【技术实现步骤摘要】
—种可用于3D打印的具有双-二元粒径分布的丙烯腈-丁二稀-苯乙稀(ABS)粉料及其制备方法
本专利技术涉及高分子
,具体涉及一种用于3D打印的具有双-二元粒径分布的丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(ABS)材料及其制备方法。
技术介绍
丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS)具有较好的力学综合性能,并拥有耐腐蚀、塑性好、成形加工灵活、成本低等优越性。ABS材料在汽车工业、电子电器部件、纺织器具等方面有广泛的应用。但由于受到原料组分、聚合工艺等诸多局限,其在耐热稳定性、耐冲击强度、低温韧性、加工流动性等方面不能满足要求,尤其是在一些高端材料应用方面存在加工性能与材料性能的限制。该材料中的橡胶粒子的存在对于抗冲击性、韧性的改善有重要的作用,橡胶粒径的 在300nm左右时拉伸性能较好,综合性能最好,粒径过小材料发生脆性断裂,过大时主要以韧性断裂为主,具有双峰粒径分布时,大小不同的橡胶粒子间发生明显的协同作用,其刚韧能获得更好的平衡,材料性能会获得进一步提高。3D打印又称“快速成形技术”、“快速原型制造技术”(Rapid PrototypingManufacturing,简称RPM),上世纪80年代开始兴起,是基于材料堆积法的一种高新制造技术,利用三维CAD的数据,通过快速成型机,将一层层的材料堆积成实体原型的方法。这种方法有诸多优点,其制造快速,可完全再现三维效果,使产品设计和模具生产同步进行,实现设计制造一体化,同时其用料广泛,各类3D打印机设备上所使用的材料种类有:树月旨、尼龙、塑料、石蜡、纸以及金属或陶瓷的粉末等,如中国专利技术专利CN1379061 ...
【技术保护点】
一种丙烯腈‑丁二烯‑苯乙烯(ABS)类共聚物的粉体组合物,其特征在于,其中所述ABS类橡胶粒子与所得粉体粒子粒径均呈双峰分布,所述粉体原料经共聚制备,所述原料包括:所述种子胶乳选自聚丁二烯、丁苯橡胶乳液、乙丙胶乳、乙烯‑丙烯‑二烯三元共聚物胶乳、聚丙烯酸酯、氯化聚乙烯,其中大粒径胶乳与小粒胶乳质量比在3:7左右;所述丙烯腈类单体选自丙烯腈、丙烯酸酯类和甲基丙烯酸酯;所述苯乙烯类单体选自苯乙烯、甲基苯乙烯、萜油和烯丙基氯;其中,所述ABS类橡胶粒子粒子粒径为50‑200纳米和200‑400纳米呈二元分布,粉体粒子粒径为0‑40微米和15‑100微米呈二元分布。
【技术特征摘要】
1.一种丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(ABS)类共聚物的粉体组合物,其特征在于,其中所述ABS类橡胶粒子与所得粉体粒子粒径均呈双峰分布,所述粉体原料经共聚制备,所述原料包括:种子胶乳0-40重量份苯乙烯类单体60-95重量份丙烯腈类单体5-40重量份乳化剂0.1-8重量份引发剂0.01-1重量份分子量调节剂0-2重量份, 所述种子胶乳选自聚丁二烯、丁苯橡胶乳液、乙丙胶乳、乙烯-丙烯-二烯三元共聚物胶乳、聚丙烯酸酯、氯化聚乙烯,其中大粒径胶乳与小粒胶乳质量比在3:7左右; 所述丙烯腈类单 体选自丙烯腈、丙烯酸酯类和甲基丙烯酸酯; 所述苯乙烯类单体选自苯乙烯、甲基苯乙烯、職油和烯丙基氯; 其中,所述ABS类橡胶粒子粒子粒径为50-200纳米和200-400纳米呈二元分布,粉体粒子粒径为0-40微米和15-100微米呈二元分布。2.根据权利要求1的粉体组合物,其特征在于,所述种子胶乳和橡胶粒子中的大胶乳粒子的粒径为200-400纳米,优选220-350纳米,更优选250-300纳米。 所述小胶乳粒子的粒径为50-200纳米,优选为60-180纳米,更优选75-150纳米。根据本发明,所述种子胶乳和橡胶粒子中的大粒径胶乳与小粒胶乳质量比在1-4:6-9,优选 2-3:7-8。 优选地,所述大胶乳粒子由种子乳液方法或附聚方法制得,小胶乳粒子由乳液聚合制得。3.根据权利要求1或2的粉体组合物,其特征在于,所述种子胶乳选自聚丁二烯和丁苯橡胶乳液,更优选聚丁二烯,其中大粒径胶乳与小粒胶乳质量比在3:7左右。 优选地,种子胶乳的含量为5-35重量份,更优选为10-30重量份。 