本发明专利技术属于3D打印技术领域，具体涉及一种高强度耐高温3D打印材料、线材制备及打印方法。应用于FDM打印技术的聚合物线材仍然主要以ABS、PLA、PC、PP、PE、尼龙等各类常用热塑性工程塑料以及其改性增强的复合材料居多，这些材料普遍存在使用温度低，力学强度差，复合工艺复杂的问题。本发明专利技术的高强度耐高温3D打印材料，仅包括聚醚酰亚胺，无需额外添加剂。所提供的线材制备方法、3D打印方法工艺简单易行,有利于实现批量稳定生产，制备过程中无任何添加剂、大大简化了3D打印线材的制备工艺、整个过程环保无毒。
High strength and high temperature resistant 3D printing material, wire rod preparation and printing method
The invention belongs to the field of 3D printing technology, in particular relates to a high strength and high temperature resistant 3D printing material, wire making and printing method. The polymer wire used in FDM printing technology is still mainly in ABS, PLA, PC, PP, PE, nylon and other kinds of commonly used thermoplastic engineering plastics and composite materials reinforced by the widespread use of these materials are low temperature, poor mechanical strength, complex process of complex problem. The high strength and high temperature resistant 3D printing material of the present invention includes only imide, without additional additives. The wire preparation process, 3D printing method is simple and conducive to the realization of mass production, prepared without any additives, which greatly simplifies the 3D printing wire preparation process, the whole process of environmental protection non-toxic process.
【技术实现步骤摘要】
一种高强度耐高温3D打印材料、线材制备及打印方法
本专利技术属于3D打印
，具体涉及一种高强度耐高温3D打印材料、线材制备及打印方法。
技术介绍
近年来，3D打印技术迅速发展起来，受到了国内外的广泛认可和关注。3D打印技术又称为增材制造，是一种根据三维绘图数据，通过3D打印设备直接实现逐层加工、叠加成形的工艺，以此生成实体零部件；其大大区别于传统模具加工的制作方法，这种无模具自由成形的技术摆脱了空间几何及设计工艺的束缚，可将任何创意设计转变为实体产品，拓展了巨大的创造空间。而且与传统树脂加工方式相比，缩短了研发周期，降低了研发成本；拓宽了材料选择范围和产品应用领域；成型件可直接制造终端零部件；也就减少了材料的消耗，尤其小批量生产可大大降低产品成本。目前，3D打印技术中，应用最广泛的仍然是熔融沉积成型(FDM)技术，其作为一种可将各种热塑性聚合物线材加热熔化进而逐层堆积成型的打印技术方法，原理简单、操作易行、节约原料、打印成本低周期短，在众多3D打印技术中应用最为广泛，也就有着至关重要的地位。应用于FDM打印技术的聚合物线材仍然主要以ABS、PLA、PC、PP、PE、尼龙等各类常用热塑性工程塑料以及其改性增强的复合材料居多，这些材料普遍存在使用温度低，力学强度差，复合工艺复杂，添加剂繁多，实际应用范围非常有限的问题，尤其在航空航天等工程应用方面几乎无法实际应用，目前现有的3D打印耗材种类早已难以满足日益增长的市场需求。聚醚酰亚胺(PEI)是一种常用的航空材料，热变形温度高达220℃，同时兼具优异的力学性能，具有广谱耐化学性、抗燃烧性和低致烟性，并且抗蠕变及尺寸稳定性优良，广泛应用于消防员头盔，飞机内饰，舱外航空航天组件和汽车各部位组件等，但至今还没有聚醚酰亚胺(PEI)作为单一成分的3D打印材料在各种场合中应用。
技术实现思路
