一种超短玻纤改性苯乙烯微球复合材料及其制备方法技术

本发明专利技术提供了一种超短玻纤改性苯乙烯微球复合材料及其制备方法，属于聚苯乙烯微球材料的快速成型改性领域。其由以下原料组成：聚苯乙烯微球100份、超短玻纤5～45份、偶联剂1～5份、抗氧剂0.05～0.13份、润滑剂0.05～0.17份及热稳定剂0.05～0.25份。本发明专利技术创新性地以超短玻纤改性聚苯乙烯微球，制备了一种用于激光烧结快速成型领域的超短玻纤改性苯乙烯微球复合材料，该材料具有力学强度大、耐热性好、耐磨性优良以及成型速度较快的特点，同时超短玻纤的引入大幅降低了复合材料的整体成本。此外本发明专利技术所涉及的制备工艺简单且无污染，所制备复合材料可直接应用于激光烧结快速成型领域，制备具有复杂结构的三维制件。

Ultra short glass fiber modified styrene microsphere composite material and preparation method thereof

The invention provides an ultrashort glass fiber modified styrene microsphere composite material and a preparation method thereof, belonging to the field of rapid shaping modification of polystyrene microsphere material. It is made up of the following raw material: polystyrene microsphere 100 parts, ultra short glass fiber 5~45 parts, coupling agent 1~5 parts, antioxidant 0.05 to 0.13 parts, lubricant 0.05 to 0.17 parts, and heat stabilizer 0.05 to 0.25 copies. The present invention innovatively with ultrashort fiber modified polystyrene microspheres, preparation of the modified polystyrene microsphere composites for ultra short glass fiber field laser sintering, the material has high mechanical strength, good heat resistance, excellent wear resistance and molding speed characteristics, while the introduction of ultra short glass fiber significantly reduces the overall the cost of composite materials. In addition, the preparation process of the invention is simple and free of pollution, and the prepared composite material can be directly applied to the field of laser sintering and rapid prototyping to prepare three-dimensional articles with complex structures.