优选地,种子胶乳的交联密度为10-60%,更优选为20-50%。 所述苯乙烯类单体的用量优选为65-90重量份,优选75-85重量份。 所述丙烯腈类单体的用量优选为10-35重量份,更优选15-30重量份。 优选地,所述丙烯腈类单体优选丙烯腈。所述苯乙烯类单体优选苯乙烯。4.根据权利要求1-3任一项的粉体组合物,其特征在于,所述乳化剂为阴离子型与非离子型乳化剂的混合物,所选用阴离子型与非离子型的质量比为:6:4。 所述乳化剂选自烷基硫酸盐、油酸盐、烷基憐酸盐、烷基苯横酸盐、聚氧乙稀烷基酿、聚氧乙烯基脂肪酸酯。优选地,所述盐选自钠盐或钾盐。更优选地,所述乳化剂选自油酸钠。所述乳化剂优选十~ 烷基硫酸纳、十TK烷基硫酸纳、十二烷基苯横酸纳、乙氧基酌 酿硫酸纳的一种或几种混合物。优选地,其用量为0.5-6.0重量份,更优选1-4重量份。 所述引发剂选自过硫酸盐、有机过氧化物、偶氮类化合物、次齒酸盐,或选自亚硫酸盐、亚硫酸氢盐、硫代硫酸盐中选择出来的任意一种所组成的氧化还原引发体系。优选地,所述盐为钠盐或者钾盐,更优选地,所述引发剂选自硫酸亚铁,优选地,所述引发剂选自过硫酸钠、过硫酸钾、过硫酸铵、异丙苯过氧化氢、二异丙苯过氧化氢、叔丁基过氧化物。其用量优选为0.1-0.8重量份,更优选0.3-0.8重量份。 所述分子量调节剂是C4-C20的烷基硫醇。优选为十二烷基硫醇。优选地,其用量为.0.01-1重量份,更优选为0.05-0.8重量份。 优选地,还加入其它改性剂如阻燃剂、流平剂、抗氧剂等。 所述流平剂选自粒径为10-100纳米的无机粉末状物质,优选水合二氧化硅,非晶形氧化铝,玻璃状二氧化硅,玻璃状的磷酸盐,玻璃状硼酸盐、二氧化钛、滑石粉、云母、锻制二氧化硅、高岭土、硅镁土、硅酸钙、硅酸镁或白炭黑。优选滑石粉、云母或白炭黑。所述抗氧剂选自:根据本发明,所述抗氧剂选自抗氧剂1010:四[β _(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯;抗氧剂 1096:1RGANOX Β-1096 ;抗氧剂 1098: (N, N,-双-(3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酰基)己二胺)与亚磷酸酯类抗氧剂互配物;抗氧剂168:三[2,4- 二叔丁基苯基]亚憐酸酷中的一种或几种。5.一种权利要求1-4任一项的丙烯腈-丁二烯-苯乙烯类(ABS)共聚物粉体组合物的制备方法,其特征在于,所述方法包括如下步骤: 采用种子乳液聚合工艺,在乳化剂、引发剂、分子量调节剂存在下,聚合温度控制在400C _95°C之间,制备共聚乳液,乳液经分离干燥后,制得固体粉末产品。 优选地,制备的聚合物为核壳结构。 更优选地,其特征在于,所述方法具体包括如下步骤: (1)乳液聚合第一步,包括: 通过种子乳液聚合,在种子胶乳粒子表面接枝苯乙烯类单体和丙烯腈类单体共聚物,将0-40重量份的种子胶乳、60-95重量份的苯乙烯类单体和5-40重量份的丙烯腈类单体、.0.1-8重量份的乳化剂、0.01-1重量份的引发剂、0-2重量份的分子量调节剂和适量的水直接混合后高速乳化,得到乳白色的乳液,取其中一部分加热开始引发; (2)乳液聚合补加步骤,包括: 在上述第一步开始后一段时间,将步骤(1)中剩余的混合乳液,包括如种子胶乳、苯乙烯类单体、丙烯腈类单体、任选的引发剂、乳化剂和分子量调节剂等通过蠕动泵逐步加入到反应体系中,继续进行乳液聚合,从而获得ABS产品,其中苯乙烯类单体、丙烯腈类单体的用量比与步骤(1)相同。 更优选地,步骤(1)中除引发剂以外,各物质的加入量为相应物质总质量的30-90%,优选40-85 %,更优选50-80 %。 步骤(1)中,引发剂的加入量为0.01-1重量份,优选步骤(1)的加入量为引发剂全部用量的30-90 %,优选40-85 %,更优选50-8...
【专利技术属性】
技术研发人员:马永梅,党小飞,张京楠,曹新宇,王佛松,孙文华,赵宁,董金勇,李春成,符文鑫,林学春,
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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