一种用于SLS的玻璃纤维与聚苯乙烯复合粉末材料制备方法技术

本发明专利技术公开了用于SLS的玻璃纤维与聚苯乙烯复合粉末材料制备方法，包括以下步骤：将适量的玻璃纤维粉末与偶联剂溶液混合均匀后放入烘干箱中烘干，将烘干后得到的块状的玻璃纤维进行球磨、筛分，从而得到经过表面改性的玻璃纤维粉末；再将上述经过表面改性的玻璃纤维粉末与经过干燥处理的聚苯乙烯粉末同时放入高速混合机中混合均匀，将混合物再次进行筛分，从而得到用于SLS的玻璃纤维与聚苯乙烯复合粉末材料。本发明专利技术制备的玻璃纤维与聚苯乙烯复合粉末材料的烧结窗口大、形态均匀并且流动性良好，有利于SLS技术铺粉的流畅性和提高成型的精度，同时该粉末的制备工艺简单，成本较低，具有良好的应用前景。

A preparation method of glass fiber and polystyrene composite powder material for SLS

The invention discloses a SLS glass fiber and polystyrene composite preparation method comprises the following steps: mixing amount of glass fiber powder and coupling agent solution evenly dried in a drying oven, drying will be obtained after the bulk of the glass fiber was obtained after ball milling, sieving, glass fiber powder surface modification; the glass fiber powder after surface modification with polystyrene powder drying processing at the same time in a high-speed mixer for the mixture evenly, again to get the screening for SLS glass fiber and polystyrene composite. The prepared glass fiber and polystyrene composite sintering window, uniform morphology and good fluidity, conducive to SLS powder fluency and improve the accuracy of the powder molding, simple preparation technology, low cost, has a good prospect.

