份增韧剂、5份润滑剂和0.5份稳定剂。5.—种3D打印改性聚醚酮树脂材料，由权利要求1-4任一项所述的组合物制的。6.种权利要求5所述的3D打印改性聚醚酮树脂材料的制备方法，包括如下步骤: 1)按比例将聚醚酮树脂和低分子量聚合物加入混料机，依次加入扩链剂、封端剂，反应之后加入交联剂、补强剂，充分混合后出料； 2)将步骤I)中得到的混合料与增韧剂、润滑剂和稳定剂混合挤出造粒； 4)将步骤 2)中所造粒子干燥后挤出加工成细丝。7.如权利要本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种改性聚醚酮树脂组合物，包括如下重量份的组分：

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：李志波，邹方鑫，符文鑫，张树升，盛力，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