一种高性能抗形变3D打印用高分子材料及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种高性能抗形变3D打印用高分子材料，由以下质量份数物质构成：羟基磷灰石1%、碳酸钙0.5%—2.8%、表面改性剂0.1%—1.1%、抗氧化剂0.2%—0.8%、陶瓷颗粒粉1.2%—7.5%、颜色粉末0.1%—0.5%、粘接剂0.05%—0.2%、偶联剂0—1.1%、二异氰酸酯结合结晶扩链剂0—2.3%，石墨烯纤维0—1.5%，余量为高分子聚合物；其制备方法包括原料预处理，混料，初步造粒及二次造型等四个步骤。本发明专利技术一方面生产原料获取容易，成本低廉，原料污染性低，生产工艺简单易行，加工效率高，运行能耗相对较低，另一方面在具备良好的热塑成型能力的同时，还具备良好的机械结构强度、结构韧性、隔热及保温性能好，从而在有效满足3D打印作业生产需要的同时，另可有效的提高3D打印制备工件的产品质量和使用性能。

A high performance polymer material for anti deformation 3D printing and its preparation method

The present invention relates to a high performance anti deformable 3D printing polymer material, which consists of the following mass substances: hydroxyapatite 1%, calcium carbonate 0.5% - 2.8%, surface modifier 0.1% - 1.1%, antioxidant 0.2% - 0.8%, ceramic particle powder 1.2% - 7.5%, color powder 0.1% - 0.5%, binder 0.05% 0.2%, coupling agent 0 - 0.2% Diisocyanate is combined with crystallizer 0 - 2.3% and graphene fiber 0 - 1.5%, and the remainder is polymer. The preparation methods include four steps, such as raw material pretreatment, mixture, preliminary granulation and two molding. On the one hand, the invention has the advantages of easy production, low cost, low raw material pollution, simple and easy production process, high processing efficiency and relatively low energy consumption. On the other hand, it has good thermal and plastic forming ability and good mechanical structure strength, structure toughness, heat insulation and good insulation performance. While effectively meeting the production needs of 3D printing, it can also effectively improve the quality and performance of 3D printing products.

