一种用于3D打印的高强度尼龙复合材料及其制备方法技术

本发明专利技术属于3D打印技术领域，具体涉及一种用于3D打印的高强度尼龙复合材料及其制备方法。一种用于3D打印的高强度尼龙复合材料，由以下原料按重量份制备而成：尼龙树脂100份、纳米增强剂5～15份、填料3～8份、抗氧剂0.5～1份、偶联剂0.3～0.8份、流平剂0.1～1份、光稳定剂0.5～1.5份。本发明专利技术提供的用于3D打印的尼龙复合材料使用简单、环境污染小、产品性能好、精度高，具有较高的强度；本发明专利技术原料获取范围广泛，制备方法简单易行，成本低，有利于市场化的推广和应用。

High strength nylon composite material for 3D printing and preparation method thereof

The invention belongs to the field of 3D printing technology, in particular to a high strength nylon composite material used for 3D printing and a preparation method thereof. For high strength nylon composite material 3D printing, consists of the following raw materials by weight prepared nylon resin 100, nano enhancer 5 - 15, 3 - 8, the filler of antioxidant 0.5 - 1, 0.3 - 0.8, coupling agent, leveling agent 0.1 to 1 parts, light stabilizer 0.5 ~ 1.5. The present invention provides for nylon composite material 3D printing on the use of simple, small environmental pollution, good product performance, high precision, high strength; the invention gets a wide range of raw materials, simple preparation method, low cost, and is conducive to the promotion and application of the market.