聚醚酰亚胺(PEI)作为一种未定型高性能聚合物，具备针对市面上任何FDM热塑性塑料都无法企及的高耐热性、耐化学性以及优异的力学性能，是作为高强度耐高温3D打印线材最佳的聚合物材料。本专利技术的目的是：提供一种高强度耐高温3D打印材料、线材制备及打印方法，仅以单一成分的材料进行3D打印，简化3D打印线材的制备工艺。本专利技术的高强度耐高温3D打印材料，仅包括聚醚酰亚胺，无需额外添加剂。所述聚醚酰亚胺的重均分子量Mw为4万g/mol―6万g/mol。一种高强度耐高温3D打印线材的制备方法，采用上述的3D打印材料，该方法包括以下步骤：将所述聚醚酰亚胺的树脂母粒经真空干燥箱于120℃―180℃干燥除湿3-8小时后，经树脂拉丝机牵引挤出聚醚酰亚胺线材，再通过圆盘绕丝收集成型线材，所述树脂拉丝机的加热温度为320℃―400℃。线材的直径为1mm―4mm。一种利用上述3D打印线材进行3D打印的方法，包括以下步骤：(1)将所述3D打印线材经真空干燥箱于80℃―120℃干燥除湿3―8小时；(2)将干燥除湿好的线材采用FDW型3D打印设备进行逐层沉积打印，腔体温度为60―100℃，底板温度为100―180℃，打印温度340―400℃，填充率为20―100％，完成预设样品的3D打印作业；(3)将打印好的样品放置于真空干燥箱中，100℃干燥除湿1―2小时，150℃干燥除湿1―2小时，200℃干燥除湿1―2小时，待其在真空干燥箱中自然冷却至室温再取出。将取出的样品按照国家标准测试其弯曲强度、拉伸强度、缺口冲击强度以及无缺口冲击强度。本专利技术的有益效果是：简单易行,有利于实现批量稳定生产，制备过程中无任何添加剂、大大简化了3D打印线材的制备工艺、整个过程环保无毒，所制备的高强度耐高温3D打印线材均匀，可直接应用于3D打印，研发周期短、成本低、材料消耗少，较传统加工制造方式有突出的优势；所得到的3D打印样条样品，力学性能显著提高，弥补了传统线材力学性能差的不足，热变形温度约为220℃，其可在高温高强度高腐蚀等恶劣环境下持久使用，作为一种新型高强度耐高温3D打印线材，更加适于应用在航空航天，机械制造等对材料有高要求的相关领域，为拓展聚醚酰亚胺在3D打印方面的应用奠定了基础，创造卓越的经济效益和社会效益。具体实施方式下面对本专利技术做进一步详细说明。实施例1将聚醚酰亚胺的树脂母粒经真空干燥箱于120℃干燥除湿5小时后，经树脂拉丝机在加入温度为350℃的条件下牵引挤出直径为1.75±0.05mm的聚醚酰亚胺3D打印线材，再通过圆盘绕丝收集成型线材。将上述3D打印线材经真空干燥箱于100℃干燥除湿5小时后，采用FDW型3D打印设备按照国家标准GB/T2567-2008进行逐层沉积打印所需测试样条或样品，打印作业时，腔体温度为70℃，底板温度为120℃，打印温度360℃，填充率为100％。完成3D打印作业后，将上述打印好的样条或样品放置于真空干燥箱中，100℃干燥除湿1小时，150℃干燥除湿1小时，200℃干燥除湿1小时，待其在真空干燥箱中自然冷却至室温再取出。实施例2将上述聚醚酰亚胺的树脂母粒经真空干燥箱于120℃干燥除湿5小时后，经树脂拉丝机在加入温度为330℃的条件下牵引挤出直径为1.75±0.05mm的聚醚酰亚胺3D打印线材，再通过圆盘绕丝收集成型线材。将上述3D打印线材经真空干燥箱于100℃干燥除湿5小时后，采用FDW型3D打印设备按照国家标准GB/T2567-2008进行逐层沉积打印所需测试样条或样品，打印作业时，腔体温度为75℃，底板温度为135℃，打印温度375℃，填充率为100％。完成3D打印作业后，将上述打印好的样条或样品放置于真空干燥箱中，100℃干燥除湿1小时，150℃干燥除湿1小时，200℃干燥除湿1小时，待其在真空干燥箱中自然冷却至室温再取出。实施例3将上述聚醚酰亚胺的树脂母粒经真空干燥箱于150℃干燥除湿4小时后，经树脂拉丝机在加入温度为360℃的条件下牵引挤出直径为1.75±0.05mm的聚醚酰亚胺3D打印线材，再通过圆盘绕丝收集成型线材。将上述3D打印线材经真空干燥箱于110℃干燥除湿4.5小时后，采用FDW型3D打印设备按照国家标准GB/T2567-2008进行逐层沉积打印所需测试样条或样品，打印作业时，腔体温度为80℃，底板温度为135℃，打印温度380℃，填充率为60％。完成3D打印作业后，将上述打印好的样条或样品放置于真空干燥箱中，100℃干燥除湿1.5小时，150℃干燥除湿1.5小时，200℃干燥除湿1.5小时，待其在真空干燥箱中自然冷却至室温再取出。实施例4将上述聚醚酰亚胺的树脂母粒经真空干燥箱于160℃干燥除湿3小时后，经树脂拉丝机在加入温度为380℃的条件下牵引挤出直径为3.00±0.05mm的聚醚酰亚胺3D打印线材，再通过圆盘绕丝收集成型线材。将上述3D打印线材经真空干燥箱于120℃干燥除湿3小时后，采用FDW型3D打印设备按照国家标准GB/T2567-2008进行逐层沉积打印所需测试样条或样品，打印作业时，腔体温度为90℃，底板温度为150℃，打印温度390℃，填充率为80％。完成3D打印作业后，将上述打印好的样条或样品放置于真空干燥箱中，100℃干燥除湿2小时，150℃干燥除湿2小时，200℃干燥除湿2小时，待其在真空干燥箱中自然冷却至室温再取出。实施例5将上述聚醚本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种高强度耐高温3D打印材料，其特征在于：该3D打印材料仅包括聚醚酰亚胺，无需额外添加剂。
【技术特征摘要】
1.一种高强度耐高温3D打印材料，其特征在于：该3D打印材料仅包括聚醚酰亚胺，无需额外添加剂。2.根据权利要求1所述的高强度耐高温3D打印材料，其特征在于：所述聚醚酰亚胺的重均分子量Mw为4万g/mol―6万g/mol。3.一种高强度耐高温3D打印线材的制备方法，其特征在于：该方法采用权利要求1或2所述的3D打印材料，且包括以下步骤：将所述聚醚酰亚胺的树脂母粒经真空干燥箱于120℃―180℃干燥除湿3-8小时后，经树脂拉丝机牵引挤出聚醚酰亚胺线材，再通过圆盘绕丝收集成型线材，所述树脂拉丝机的加热温度为320℃―400℃。4.根据权利要求3所述的高强度耐高温3D打印线材，其特征在于：线材的直径为1mm―4mm。5.一种利用权利要求3-...
【专利技术属性】
技术研发人员：杨程，邢悦，任志东，郝思嘉，戴圣龙，
申请(专利权)人：中国航发北京航空材料研究院，
类型：发明
国别省市：北京,11
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