本发明专利技术提供一种激光烧结成型3D打印聚酰亚胺/碳纳米管粉末耗材的制备方法，包括以下步骤：(1)干燥：将碳纳米管粉末放入高速混合机中，在100℃条件下干燥3h；(2)共混：按质量比加入聚酰亚胺和步骤(1)中干燥后的碳纳米管粉末于高速混合机中，在50℃条件下，低速间歇混合30min，然后高速混合30min；(3)研磨：将步骤(2)中共混粉末加入研磨机中，在320r/min条件下，研磨1.5h；(4)干燥：将步骤(3)中共混粉末在90℃条件下干燥2h，得到激光烧结成型3D打印聚酰亚胺/碳纳米管粉末；其中，所述聚酰亚胺与碳纳米管粉末的质量比为(1～3)：1。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种用于激光烧结快速成型粉末材料的制备方法，属于快速成型的材料领域，更具体地，本专利技术涉及一种激光烧结成型3D打印聚酰亚胺/碳纳米管粉末耗材的制备方法。
技术介绍
3D打印(3Dprinting)，是一种以数字模型文件为基础，运用流体状、粉末状、丝(棒)状等可固化、粘合、熔合材料，通过逐层固化、粘合、熔合的方式来构造物体的技术。3D打印技术出现在20世纪90年代中期，实际上是利用光固化和纸层叠等技术的最新快速成型装置。它与普通打印工作原理基本相同，打印机内装有液体或粉末等“打印材料”，与电脑连接后，通过电脑控制把“打印材料”一层层叠加起来，最终把计算机上的蓝图变成实物。这打印技术称为3D立体打印技术。传统制造业一般需要对原材料进行切割或钻孔，即减材制造，可大规模生产；3D打印是将材料一层层堆叠粘合、熔合，即增材制造；可实现快速个性化制造，可制造出传统制造业无法完成的形状。选择性激光烧结(SLS)，属于3D打印技术的一种方法，采用可控激光束熔融粉末状材料进行层层累积烧结出复杂的立体模型。在发展选择性激光烧结这类3D打印技术产业化的进程中，制造设备和材料基础研究是两大关键技术。选择性激光烧结对原材料要求较为苛刻，材料需要以粉末状提供；烧结过程中，材料在快速融化和凝固等物态变化之后，仍须具有良好的物理、化学性质。目前，常用于选择性激光烧结研究的材料，有金属材料、陶瓷材料、聚合物材料以及它们之间的复合材料，但是应用于选择性激光烧结成型的材料不仅种类少、成本昂贵，而且加工工艺也比较复杂，因而难以实现产业化。碳纳米管粉末来源广泛且价格低廉；聚酰亚胺(polyimide，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。但是由于其特殊的分子结构而受到了很大的限制，主加工较为困难。因此，本专利技术通过聚酰亚胺结构的调整，合成出3D打印技术的耐高温聚酰亚胺，用于制备选择性激光烧结3D打印聚酰亚胺/碳纳米管粉末的复合材料，可以方便快捷地成形精密、异型、复杂、耐高温、机械强度高、尺寸稳定性好的部件。
技术实现思路
本专利技术提供激光烧结成形3D打印聚酰亚胺/碳纳米管粉末耗材的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)干燥：将碳纳米管粉末放入高速混合机中，在100℃条件下干燥3h；(2)共混：按质量比加入聚酰亚胺和步骤(1)中干燥后的碳纳米管粉末于高速混合机中，在50℃条件下，低速间歇混合30min,然后高速混合30min；(3)研磨：将步骤(2)中共混粉末加入研磨机中，在320r/min条件下，研磨1.5h；(4)干燥：将步骤(3)中共混粉末在90℃条件下干燥2h，得到激光烧结成型3D打印聚酰亚胺/碳纳米管粉末；其中，所述聚酰亚胺与碳纳米管粉末的质量比为100：(0.1-5)。在一种实施方式中，所述聚酰亚胺的制备单体包括二酐单体、二胺单体；所述二胺单体包括芳香二胺、咪唑二胺。