本发明专利技术提供了一种激光烧结成形3D打印用聚醚酮粉末耗材的制备方法，包括如下步骤：(1)将聚醚酮置入低温粉碎机中的料仓内，所述料仓内置的液氮用于将聚醚酮冷却至‑150℃～‑196℃；(2)将步骤(1)中冷却后的聚醚酮粉碎，粉碎温度为‑140℃～‑196℃，得到聚醚酮初粉末；(3)将步骤(2)中聚醚酮初粉末进行筛分后，90℃起梯度升温干燥，升温频率为2℃/min～8℃/min，升温至120℃后恒温干燥0.5h～2h；(4)将步骤(3)中被粉碎的粉末加入研磨机中，充分研磨得到聚醚酮粗产品；(5)将步骤(4)中聚醚酮粗产品在90℃起梯度升温干燥，升温频率为2℃/min～8℃/min，升温至120℃后恒温干燥0.5h～1h，得到激光烧结成型3D打印聚醚酮粉末耗材。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及快速成型领域，更具体地，本专利技术涉及一种激光烧结成形3D打印聚醚酮粉末耗材的制备方法。
技术介绍
3D打印技术作为新兴的材料加工成型技术，已成为第3次工业革命的重要标志之一。3D打印，起源于20世纪70年代末至80年代初，其关键的技术优势是采用数字化手段快速制造不同材质的复杂结构制品，可应用于一些高精尖的先进制造领域，工艺过程节能节材。传统的减材制造技术，一般采用切割、磨削、腐蚀和熔融等方法，得到特定形状的制品，再通过拼装、焊接等方法组合成制品，制作周期较长，工序复杂，产品报废率高，成本高。在此背景下，3D打印快速成型技术逐渐发展起来。选择性激光烧结(selectivelasersintering，SLS)是一种3D打印技术。SLS技术基于离散堆积制造原理，将零件三维实体模型文件沿Z向分层切片，并生成STL文件，文件中保存着零件实体的截面信息，然后利用激光的热作用，根据零件的切片信息，将固体粉末材料层层粘结堆积，最终成形出零件原型或功能零件。烧结材料是SLS技术发展的关键环节，它对烧结件的成形速度和精度及其物理机械性能起着决定性作用，直接影响到烧结件的应用以及SLS技术与其他快速成形技术的竞争力。因此，在SLS技术方面有影响力的公司如3D(DTM)、EOS公司都在大力研究并提供激光烧结材料，有很多科研机构和一些从事材料生产的专业公司也加入到激光烧结材料的研究开发当中。目前已开发出多种激光烧结材料，按材料性质可分为以下几类：金属基粉末材料、陶瓷基粉末材料、覆膜砂、高分子粉末材料等。其中高分子粉末材料包括聚碳酸酯(PC)、聚苯乙烯(PS)、高抗冲聚乙烯(HIPS)。但这些高分子材料存在粉末材料分散均匀性差的缺陷。另一方面，这些材料在进行激光烧结时由于表观粘度高，难以形成致密的烧结件，较高的孔隙率导致烧结件的力学性能远远低于材料的本体力学性能，因此，用此类聚合物制作的烧结件不能直接用作功能件。提高聚合物激光烧结件的强度主要依靠后处理，而烧结件强度提高的程度取决于烧结材料与浸渍树脂的相容性。因此，选择用于制作功能件的聚合物除了要考虑材料的激光烧结性能外，更要考虑与浸渍树脂的相容性。聚醚酮英文名称(polyetherketone),缩写PEK,是主链由醚键和酮键交替与亚苯基环联接而形成的一种高性能聚合物,所谓高性能聚合物是根据它所具备的优异特性而定义的。典型的聚合物是是聚芳醚酮,由芳香族二元酚与二氟二苯甲酮高温缩聚而成,也可以由4,4-二羟基二苯甲酮与芳香族二卤代物缩聚而成,通常这种聚合物有极高的机械强度,杰出的热稳定性(可连续在150℃高温下使用,并且可燃性低)、化学稳定性(在高温下也很稳定)及电学性能(用作绝缘体),并且还要有良好的加工性能。