【技术实现步骤摘要】
一种高性能抗形变3D打印用高分子材料及其制备方法
本专利技术涉及一种高性能抗形变3D打印用高分子材料及其制备方法，属3D打印

技术介绍
目前3D打印技术在模具、零件等众多的加工领域中均得到广泛的应用，但在实际使用中发现，当前虽然各类的3D打印设备种类众多、加工成型工件结构精度、加工效率就较高，且加工作业运行能耗相对较低，可有效满足多种零部件工件等加工作业的需要，但在当前可有效与3D打印设备配套使用的打印材料相对较少，且打印材料的自身结构性能相对较差，不能有效满足不同工件实际使用的需要，从而严重限制了3D打印技术的推广和应用，因此针对这一现状，迫切需要开发一种可有效满足3D打印作业需要的高分子材料，以满足实际使用的需要。
技术实现思路
本专利技术目的就在于克服上述不足，提供一种高性能抗形变3D打印用高分子材料及其制备方法。为实现上述目的，本专利技术是通过以下技术方案来实现：一种高性能抗形变3D打印用高分子材料，由以下质量份数物质构成：羟基磷灰石1%、碳酸钙0.5%—2.8%、表面改性剂0.1%—1.1%、抗氧化剂0.2%—0.8%、陶瓷颗粒粉1.2%—7.5%、颜色粉末0.1%—0.5%、粘接剂0.05%—0.2%、偶联剂0—1.1%、二异氰酸酯结合结晶扩链剂0—2.3%，石墨烯纤维0—1.5%，余量为高分子聚合物。进一步的，所述的羟基磷灰石为100—500目的粉末状碱式磷酸钙，所述的碳酸钙、陶瓷颗粒粉均为100—500目的粉末结构。进一步的，所述的高分子聚合物为聚乳酸、丙烯腈—丁二烯—苯乙烯三元共聚物及聚己内酯中的任意一种。进一步的，所述的颜色粉末包括有机颜料及无机颜料中的任意一种，其中机颜料为大红粉、偶淡黄、酞青蓝中的任意一种，无机颜料为钛白、锌钡白、铅镉黄、铁蓝中的任意一种。进一步的，所述的表面改性剂为正丁醇、聚乙二醇、硅烷偶联剂中的任意一种。进一步的，所述的抗氧化剂为抗氧剂1010、抗氧剂168、抗氧剂626中的任意一种。进一步的，所述的粘接剂为热固性弹性体及热塑性弹性体中的任意一种。进一步的，所述的偶联剂为硅烷偶联剂，种类为KH-590、KH-570、KH-560和KH-550中的任意一种。一种高性能抗形变3D打印用高分子材料的制备方法，包括以下步骤：第一步，原料预处理，先将表面改性剂分别与羟基磷灰石、碳酸钙进行混合并搅拌均匀，进行改性作业，并在完成改性作业后，分别对改性后的羟基磷灰石和改性后的碳酸钙用常温去离子水清洗，最后对清洗后的改性后的羟基磷灰石和改性后的碳酸钙进行干燥，并再次破碎得到300目以上的改性后的羟基磷灰石和改性后的碳酸钙粉末状原料；第二步，混料，将表面改性剂、抗氧化剂、陶瓷颗粒粉、颜色粉末、粘接剂、偶联剂、二异氰酸酯结合结晶扩链剂，石墨烯纤维、高分子聚合物、改性后的羟基磷灰石和改性后的碳酸钙粉末添加到搅拌设备中，在20℃—60℃恒温环境下搅拌均匀，并在完成搅拌后保温静置10—20分钟；第三步，初步造粒，完成第二步后，将经过混合后的物料添加到螺杆挤出机进行挤出作业，然后将从螺杆挤出机挤出的物料由温度为0℃—5℃、风速为3m/s—10m/s的低温空气进行降温冷却，然后将挤出的物料通过粉碎造粒机粉碎成直径为0.1—3毫米的颗粒物料备用；第四步，二次造型，完成第三步作业后，向第二步制备得到的颗粒物料添加到螺杆挤出机中挤出作业，并将挤出得到的熔融态物料通过成型模具造型，然后将通过模具造型后的物料由温度为0℃—5℃、风速为3m/s—10m/s的低温空气进行降温冷却定型，即可得到成品3D打印用高分子材料。进一步的，所述的第三步中，螺杆挤出机挤出作业的最高温度不超过80℃，挤出螺杆转速为10—50r/min，第四步中，螺杆挤出机挤出作业的最高温度不超过200℃，挤出螺杆转速为50—130r/min。本专利技术一方面生产原料获取容易，成本低廉，原料污染性低，生产工艺简单易行，加工效率高，运行能耗相对较低，另一方面在具备良好的热塑成型能力的同时，还具备良好的机械结构强度、结构韧性、隔热及保温性能好，从而在有效满足3D打印作业生产需要的同时，另可有效的提高3D打印制备工件的产品质量和使用性能。附图说明图1为本专利技术的制备工艺流程图；图2为本专利技术拉伸实验的应力-应变曲线图。具体实施方式实施例1如图1和2所示，一种高性能抗形变3D打印用高分子材料，由以下质量份数物质构成：羟基磷灰石%、碳酸钙1%、表面改性剂0.5%、抗氧化剂0.2%、陶瓷颗粒粉1.5%、颜色粉末0.5%、粘接剂0.1%、二异氰酸酯结合结晶扩链剂1.1%，石墨烯纤维0.5%，余量为高分子聚合物。本实施例中，所述的羟基磷灰石为500目的粉末状碱式磷酸钙，所述的碳酸钙、陶瓷颗粒粉均为300目的粉末结构。本实施例中，所述的高分子聚合物为聚乳酸。本实施例中，所述的颜色粉末为铅镉黄。本实施例中，所述的表面改性剂为聚乙二醇。本实施例中，所述的抗氧化剂为抗氧剂1010。本实施例中，所述的粘接剂为热固性弹性体。本实施例中，所述的偶联剂为硅烷偶联剂，种类为KH-59。一种高性能抗形变3D打印用高分子材料的制备方法，包括以下步骤：第一步，原料预处理，先将表面改性剂分别与羟基磷灰石、碳酸钙进行混合并搅拌均匀，进行改性作业，并在完成改性作业后，分别对改性后的羟基磷灰石和改性后的碳酸钙用常温去离子水清洗，最后对清洗后的改性后的羟基磷灰石和改性后的碳酸钙进行干燥，并再次破碎得到400目的改性后的羟基磷灰石和改性后的碳酸钙粉末状原料；第二步，混料，将表面改性剂、抗氧化剂、陶瓷颗粒粉、颜色粉末、粘接剂、偶联剂、二异氰酸酯结合结晶扩链剂，石墨烯纤维、高分子聚合物、改性后的羟基磷灰石和改性后的碳酸钙粉末添加到搅拌设备中，在40℃恒温环境下搅拌均匀，并在完成搅拌后保温静置15分钟；第三步，初步造粒，完成第二步后，将经过混合后的物料添加到螺杆挤出机进行挤出作业，然后将从螺杆挤出机挤出的物料由温度为5℃、风速为5m/s的低温空气进行降温冷却，然后将挤出的物料通过粉碎造粒机粉碎成直径为2毫米的颗粒物料备用；第四步，二次造型，完成第三步作业后，向第二步制备得到的颗粒物料添加到螺杆挤出机中挤出作业，并将挤出得到的熔融态物料通过成型模具造型，然后将通过模具造型后的物料由温度为0℃、风速为10m/s的低温空气进行降温冷却定型，即可得到成品3D打印用高分子材料。本实施例中，所述的第三步中，螺杆挤出机挤出作业的最高温度为70℃，挤出螺杆转速为30r/min，第四步中，螺杆挤出机挤出作业的最高温度为100℃，挤出螺杆转速为80r/min。实施例2如图1和2所示，一种高性能抗形变3D打印用高分子材料，由以下质量份数物质构成：碳酸钙、2%、表面改性剂1.1%、抗氧化剂0.8%、陶瓷颗粒粉6%、颜色粉末0.1%、粘接剂0.2%、偶联剂0.8%、二异氰酸酯结合结晶扩链剂2.3%，石墨烯纤维1.5%，余量为高分子聚合物。本实施例中，所述的羟基磷灰石为200目的粉末状碱式磷酸钙，所述的碳酸钙、陶瓷颗粒粉均为300目的粉末结构。本实施例中，所述的高分子聚合物为丙烯腈—丁二烯—苯乙烯三元共聚物。本实施例中，所述的颜色粉末包为大红粉。本实施例中，所述的表面改性剂为硅烷偶联剂。本实施例中，所述的抗氧化剂为抗抗氧本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高性能抗形变3D打印用高分子材料，其特征在于，所述的高性能抗形变3D打印用高分子材料由以下质量份数物质构成：羟基磷灰石0—5%、碳酸钙0.5%—2.8%、表面改性剂0.1%—1.1%、抗氧化剂0.2%—0.8%、陶瓷颗粒粉1.2%—7.5%、颜色粉末0.1%—0.5%、粘接剂0.05%—0.2%、偶联剂0—1.1%、二异氰酸酯结合结晶扩链剂0—2.3%，石墨烯纤维0—1.5%，余量为高分子聚合物。