【技术实现步骤摘要】
一种超短玻纤改性苯乙烯微球复合材料及其制备方法
本专利技术属于聚苯乙烯微球材料的快速成型改性领域，具体提供了一种超短玻纤改性苯乙烯微球复合材料及其制备方法。
技术介绍
快速成型技术成功解决了产品设计、模型制备和后期修正的时效性问题，加快了传统开发的速度，提高了开发设计的效率。其中选择性激光烧结以构建速度快、无需支撑结构和无环境污染等优点，成为快速成型领域的一种重要成型方式。选择性激光烧结以特定波长和强度的激光为能量来源，通过铺粉辊等组件将粉末材料布局后加以加热融化并烧结，再利用垂直方向的移动实现制件的三维构造。选择性激光烧结技术常用原料包含树脂、金属和陶瓷等粉末材料，其中常用树脂原料存在力学强度低、耐磨性差和成型速度慢等不足，且原料来源通常需要经过物理粉化或化学析出，在成型时存在力学性能和化学污染的弊端。本专利技术创新性地以聚苯乙烯微球为基体，以超短玻纤为改性材料，制备了一种用于快速成型领域的超短玻纤改性苯乙烯微球复合材料。其中聚苯乙烯微球是一种粒径可控的高分子量聚苯乙烯微球材料，较传统材料而言无需物理粉化或化学析出，且具有良好的分散性；超短玻纤可以有效提高复合材料的力学强度并加快整体成型速度。
技术实现思路
本专利技术提供了一种用于激光烧结快速成型领域的超短玻纤改性苯乙烯微球复合材料及其制备方法，所制备的复合材料具有力学强度大、耐热性好、耐磨性优良以及成型速度较快的特点，同时超短玻纤的引入大幅降低了复合材料的整体成本。此外本专利技术所涉及的制备工艺简单且无污染，所制备复合材料可直接应用于激光烧结快速成型领域，制备具有复杂结构的三维制件。为实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案：一种超短玻纤改性苯乙烯微球复合材料，由以下重量份的组分制成：聚苯乙烯微球100份，超短玻纤5～45份，偶联剂1～5份，抗氧剂0.05～0.13份，润滑剂0.05～0.17份，热稳定剂0.05～0.25份。所述的聚苯乙烯微球直径10～100μm。所述的超短玻纤长度为50～500μm。所述的偶联剂为γ-氨丙基三乙氧基硅烷或γ―(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷。所述的抗氧剂为N,N'-双-(3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酰基)己二胺、三[2，4-二叔丁基苯基]亚磷酸酯和双（2，4—二酷基）季戊四醇二亚磷酸酯中的一种或两种以上的混合物。所述的润滑剂为乙烯-丙烯酸共聚物或季戊四醇硬脂酸酯。所述的热稳定剂为硬脂酸钙或硬脂酸钡。一种超短玻纤改性苯乙烯微球复合材料的制备方法，包括以下步骤：（1）在容器中陆续加入聚苯乙烯微球100份、超短玻纤5～45份、偶联剂1～5份、抗氧剂0.05～0.13份、润滑剂0.05～0.17份及热稳定剂0.05～0.25份，在45～85℃条件下高速搅拌10～30min至分散均匀；（2）所得预混料经激光烧结成型制备为所需制件。本专利技术具有以下有益效果：1、聚苯乙烯微球无需物理粉化或化学析出，并且通过偶联剂可以很好地与超短玻纤结合，提高了复合材料的力学强度；2、超短玻纤的耐热性远高于树脂材料，引入后可以大幅提升复合材料的耐热性；3、在成型过程中超短玻纤有效地均匀分布于体系之中，可以显著提高聚苯乙烯微球的耐磨性；4、超短玻纤在烧结成型时可以起到支撑和连接作用，提高了聚苯乙烯微球的固化效率，加快了复合材料的成型速度；此外超短玻纤的引入显著降低了复合材料的综合生产成本；5、本专利技术所涉及的制备工艺简单且无污染，所制备复合材料可直接应用于激光烧结快速成型领域，制备具有复杂结构的三维制件。具体实施方法下面结合具体实例对本
技术实现思路
进行进一步的说明，但所述实施例并非是对本专利技术实质精神的简单限定，任何基于本专利技术实质精神所作出的简单变化或等同替换均应属于本专利技术所要求保护的范围之内。如无特别说明，各实例中所述份数均为重量份。制备的样品在23℃、50%湿度环境下调节后，分别采用ASTMD6110、ASTMD648和ASTMD1242检测复合材料的冲击强度、热变形温度和耐磨性，同时记录制件成型速度。本专利技术的具体实施例如下：实施例1（1）在容器中陆续加入所需原料：聚苯乙烯微球100份，超短玻纤5份，偶联剂γ-氨丙基三乙氧基硅烷1份，抗氧剂N,N'-双-(3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酰基)己二胺0.02份，抗氧剂三[2,4-二叔丁基苯基]亚磷酸酯0.03份，润滑剂乙烯-丙烯酸共聚物0.05份，热稳定剂硬脂酸钙0.05份；（2）混合后的物料在45℃条件下高速搅拌10min至分散均匀；（3）所得预混料经激光烧结成型制备为所需制件，并检测相关性能。