一种应用于选择性激光烧结的尼龙粉末材料制备方法技术

本发明专利技术提供了一种应用于选择性激光烧结的尼龙粉末材料制备方法，包括如下步骤：将尼龙原料、封端剂、去离子水和抗氧化剂加入到聚合釜中发生聚合反应，再经水冷拉条出料、切粒，得到尼龙粒料，其中，尼龙原料、封端剂和抗氧化剂的质量百分比为96～97.5％:0.5～3.8％:0.2～0.5％；将尼龙粒料和溶剂混合搅拌，采用溶剂法制粉，并通过离心过滤、干燥、筛分制得尼龙粉末；将尼龙粉末和流动助剂混合搅拌后筛分，平均粒径为45～110μm，制得一种应用于选择性激光烧结的尼龙粉末材料；本发明专利技术的尼龙粉末流动性好，粉末松装密度高，表面质量好，余粉具有高循环利用性，烧结制件不产生橘皮，大大降低了成本，对环境具有友好性。

A Method of Preparing Nylon Powder Material for Selective Laser Sintering

The invention provides a method for preparing nylon powder material for selective laser sintering, which includes the following steps: adding nylon raw material, end-capping agent, deionized water and antioxidant into the polymerizer to initiate a polymerization reaction, then discharging and granulating by water-cooled drawing strip to obtain nylon granules, in which the mass percentages of nylon raw material, end-capping agent and antioxidant are 96-97.5%: 0.5-3.8%:0.2-0.5%; nylon powder is prepared by mixing nylon granules and solvents, making powder by solvent method, centrifugal filtration, drying and sieving; nylon powder and flow aids are mixed and stirred and sifted, with an average particle size of 45-110 um, to prepare a nylon powder material for selective laser sintering; the nylon powder of the invention has good fluidity and loose powder. The sintered parts do not produce orange peel, which greatly reduces the cost and is environmentally friendly.