【技术特征摘要】
1.一种高性能抗形变3D打印用高分子材料，其特征在于，所述的高性能抗形变3D打印用高分子材料由以下质量份数物质构成：羟基磷灰石0—5%、碳酸钙0.5%—2.8%、表面改性剂0.1%—1.1%、抗氧化剂0.2%—0.8%、陶瓷颗粒粉1.2%—7.5%、颜色粉末0.1%—0.5%、粘接剂0.05%—0.2%、偶联剂0—1.1%、二异氰酸酯结合结晶扩链剂0—2.3%，石墨烯纤维0—1.5%，余量为高分子聚合物。2.根据权利要求1所述的一种高性能抗形变3D打印用高分子材料，其特征在于：所述的羟基磷灰石为100—500目的粉末状碱式磷酸钙，所述的碳酸钙、陶瓷颗粒粉均为100—500目的粉末结构。3.根据权利要求1所述的一种高性能抗形变3D打印用高分子材料，其特征在于：所述的高分子聚合物为聚乳酸、丙烯腈—丁二烯—苯乙烯三元共聚物及聚己内酯中的任意一种。4.根据权利要求1所述的一种高性能抗形变3D打印用高分子材料，其特征在于：所述的颜色粉末包括有机颜料及无机颜料中的任意一种，其中机颜料为大红粉、偶淡黄、酞青蓝中的任意一种，无机颜料为钛白、锌钡白、铅镉黄、铁蓝中的任意一种。5.根据权利要求1所述的一种高性能抗形变3D打印用高分子材料，其特征在于：所述的表面改性剂为正丁醇、聚乙二醇、硅烷偶联剂中的任意一种。6.根据权利要求1所述的一种高性能抗形变3D打印用高分子材料，其特征在于：所述的抗氧化剂为抗氧剂1010、抗氧剂168、抗氧剂626中的任意一种。7.根据权利要求1所述的一种高性能抗形变3D打印用高分子材料，其特征在于：所述的粘接剂为热固性弹性体及热塑性弹性体中的任意一种。8.根据权利要求1所述的一种高性能抗形变3D打印用高分子材料，其特征在于：所述的偶联剂为硅烷偶联剂，种类为KH-590、KH-570、...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱洋，邵蓉，
申请(专利权)人：南京旭羽睿材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32