所制得超短玻纤改性苯乙烯微球复合材料性能见表一。实施例2（1）在容器中陆续加入所需原料：聚苯乙烯微球100份，超短玻纤15份，偶联剂γ-氨丙基三乙氧基硅烷2份，抗氧剂N,N'-双-(3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酰基)己二胺0.03份，抗氧剂三[2,4-二叔丁基苯基]亚磷酸酯0.04份，润滑剂乙烯-丙烯酸共聚物0.08份，热稳定剂硬脂酸钙0.10份；（2）混合后的物料在55℃条件下高速搅拌15min至分散均匀；（3）所得预混料经激光烧结成型制备为所需制件，并检测相关性能。所制得超短玻纤改性苯乙烯微球复合材料性能见表一。实施例3（1）在容器中陆续加入所需原料：聚苯乙烯微球100份，超短玻纤25份，偶联剂γ-氨丙基三乙氧基硅烷3份，抗氧剂N,N'-双-(3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酰基)己二胺0.04份，抗氧剂三[2,4-二叔丁基苯基]亚磷酸酯0.05份，润滑剂乙烯-丙烯酸共聚物0.11份，热稳定剂硬脂酸钙0.15份；（2）混合后的物料在65℃条件下高速搅拌20min至分散均匀；（3）所得预混料经激光烧结成型制备为所需制件，并检测相关性能。所制得超短玻纤改性苯乙烯微球复合材料性能见表一。实施例4（1）在容器中陆续加入所需原料：聚苯乙烯微球100份，超短玻纤35份，偶联剂γ-氨丙基三乙氧基硅烷4份，抗氧剂N,N'-双-(3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酰基)己二胺0.05份，抗氧剂三[2,4-二叔丁基苯基]亚磷酸酯0.06份，润滑剂乙烯-丙烯酸共聚物0.14份，热稳定剂硬脂酸钙0.20份；（2）混合后的物料在75℃条件下高速搅拌25min至分散均匀；（3）所得预混料经激光烧结成型制备为所需制件，并检测相关性能。所制得超短玻纤改性苯乙烯微球复合材料性能见表一。实施例5（1）在容器中陆续加入所需原料：聚苯乙烯微球100份，超短玻纤45份，偶联剂γ-氨丙基三乙氧基硅烷5份，抗氧剂N,N'-双-(3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酰基)己二胺0.06份，抗氧剂三[2,4-二叔丁基苯基]亚磷酸酯0.07份，润滑剂乙烯-丙烯酸共聚物0.17份，热稳定剂硬脂酸钙0.25份；（2）混合后的物料在85℃条件下高速搅拌30min至分散均匀；（3）所得预混料经激光烧结成型制备为所需制件，并检测相关性能。所制得超短玻纤改性苯乙烯微球复合材料性能见表一。实施例6（1）在容器中陆续加入所需原料：聚苯乙烯微球100份，超短玻纤5份，偶联剂γ―(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷1份，抗氧剂N,N'-双-(3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酰基)己二胺0.02份，抗氧剂双（2，4—二酷基）季本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种超短玻纤改性苯乙烯微球复合材料，其特征在于，由以下重量份的组分制成：聚苯乙烯微球100份，超短玻纤5～45份，偶联剂1～5份，抗氧剂0.05～0.13份，润滑剂0.05～0.17份，热稳定剂0.05～0.25份。

【技术特征摘要】
1.一种超短玻纤改性苯乙烯微球复合材料，其特征在于，由以下重量份的组分制成：聚苯乙烯微球100份，超短玻纤5～45份，偶联剂1～5份，抗氧剂0.05～0.13份，润滑剂0.05～0.17份，热稳定剂0.05～0.25份。2.根据权利要求1所述的一种超短玻纤改性苯乙烯微球复合材料，其特征在于，所述的聚苯乙烯微球直径10～100μm。3.根据权利要求1所述的一种超短玻纤改性苯乙烯微球复合材料，其特征在于，所述的超短玻纤长度为50～500μm。4.根据权利要求1所述的一种超短玻纤改性苯乙烯微球复合材料，其特征在于，所述的偶联剂为γ-氨丙基三乙氧基硅烷或γ―(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷。5.根据权利要求1所述的一种超短玻纤改性苯乙烯微球复合材料，其特征在于，所述的抗氧剂为N,N'-双-(3-(3,5-二叔丁基-4-羟...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨桂生，李枭，李术，
申请(专利权)人：合肥杰事杰新材料股份有限公司，
类型：发明
国别省市：安徽,34