在一种实施方式中，所述二酐单体选自3,3′-(间苯二氧基)双(邻苯二甲酸酐)、4,4’-氧双邻苯二甲酸酐、5,5’-氧代(4,1-苯氧基)]双邻苯二甲酸酐中一种或多种。在一种实施方式中，所述芳香二胺、咪唑二胺的摩尔比为1：(2～4)。在一种实施方式中，所述芳香二胺选自对苯二胺、1,4,-双(4-氨基苯氧基)苯、1,4,-双(3-氨基苯氧基)苯、1,3,-双(4-氨基苯氧基)苯、1,4-二氨基苯中一种或多种；所述咪唑二胺选自2-(4-氨基苯基)-5氨基苯基苯并咪唑、2-(3-氨基苯基)-5氨基苯基苯并咪唑、2,2’-双(4-氨基苯基)-5,5’-联苯并咪唑、2,2’-双(4-氨基苯基)苯并咪唑、2,2’-双(3-氨基苯基)苯并咪唑中一种或多种。在一种实施方式中，所述聚酰亚胺树脂的粒径为50～800μm。在一种实施方式中，所述聚酰亚胺树脂的粒径为50～100μm。在一种实施方式中，所述碳纳米管的管径为10～400nm。在一种实施方式中，所述激光烧结成型3D打印聚酰亚胺/碳纳米管粉末耗材的预热温度为70～80℃；所述激光烧结成型3D打印聚酰亚胺/碳纳米管粉末耗材的输入能量密度为0.1～0.4J/mm3；所述激光烧结成型3D打印聚酰亚胺/碳纳米管粉末耗材的激光功率为5～40W。在一种实施方式中，所述激光烧结成型3D打印聚酰亚胺/碳纳米管粉末耗材的扫描速率为1500～2000mm/s；所述激光烧结成型3D打印聚酰亚胺/碳纳米管粉末耗材的烧结间距为0.1～0.2mm；所述激光烧结成型3D打印聚酰亚胺/碳纳米管粉末耗材的单层厚度为0.1～0.2mm；所述激光烧结成型3D打印聚酰亚胺/碳纳米管粉末耗材的加工温度为110～150℃。参考以下详细说明更易于理解本申请的上述以及其他特征、方面和优点。具体实施方式参选以下本专利技术的优选实施方法的详述以及包括的实施例可更容易地理解本专利技术的内容。除非另有限定，本文使用的所有技术以及科学术语具有与本专利技术所属领域普通技术人员通常理解的相同的含义。当存在矛盾时，以本说明书中的定义为准。如本文所用术语“由…制备”与“包含”同义。本文中所用的术语“包含”、“包括”、“具有”、“含有”或其任何其它变形，意在覆盖非排它性的包括。例如，包含所列要素的组合物、步骤、方法、制品或装置不必仅限于那些要素，而是可以包括未明确列出的其它要素或此种组合物、步骤、方法、制品或装置所固有的要素。连接词“由…组成”排除任何未指出的要素、步骤或组分。如果用于权利要求中，此短语将使权利要求为封闭式，使其不包含除那些描述的材料以外的材料，但与其相关的常规杂质除外。当短语“由…组成”出现在权利要求主体的子句中而不是紧接在主题之后时，其仅限定在该子句中描述的要素；其它要素并不被排除在作为整体的所述权利要求之外。当量、浓度、或者其它值或参数以范围、优选范围、或一系列上限优选值和下限优选值限定的范围表示时，这应当被理解为具体公开了由任何范围上限或优选值与任何范围下限或优选值的任一配对所形成的所有范围，而不论该范围是否单独公开了。例如，当公开了范围“1至5”时，所描述的范围应被解释为包括范围“1至4”、“1至3”、“1至2”、“1至2和4至5”、“1至3和5”等。当数值范围在本文中被描述时，除非另外说明，否则该范围意图包括其端值和在该范围内的所有整数和分数。单数形式包括复数讨论对象，除非上下文中另外清楚地指明。“任选的”或者“任意一种”是指其后描述的事项或事件可以发生或不发生，而且该描述包括事件发生的情形和事件不发生的情形。说明书和权利要求书中的近似用语用来修饰数量，表示本专利技术并不限定于该具体数量，还包括与该数量接近的可接受的而不会导致相关基本功能的改变的修正的部分。相应的，用“大约”、“约”等修饰一个数值，意为本专利技术不限于该精确数值。在某些例子中，近似用语可能对应于测量数值的仪器的精度。在本申请说明书和权利要求书中，范围限定可以组合和/或本文档来自技高网...