聚醚酮类树脂是迄今为止最优质的特种工程塑料之一,广泛用于条件苛刻的温度测量、电子电视显示工程,橡胶制造等化学工业所用的衬里阀门、管道,与玻璃纤维或碳纤维共混制造飞船与飞机的机舱、直升飞机尾翼等航空领域,耐高温的X射线装置、原子能装置,耐酸油井包覆及电缆材料。聚醚酮的综合性能优良,耐热性在聚芳醚酮中最高,耐化学性好,耐高温蒸汽,吸水后的尺寸稳定性佳,热膨胀系数低,耐燃,耐福射。芳族聚醚酮耐化学药品性能优良,耐酸、碱性能好,除了浓硫酸之外,几乎不受所有其他化学药品的侵烛；机械强度高,抗螺变性强,是高柔初性树脂,在很宽的温度范围内都具有耐冲击性和耐磨耗性；特别值得重视的是,芳族聚醚酮是耐疲劳性最优秀的树脂之一。芳族聚酸酮的电性能亦佳,在很宽的频率范围和温度范围内均具有稳定的介电特性和绝缘性。在阻燃方面,燃烧时发烟少,几乎不产生腐蚀性气体。在热塑性聚合物中,聚醚酮的玻璃转化温度,溶融温度及耐溶剂性最佳。具有良好的机械性质及优异的韧性,在溶融温度以上,仍具有良好的热稳定性。应用于SLS技术的高分子材料应为10微米以上、100微米以下的粉末材料。粉末粒径太小影响铺粉效果，太大则会导致阶梯效应。一般来说，高分子材料由于其特有的粘弹性，直接在常温下粉碎会因材料温度升高而使高分子材料重新粘合在一起，粉碎效率较低。因此，目前直接激光烧结用高分子及其复合材料制备一般有两种方法：深冷冲击法与溶剂沉淀法。深冷冲击法是使高分子材料在低温下会因分子链运动能力下降导致脆化，利用这一特性，可以采用深冷冲击法来制备高分子粉末材料。但采用深冷冲击法得到的粒子形状不规则，粒度大小不均匀，很难一次达到理想大小的粒径。粒径分布，需要多次筛分、粉碎之后才能使用。反复筛分、粉碎增加了成本，因此有必要开发出一种制备聚醚酮粉末耗材的方法，使得在深冷粉碎之后，对粉碎后的粉末进行再次研磨干燥过程，制备出适于3D打印技术的耐高温、与浸渍树脂具有良好的相容性、具有均匀的粒径、无需添加粘结剂的聚醚酮耗材，可以方便快捷地成形精密、异型、复杂、机械强度高、尺寸稳定性好的部件，并可用来制备现今的无人驾驶飞机、微型机器人上的许多零部件，如微型齿轮、微型曲轴、微型连杆。
技术实现思路
本专利技术提供一种激光烧结成形3D打印聚醚酮粉末耗材的制备方法，包括以下步骤：(1)将聚醚酮置入低温粉碎机中的料仓内，所述料仓内置的液氮用于将聚醚酮冷却至-150℃～-196℃；(2)将步骤(1)中冷却后的聚醚酮粉碎，粉碎温度为-140℃～-196℃，得到聚醚酮初粉末；(3)将步骤(2)中聚醚酮初粉末进行筛分后，置于可调控升温装置中，90℃起梯度升温干燥，升温频率为2℃/min～8℃/min，升温至120℃后恒温干燥0.5h～2h；(4)将步骤(3)中被粉碎的粉末加入研磨机中，充分研磨得到聚醚酮粗产品；(5)将步骤(4)中聚醚酮粗产品在90℃起梯度升温干燥，升温频率为2℃/min～8℃/min，升温至120℃后恒温干燥0.5h～1h，得到激光烧结成型3D打印聚醚酮粉末耗材。在一种实施方式中，所述的聚醚酮粉末的粒径为10μm-100μm。在一种实施方式中，所述步骤(1)中冷却温度为-155℃～-180℃在一种实施方式中，所述步骤(1)中冷却温度为-160℃～-170℃。在一种实施方式中，所述步骤(2)中粉碎温度为-150℃～-180℃。在一种实施方式中，所述步骤(4)研磨的时间1.2h～1.8h。在一种实施方式中，所述步骤(4)研磨的时间1.4h～1.6h。