【技术实现步骤摘要】
一种应用于选择性激光烧结的尼龙粉末材料制备方法
本专利技术属于增材制造
，具体涉及一种应用于选择性激光烧结的尼龙粉末材料制备方法。
技术介绍
选择性激光烧结是通过选择性地熔合多个粉末层来制造三维物体的一种方法，该方法允许不使用工具加工而只需根据待生产物体的三维图像通过激光烧结粉末的多个重叠层，来获得三维实体。该方法主要使用热塑性聚合物来完成，专利US6136948和WO9606881对这种使用粉末状聚合物制造三维物体的方法进行了详细的描述。该技术在航空航天、医疗、鞋类、工业设计和建筑等领域得到应用。选择性激光烧结工艺中，最后烧结完后的烧结包，其中有一部分吸收激光能量的粉末熔化制备成烧结件；另外一部分未吸收激光能量的余粉，这些余粉与烧结件一起保存在烧结包里，直到打开烧结包。烧结包中未烧结的余粉，不仅是保证了整个烧结包的温场的均一性，同时也起到支撑烧结件的作用。打开烧结包后，清理出烧结件，余粉经过筛分留作下次循环使用，下次循环使用的粉末由一定比例的新粉和余粉进行配粉而成。在实际的选择性激光烧结工艺中，余粉之所以不能完全重复使用，一是余粉进行了后缩聚，聚酰胺分子量增加或聚酰胺分子之间进行交联；二是，余粉在烧结过程中长期处于高温下，余粉之间会发生交联导致粉末流动性变差。使用了大量聚酰胺分子量增加或者聚酰胺分子之间进行交联的余粉，会使得在烧结过程，吸收了激光能量的粉末变成了熔融体后，熔融体流动性变差，不同烧结层之间的分子链之间无法较好的相互作用，所以层与层之间的无法很好的融合，从而使得烧结层的收缩不一致，最终导致了在烧结件上产生橘皮。为了在使用选择性激光烧结时保证烧结件的质量，会根据现有技术将一定的比例的余粉与新粉混合，但所需的新粉的量明显高于烧结件所消耗的量，所以，余粉的量会随着烧结次数的增加，会不断的增加。在实际过程中，余粉也不能用于其他制造工艺使用，导致这部分余粉的浪费，同时也污染了环境。
技术实现思路
本专利技术提供一种应用于选择性激光烧结的尼龙粉末材料制备方法，通过在聚合过程中加入封端剂，防止聚酰胺分子链再缩聚和聚酰胺分子链之间进行交联，达到聚酰胺熔融体粘度稳定的作用，烧结后制件不产生橘皮，制件表面质量好，余粉具有高循环利用性，大大降低了成本，对环境具有友好性。本专利技术提供的一种应用于选择性激光烧结的尼龙粉末材料制备方法，包括如下步骤：(1)将尼龙原料、封端剂、去离子水和抗氧化剂加入到聚合釜中发生聚合反应，再经水冷拉条出料、切粒，得到尼龙粒料，其中，尼龙原料、封端剂和抗氧化剂的质量百分比为96～97.5％:0.5～3.8％:0.2～0.5％，在本专利技术中，去离子水的质量百分比不作限定；(2)将尼龙粒料和溶剂混合搅拌，采用溶剂法制粉，并通过离心过滤、干燥、筛分制得尼龙粉末；(3)将尼龙粉末和流动助剂混合搅拌后筛分，平均粒径为45～110μm，制得一种应用于选择性激光烧结的尼龙粉末材料；进一步地，步骤1中，聚合反应的工艺为：将所述尼龙原料、封端剂、去离子水和抗氧化剂加入到聚合釜中，将反应釜密闭、抽真空，然后通入惰性气体至反应釜内压强为0.10～0.15Mpa，升温至220～240℃，反应釜内压强达1.8～2.0MPa，保压1～4h，然后泄压到常压后，再保持反应0.6～2.5h，停止加热。进一步地，所述聚合反应中泄压的工艺分为三步泄压：第一阶段，泄压到0.8Mpa，泄压速率为0.015～0.02Mpa/min，升温到240～250℃；第二阶段，泄压到0.4Mpa，泄压速率为0.01～0.015Mpa/min，升温到250～265℃；第三阶段，泄压到常压，泄压速率为0.005～0.01Mpa/min,升温到265～290℃。进一步地，所述封端剂为脂肪二元酸或脂肪二元胺。进一步地，所述脂肪二元酸为己二酸、癸二酸、十一碳二酸、十二碳二酸、十三碳二酸和十四碳二酸中的一种或两种。进一步地，所述脂肪二元胺为己二胺、癸二胺、十一碳二胺、十二碳二胺、十三碳二胺和十四碳二胺中的一种或两种。进一步地，步骤2中，溶剂法制粉工艺为：将所述尼龙粒料加入到聚合釜中，再加入溶剂，在1～1.6MPa的压强和130～160℃温度下搅拌，然后降温减压至室温常压，析出粉末，其中，溶剂的质量为尼龙粒料质量的6～12倍。进一步地，步骤3中，尼龙粉末和流动助剂按1:0.1～2％配比混合。进一步地，所述尼龙原料为己内酰胺、PA66盐、PA610盐、PA612盐、PA1010盐、PA1012盐、PA1212盐和十二内酰胺和11-氨基十一酸的一种或几种。进一步地，所述溶剂为去离子水、醇类溶剂、酮类溶剂、酰胺类溶剂、亚砜类溶剂中的一种或多种。优选地，所述抗氧化剂为受阻酚类抗氧剂和亚磷酸酯类抗氧剂组成的复合抗氧剂，其中受阻酚类抗氧剂优选为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-苯酚中的一种或两种，所述亚磷酸酯类抗氧剂为2′-乙基双(4，6-二叔丁基苯基)氟代亚磷酸酯和/或四(2，4-二叔丁基苯基)-4，4′-联苯基双亚磷酸酯中。优选地，所述流动助剂为气相二氧化硅或者气象三氧化二铝。本专利技术的应用于选择性激光烧结的尼龙粉末材料制备方法及其制备方法具有以下有益效果：(1)、通过在尼龙原料聚合的过程中加入封端剂，防止聚酰胺分子链再缩聚和聚酰胺分子链之间进行交联，通过控制封端剂的量，控制了分子量的大小，使聚酰胺熔融体粘度稳定性高。(2)、通过封端剂的作用，减少尼龙粉末材料之间的相互粘结，防止了尼龙粉末材料之间相互团结，使得尼龙粉末材料松装密度不下降。(3)、尼龙余粉得到更高比例的使用，减少尼龙新粉加入的量，降低了应用于选择性激光烧结尼龙粉末材料的成本，又减少了对环境的污染。采用了本专利技术的粉末，烧结配粉时，尼龙新粉的使用比例更低，烧结件也无橘皮，烧结的力学性能也能保持，表面粗糙能进一步改善。本专利技术中尼龙新粉即具有高循环利用性的应用于选择性激光烧结的尼龙粉末材料，尼龙余粉即利用本专利技术尼龙新粉烧结一次或多次以后产生的余粉。附图说明图1为对比例1、实施例1和实施例2将尼龙新粉和尼龙余粉按照5:5的配比重复烧结五次，其熔融指数MFR变化示意图；图2为对比例1、实施例1和实施例2将尼龙新粉和尼龙余粉按照3:7的配比重复烧结五次，其熔融指数MFR变化示意图。图3为本专利技术所制得的用于选择性激光烧结的尼龙粉末材料相邻粉末之间的示意图；图4为对比文件1所制得的尼龙粉末材料相邻粉末之间的示意图；图5为对比文件尼龙粉末烧结时所发生化学反应式。具体实施方式本专利技术提供的一种应用于选择性激光烧结的尼龙粉末材料制备方法，包括如下步骤：(1)将尼龙原料、封端剂、去离子水和抗氧化剂加入到聚合釜中发生聚合反应，再经水冷拉条出料、切粒，得到尼龙粒料，其中，尼龙原料、封端剂和抗氧化剂的质量百分比为96～97.5％:0.5～3.8％:0.2～0.5％；(2)将尼龙粒料和溶剂混合搅拌，采用溶剂法制粉，并通过离心过滤、干燥、筛分制得尼龙粉末；(3)将尼龙粉末和流动助剂混合搅拌后筛分，平均粒径为45～110μm，制得一种应用于选择性激光烧结的尼龙粉末材料；通过添加封端剂，达到制备分子量可控的尼龙粒料，同时制备的尼龙粒料的分子量分布窄。封端剂的作用为，当分子本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种应用于选择性激光烧结的尼龙粉末材料制备方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)将尼龙原料、封端剂、去离子水和抗氧化剂加入到聚合釜中发生聚合反应，再经水冷拉条出料、切粒，得到尼龙粒料，其中，尼龙原料、封端剂和抗氧化剂的质量百分比为96～97.5％:0.5～3.8％:0.2～0.5％；(2)将尼龙粒料和溶剂混合搅拌，采用溶剂法制粉，并通过离心过滤、干燥、筛分制得尼龙粉末；(3)将尼龙粉末和流动助剂混合搅拌后筛分，平均粒径为45～110μm，制得一种应用于选择性激光烧结的尼龙粉末材料。