【技术保护点】
激光烧结成形3D打印聚酰亚胺/碳纳米管粉末耗材的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)干燥：将碳纳米管粉末放入高速混合机中，在100℃条件下干燥3h；(2)共混：按质量比加入聚酰亚胺和步骤(1)中干燥后的碳纳米管粉末于高速混合机中，在50℃条件下，低速间歇混合30min，然后高速混合30min；(3)研磨：将步骤(2)中共混粉末加入研磨机中，在320r/min条件下，研磨1.5h；(4)干燥：将步骤(3)中共混粉末在90℃条件下干燥2h，得到激光烧结成型3D打印聚酰亚胺/碳纳米管粉末；其中，所述聚酰亚胺与碳纳米管粉末的质量比为100：(0.1‑5)。
【技术特征摘要】
1.激光烧结成形3D打印聚酰亚胺/碳纳米管粉末耗材的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)干燥：将碳纳米管粉末放入高速混合机中，在100℃条件下干燥3h；(2)共混：按质量比加入聚酰亚胺和步骤(1)中干燥后的碳纳米管粉末于高速混合机中，在50℃条件下，低速间歇混合30min，然后高速混合30min；(3)研磨：将步骤(2)中共混粉末加入研磨机中，在320r/min条件下，研磨1.5h；(4)干燥：将步骤(3)中共混粉末在90℃条件下干燥2h，得到激光烧结成型3D打印聚酰亚胺/碳纳米管粉末；其中，所述聚酰亚胺与碳纳米管粉末的质量比为100：(0.1-5)。2.根据权利要求1所述激光烧结成型3D打印聚酰亚胺/碳纳米管粉末耗材的制备方法，其特征在于，所述聚酰亚胺的制备单体包括二酐单体、二胺单体；所述二胺单体包括芳香二胺、咪唑二胺。3.根据权利要求2所述激光烧结成型3D打印聚酰亚胺/碳纳米管粉末耗材的制备方法，其特征在于，所述二酐单体选自3,3′-(间苯二氧基)双(邻苯二甲酸酐)、4,4’-氧双邻苯二甲酸酐、5,5’-氧代(4,1-苯氧基)]双邻苯二甲酸酐中一种或多种。4.根据权利要求2所述激光烧结成型3D打印聚酰亚胺/碳纳米管粉末耗材的制备方法，其特征在于，所述芳香二胺、咪唑二胺的摩尔比为1：(2～4)。5.根据权利要求2所述激光烧结成型3D打印聚酰亚胺/碳纳米管粉末耗材的制备方法，其特征在于，所述芳香二胺选自对苯二胺、1,4,-双(4-氨基苯氧基)苯、1,4,-双(3-氨基苯氧基)苯、1,3,-双(4-氨基苯氧基)苯、1,4-二氨基苯中一种或多种；所述咪唑二胺选自2-...
【专利技术属性】
技术研发人员：侯豪情，李春根，刘书武，许文慧，
申请(专利权)人：江西师范大学，
类型：发明
国别省市：江西;36
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