【技术实现步骤摘要】
一种用于SLS的玻璃纤维与聚苯乙烯复合粉末材料制备方法
本专利技术属于快速成型制作材料
，涉及一种用于SLS的玻璃纤维与聚苯乙烯复合粉末材料制备方法。
技术介绍
激光选区烧结(SelectiveLaserSintering,SLS)是快速成型领域应用最为广泛的技术之一，它是基于离散、堆积成型的思想，利用激光有选择的扫描烧结粉末材料进行分层制造、逐层累加，从而实现实体模型的制造。SLS技术与传统的减材制造技术不同，它是通过材料的累加法来制造各种模型和功能零件。由于SLS技术不受成型零件复杂度的影响，因此可以高效制作各类具有个性化的复杂产品。聚苯乙烯(Polystyrene,PS)是一种常见的工程塑料，它是一种无固定熔点的非晶态聚合物，且有着较低的收缩率，这在很大程度上有利于提高SLS工艺烧结件的成型尺寸精度，但是以往将其应用于SLS技术中，发现其的烧结强度较低，故很难将纯的聚苯乙烯粉末材料直接应用在SLS工艺中。玻璃纤维(Glassfiber,GF)是一种性能优越的无机非金属材料，它是以玻璃球为原料经过高温熔制、拉丝、络丝、织布等一系列工艺制作而成的纤维，其自身具有较高的机械强度，并且价格较为低廉，可极大的降低工业生产的成本。理论上讲，将玻璃纤维和聚苯乙烯制备成复合粉末材料，可最大化将两者的优势有机结合，进一步提高聚苯乙烯等粉末材料在SLS工艺中的力学性能和成型精度，同时还可降低生产成本，具有较好的应用前景。但是由于聚苯乙烯与玻璃纤维之间的结构和性能存在较大的差异，直接利用机械混合的方式对其进行改性，效果极不明显。在本专利技术技术提出之前，SLS用玻璃纤维给性聚苯乙烯粉末材料的制备方法主要有以下两种，即直接机械混合法和双螺旋挤出—深冷粉碎法。(一)、直接机械混合法是利用机械的方式将两种粉末材料直接混合而成，但是由于两种材料之间性能及物理性质差异较大，因此制备的粉末材料难以混合均匀，难以将其应用在SLS工艺中。(二)、双螺旋挤出—深冷粉碎法是首先使用双螺杆挤出机将两种材料熔融共混、挤出造粒，然后采用深冷粉碎制备合适SLS工艺的粉末，虽然这种方法可以将两种材料混合均匀，但是无法将其制备成SLS工艺要求的小粒径粉末，而且粉末颗粒的形状极不规则，流动性较差。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术存在的以上不足之处，提供一种用于SLS的玻璃纤维与聚苯乙烯复合粉末材料制备方法，本专利技术使用偶联剂对玻璃纤维的表面进行处理，然后在与聚苯乙烯粉末进行混合，由此有效解决了目前用于SLS的玻璃纤维与聚苯乙烯复合粉末材料混合不均以及流动性较差等问题。用于实现本专利技术目的的技术解决方案如下所述。一种用于SLS的玻璃纤维与聚苯乙烯复合粉末材料制备方法，包括以下步骤：1、将选定的玻璃纤维粉末加入到偶联剂溶液中，玻璃纤维粉末与偶联剂溶液的质量比为0.66～0.8:0.2～0.34，通过机械混合得到二者的均匀混合物，然后将混合物置于烘干箱中进行烘干，烘干温度为120℃，烘干时长为60～120min；2、将烘干后的块状的玻璃纤维放入球磨机中以400r/min速度球磨30～60min，将球磨得到的玻璃纤维粉末用细筛进行筛分，从而获取粒径为35μm～100μm的经过表面改性的玻璃纤维粉末；3、将预先准备好的聚苯乙烯粉末放入干燥箱中进行干燥处理，干燥温度为40～60℃，烘干时长为10～30min，之后将干燥的聚苯乙烯粉末放入球磨机中以400r/min速度球磨10～30min；然后将得到的聚苯乙烯粉末用细筛进行筛分选取，得到粒径为50μm～200μm的聚苯乙烯粉末；4、将步骤2和步骤3得到的玻璃纤维粉末和聚苯乙烯粉末放入1200～1500r/min的高速混合机中混合10～20min，从而得到质量分数为1﹕4～12的用于SLS的玻璃纤维与聚苯乙烯复合粉末材料。上述用于SLS的玻璃纤维与聚苯乙烯复合粉末材料制备方法中，所述的偶联剂溶液为硅烷类偶联剂KH550与无水乙醇溶液的混合溶液，其中硅烷偶联剂KH550与无水乙醇的体积比为1﹕80～120。总体而言，通过本专利技术所构思的以上技术方案与现有技术相比，主要具备有以下的技术优点：一、本专利技术通过对玻璃纤维表面的处理，并使之与聚苯乙烯粉末实现共混，所得到的玻璃纤维改性聚苯乙烯粉末的离散性好，形态均匀，非常适合于SLS技术工业应用；二、通过本专利技术的技术方案制得的粉末材料具有良好的流动性，因而在SLS工艺中有利于提高SLS烧结模型的烧结精度和强度；三、本专利技术的技术原理简单，可操作性强，有利于降低SLS用玻璃纤维改性聚苯乙烯粉末材料的制备成本，具有良好的应用前景。