【技术实现步骤摘要】
一种用于3D打印的高强度尼龙复合材料及其制备方法
本专利技术属于3D打印
，具体涉及一种用于3D打印的高强度尼龙复合材料及其制备方法。
技术介绍
3D打印技术又称叠层制造技术，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。目前市场上熔融挤压堆积成型技术较常用的聚合物材料是丙烯腈一丁二烯一苯乙烯三元共聚物(ABS)、聚乳酸(PLA)、尼龙(PA)和聚碳酸酯(PC)，其中尼龙是目前用量最大的打印原材料。尼龙材料作为3D打印机的一种常用耗材，其使用效果较好，但是往往在使用时却因其强度不高，使得其往往极易变形，进而导致制得的产品质量在使用时也易发生形变，从而局限了制得的产品的使用范围，并会大大降低产品的使用寿命。因此，提供一种具有较高的强度，大大提高产品的使用寿命的用于3D打印的高强度尼龙复合材料及其制备方法是本专利技术亟需解决的问题。
技术实现思路
为了解决上述问题，本专利技术的目的在于克服现有技术中尼龙材料在使用时强度不高，使得其往往极易变形，导致制得的产品质量在使用时也易发生形变，大大降低了产品的使用寿命，从而公开了一种具有较高的强度，延长制品使用寿命的用于3D打印的高强度尼龙复合材料及其制备方法。为实现本专利技术的目的，本专利技术采用如下技术方案：一种用于3D打印的高强度尼龙复合材料，由以下原料按重量份制备而成：尼龙树脂100份、纳米增强剂5～15份、填料3～8份、抗氧剂0.5～1份、偶联剂0.3～0.8份、流平剂0.1～1份、光稳定剂0.5～1.5份。具体地，所述的尼龙树脂为尼龙6、尼龙66、尼龙1010、尼龙1212、尼龙46中的一种，粒径为10-100um的均匀粉末状固体。具体地，所述的纳米增强剂为碳纤维和聚酰胺纤维按质量比(3～1)：1组成，纤维直径为50～110nm。具体地，所述的填料为水滑石、碳酸钙、蒙脱土中的一种或几种。具体地，所述的抗氧剂为对羟基苯甲醚、对苯二酚、2，6-二叔基对苯甲酚、1，3，5-三甲基-2，4，6-三(3，5-二叔丁基-4-羟基苄基)苯、2，6-二叔丁基-4-甲基-苯酚、2，2′-双(4-甲基-6-叔丁基-苯酚)甲烷中的一种或几种。具体地，所述的偶联剂为γ-(2,3-环氧丙氧基)丙基三甲氧基硅烷、N-(β-氨乙基)-γ-氨丙基三甲氧基硅烷、N-β-(氨乙基)-γ-氨丙基甲基二甲氧基硅烷中的一种或几种。具体地，所述的流平剂为聚二甲基硅氧烷。具体地，所述的光稳定剂为2，4-二羟基二苯酮、2-二羟基-4-甲氧基二苯酮、2-羟基-4-辛氧基二苯酮中的一种或几种。进一步，一种用于3D打印的高强度尼龙复合材料的制备方法，具体包括如下步骤：(1)按重量份，将已干燥的尼龙树脂100份、纳米增强剂5～15份、填料3～8份、偶联剂0.3～0.8份混合均匀投放进锥形双螺杆挤出机，双螺杆挤出机的挤出温度为220～350℃，机头205～330℃，双螺杆挤出机转速为100～1000r/min；(2)将步骤(1)得到的粒料冷却后用球磨机粉碎，转速为100～600r/min，球磨时间0.5～4h，然后在50～150目的筛网中进行筛分得到中间料；(3)按重量份，在90℃～110℃，将步骤(2)得到的中间料、光稳定剂0.5-1.5份、抗氧剂0.5～1份、流平剂0.1～1份加入犁刀式混合机中，以150～200r/min混合，混合时间为30～50min；(4)将步骤(3)得到的物料加入到真空干燥箱中，在100～130℃条件下，干燥2～4h后得到高强度尼龙复合材料。本专利技术的有益效果：(1)本专利技术提供的用于3D打印的尼龙复合材料使用简单、环境污染小、产品性能好、精度高，选用的增强剂赋予尼龙复合材料较高的强度，使得打印出来的制品不易变形、大大延长使用寿命。(2)本专利技术原料获取范围广泛，制备方法简单易行，成本低，有利于市场化的推广和应用。具体实施方式现在结合实施例对本专利技术作进一步详细的说明。实施例1一种用于3D打印的高强度尼龙复合材料，由以下原料按重量份制备而成：粒径10um的粉末状尼龙6树脂100份、碳纤维和聚酰胺纤维按质量比3：1组成的纳米增强剂10份，纤维直径为50nm、水滑石5份、对羟基苯甲醚0.5份、γ-(2,3-环氧丙氧基)丙基三甲氧基硅烷0.5份、聚二甲基硅氧烷0.5份、2，4-二羟基二苯酮0.5份。实施例2粒径50um的粉末状尼龙66树脂100份、碳纤维和聚酰胺纤维按质量比2：1组成的纳米增强剂5份，纤维直径为75nm、碳酸钙3份、对苯二酚0.7份、N-(β-氨乙基)-γ-氨丙基三甲氧基硅烷0.8份、聚二甲基硅氧烷0.1份、2-二羟基-4-甲氧基二苯酮0.5份。实施例3粒径75um的粉末状尼龙1010树脂100份、碳纤维和聚酰胺纤维按质量比2：1组成的纳米增强剂15份，纤维直径为75nm、碳酸钙5份、2，6-二叔基对苯甲酚0.7份、N-(β-氨乙基)-γ-氨丙基三甲氧基硅烷0.5份、聚二甲基硅氧烷0.8份、2-羟基-4-辛氧基二苯酮0.5份。实施例4粒径100um的粉末状尼龙1212树脂100份、碳纤维和聚酰胺纤维按质量比1：1组成的纳米增强剂10份，纤维直径为110nm、蒙脱土8份、1，3，5-三甲基-2，4，6-三(3，5-二叔丁基-4-羟基苄基)苯1份、N-(β-氨乙基)-γ-氨丙基三甲氧基硅烷0.8份、聚二甲基硅氧烷1份、2，4-二羟基二苯酮1.5份。实施例5粒径50um的粉末状尼龙46树脂100份、碳纤维和聚酰胺纤维按质量比2：1组成的纳米增强剂15份，纤维直径为60nm、蒙脱土3份、2，6-二叔丁基-4-甲基-苯酚0.5份、N-(β-氨乙基)-γ-氨丙基三甲氧基硅烷0.3份、聚二甲基硅氧烷0.3份、2，4-二羟基二苯酮0.5份。实施例6粒径30um的粉末状尼龙46树脂100份、碳纤维和聚酰胺纤维按质量比3：1组成的纳米增强剂10份，纤维直径为90nm、蒙脱土3份、2，2′-双(4-甲基-6-叔丁基-苯酚)甲烷0.5份、γ-(2,3-环氧丙氧基)丙基三甲氧基硅烷0.5份、聚二甲基硅氧烷0.1份、2，4-二羟基二苯酮1份。对比例1与实施例1基本相同，不同之处在于：粒径10um的粉末状尼龙6树脂100份、水滑石5份、对羟基苯甲醚0.5份、γ-(2,3-环氧丙氧基)丙基三甲氧基硅烷0.5份、聚二甲基硅氧烷0.5份、2，4-二羟基二苯酮0.5份。上述实施例1-6与对比例1所述的一种用于3D打印的高强度尼龙复合材料，均采用如下制备方法，具体步骤如下：(1)按重量份，将已干燥的尼龙树脂、纳米增强剂、填料、偶联剂混合均匀投放进锥形双螺杆挤出机，双螺杆挤出机的挤出温度为220～350℃，机头205～330℃，双螺杆挤出机转速为100～1000r/min；(2)将步骤(1)得到的粒料冷却后用球磨机粉碎，转速为100～600r/min，球磨时间0.5～4h，然后在50～150目本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于3D打印的高强度尼龙复合材料，其特征在于，由以下原料按重量份制备而成：尼龙树脂100份、纳米增强剂5～15份、填料3～8份、抗氧剂0.5～1份、偶联剂0.3～0.8份、流平剂0.1～1份、光稳定剂0.5～1.5份。