在一种实施方式中，所述的步骤(3)、步骤(5)中的升温频率均为4℃/min～6℃/min。在一种实施方式中，所述的步骤(3)、步骤(5)中的升温频率均为5℃/min。本专利技术另一方面提供了一种激光烧结成形3D打印用聚醚酮粉末，采用所述的制备方法制备得到。与现有技术相比，本专利技术的有益效果：本专利技术提供的制备方法采用梯度升温过程，缩短了聚醚酮的干燥周期，使得聚醚酮得到有效的干燥，采用的梯度升温的频率为2℃/min～8℃/min有效的控制了聚醚酮中水分、杂质的出去，对于制备出均匀粒径的聚醚酮粉末提供了保证。另一方面，在深冷粉碎法得到聚醚酮初粉末后，采用干燥-研磨-干燥的方法，使得聚醚酮的粒径可控，得到了与浸渍树脂具有良好的相容性、具有均匀的粒径、无需添加粘结剂的聚醚酮粉末耗材，克服了现有深冷冲击法得到的粉末粒径不均匀，难以成为良好的激光烧结成形3D打印聚醚酮粉末耗材的不足，节约了生产成本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种激光烧结成形3D打印用聚醚酮粉末耗材的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)将聚醚酮置入低温粉碎机中的料仓内，所述料仓内置的液氮用于将聚醚酮冷却至‑150℃～‑196℃；(2)将步骤(1)中冷却后的聚醚酮粉碎，粉碎温度为‑140℃～‑196℃，得到聚醚酮初粉末；(3)将步骤(2)中聚醚酮初粉末进行筛分后，置于可调控升温装置中，90℃起梯度升温干燥，升温频率为2℃/min～8℃/min，升温至120℃后恒温干燥0.5h～2h；(4)将步骤(3)中被粉碎的粉末加入研磨机中，充分研磨得到聚醚酮粗产品；(5)将步骤(4)中聚醚酮粗产品在90℃起梯度升温干燥，升温频率为2℃/min～8℃/min，升温至120℃后恒温干燥0.5h～1h，得到激光烧结成型3D打印聚醚酮粉末耗材。
【技术特征摘要】
1.一种激光烧结成形3D打印用聚醚酮粉末耗材的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)将聚醚酮置入低温粉碎机中的料仓内，所述料仓内置的液氮用于将聚醚酮冷却至-150℃～-196℃；(2)将步骤(1)中冷却后的聚醚酮粉碎，粉碎温度为-140℃～-196℃，得到聚醚酮初粉末；(3)将步骤(2)中聚醚酮初粉末进行筛分后，置于可调控升温装置中，90℃起梯度升温干燥，升温频率为2℃/min～8℃/min，升温至120℃后恒温干燥0.5h～2h；(4)将步骤(3)中被粉碎的粉末加入研磨机中，充分研磨得到聚醚酮粗产品；(5)将步骤(4)中聚醚酮粗产品在90℃起梯度升温干燥，升温频率为2℃/min～8℃/min，升温至120℃后恒温干燥0.5h～1h，得到激光烧结成型3D打印聚醚酮粉末耗材。2.如权利要求1所述的激光烧结成形3D打印用聚醚酮粉末耗材的制备方法，其特征在于，所述的聚醚酮粉末的粒径为10μm-100μm。3.如权利要求1所述的激光烧结成形3D打印用聚醚酮粉末耗材的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中冷却温度为-155℃～...
【专利技术属性】
技术研发人员：侯豪情，张春武，李永红，李春根，
申请(专利权)人：江西师范大学，
类型：发明
国别省市：江西;36
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。