具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下将结合实施例对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。本专利技术的基本技术解决方案是首先将适量的玻璃纤维粉末与偶联剂溶液混合均匀；放入烘干箱中进行烘干处理；将烘干后得到的块状的玻璃纤维粉末放入球磨机中进行球磨处理，并用适当的细筛对其进行筛分；将经过处理的粒径合适的玻璃纤维粉末与经过干燥处理的聚苯乙烯粉末放入高速混合机中混合，然后将其进行筛分而得到用于SLS的玻璃纤维与聚苯乙烯复合粉末材料。以上技术解决方案中，所选用的偶联剂溶液为硅烷类偶联剂KH550与无水乙醇溶液的混合溶液，其中硅烷偶联剂与无水乙醇的比例约为1:100；所选用的玻璃纤维粉的粒径为35μm～100μm，聚苯乙烯粉末材料的粒径为50μm～200μm。本专利技术的一个较佳的具体实施例如下所示：(1)、将适量的硅烷偶联剂(KH550)按照1:100的质量比例溶于无水乙醇溶液中，用玻璃棒均匀搅拌2min，得到偶联剂溶液；(2)、称取200g粒径为75μm的玻璃纤维粉末加入到85g已配置好的偶联剂溶液中，均匀混合后放入烘干箱中以120℃温度进行烘干处理60min；(3)、将烘干后的块状玻璃纤维翻入球磨机中以400r/min的转速球磨30min，接着用细筛子进行过筛，选取平均粒径在75μm左右的粉末；(4)、称取1800g粒径在125μm的聚苯乙烯粉末放入干燥箱中，以45℃的温度对其进行干燥处理20min，将处理得到的干燥聚苯乙烯粉末放入到球磨机中以400r/min的速度进行球磨20min，然后通过细筛进行筛分，获得粒径为125μm的干燥聚苯乙烯粉末；(5)、将获得的玻璃纤维粉末和聚苯乙烯粉末放入到高速混合机中以1500r/min的速度均匀混合，从而得到质量分数为1:9的用于SLS的玻璃纤维改性聚苯乙烯粉末材料。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于SLS的玻璃纤维与聚苯乙烯复合粉末材料制备方法，其特征在于包括以下步骤：1.1将选定的玻璃纤维粉末加入到偶联剂溶液中，玻璃纤维粉末与偶联剂溶液的质量比为0.66～0.8:0.2～0.34，通过机械混合得到二者的均匀混合物，然后将混合物置于烘干箱中进行烘干，烘干温度为120℃，烘干时长为60～120min；1.2将烘干后的块状的玻璃纤维放入球磨机中以400r/min速度球磨30～60min，将球磨得到的玻璃纤维粉末用细筛进行筛分，从而获取粒径为35μm～100μm的经过表面改性的玻璃纤维粉末；1.3将预先准备好的聚苯乙烯粉末放入干燥箱中进行干燥处理，干燥温度为40～60℃，烘干时长为10～30min，之后将干燥的聚苯乙烯粉末放入球磨机中以400r/min速度球磨10～30min；然后将得到的聚苯乙烯粉末用细筛进行筛分选取，得到粒径为50μm～200μm的聚苯乙烯粉末；1.4将步骤1.2和步骤1.3得到的玻璃纤维粉末和聚苯乙烯粉末放入1200～1500r/min的高速混合机中混合10～20min，从而得到质量分数为1﹕4～12的用于SLS的玻璃纤维与聚苯乙烯复合粉末材料。

【技术特征摘要】
1.一种用于SLS的玻璃纤维与聚苯乙烯复合粉末材料制备方法，其特征在于包括以下步骤：1.1将选定的玻璃纤维粉末加入到偶联剂溶液中，玻璃纤维粉末与偶联剂溶液的质量比为0.66～0.8:0.2～0.34，通过机械混合得到二者的均匀混合物，然后将混合物置于烘干箱中进行烘干，烘干温度为120℃，烘干时长为60～120min；1.2将烘干后的块状的玻璃纤维放入球磨机中以400r/min速度球磨30～60min，将球磨得到的玻璃纤维粉末用细筛进行筛分，从而获取粒径为35μm～100μm的经过表面改性的玻璃纤维粉末；1.3将预先准备好的聚苯乙烯粉末放入干燥箱中进行干燥处理，干燥温度为40～60℃，烘干时长为10...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨来侠，王勃，
申请(专利权)人：西安科技大学，
类型：发明
国别省市：陕西,61