【技术特征摘要】
1.一种用于3D打印的高强度尼龙复合材料，其特征在于，由以下原料按重量份制备而成：尼龙树脂100份、纳米增强剂5～15份、填料3～8份、抗氧剂0.5～1份、偶联剂0.3～0.8份、流平剂0.1～1份、光稳定剂0.5～1.5份。2.如权利要求1所述的一种用于3D打印的高强度尼龙复合材料，其特征在于，所述的尼龙树脂为尼龙6、尼龙66、尼龙1010、尼龙1212、尼龙46中的一种，粒径为10-100um的均匀粉末状固体。3.如权利要求1所述的一种用于3D打印的高强度尼龙复合材料，其特征在于，所述的纳米增强剂为碳纤维和聚酰胺纤维按质量比(3～1)：1组成，纤维直径为50～110nm。4.如权利要求1所述的一种用于3D打印的高强度尼龙复合材料，其特征在于，所述的填料为水滑石、碳酸钙、蒙脱土中的一种或几种。5.如权利要求1所述的一种用于3D打印的高强度尼龙复合材料，其特征在于，所述的抗氧剂为对羟基苯甲醚、对苯二酚、2，6-二叔基对苯甲酚、1，3，5-三甲基-2，4，6-三(3，5-二叔丁基-4-羟基苄基)苯、2，6-二叔丁基-4-甲基-苯酚、2，2′-双(4-甲基-6-叔丁基-苯酚)甲烷中的一种或几种。6.如权利要求1所述的一种用于3D打印的高强度尼龙复合材料，其特征在于，所述的偶联剂为γ-(2,3-环氧丙氧基)丙基三甲氧基硅烷、N-(β-氨乙基)-γ-氨丙基...

【专利技术属性】
技术研发人员：褚建英，
申请(专利权)人：褚建英，
类型：发明
国别省市：江苏,32