【技术特征摘要】
1.一种应用于选择性激光烧结的尼龙粉末材料制备方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)将尼龙原料、封端剂、去离子水和抗氧化剂加入到聚合釜中发生聚合反应，再经水冷拉条出料、切粒，得到尼龙粒料，其中，尼龙原料、封端剂和抗氧化剂的质量百分比为96～97.5％:0.5～3.8％:0.2～0.5％；(2)将尼龙粒料和溶剂混合搅拌，采用溶剂法制粉，并通过离心过滤、干燥、筛分制得尼龙粉末；(3)将尼龙粉末和流动助剂混合搅拌后筛分，平均粒径为45～110μm，制得一种应用于选择性激光烧结的尼龙粉末材料。2.根据权利要求1中任一项所述的应用于选择性激光烧结的尼龙粉末材料制备方法，其特征在于，步骤1中，聚合反应的工艺为：将所述尼龙原料、封端剂、去离子水和抗氧化剂加入到聚合釜中，将反应釜密闭、抽真空，然后通入惰性气体至反应釜内压强为0.10～0.15Mpa，升温至220～240℃，反应釜内压强达1.8～2.0MPa，保压1～4h，然后泄压到常压后，再保持反应0.6～2.5h，停止加热。3.根据权利要求2所述的应用于选择性激光烧结的尼龙粉末材料制备方法，其特征在于，所述聚合反应中泄压的工艺分为三步泄压：第一阶段，泄压到0.8Mpa，泄压速率为0.015～0.02Mpa/min，升温到240～250℃；第二阶段，泄压到0.4Mpa，泄压速率为0.01～0.015Mpa/min，升温到250～265℃；第三阶段，泄压到常压，泄压速率为0.005～0.01Mpa/min，升温到265～290℃。4.根...

【专利技术属性】
技术研发人员：文杰斌，徐文雅，李俭，袁博，
申请(专利权)人：湖南华曙高科技有限责任公司，
类型：发明
国别省市：湖南,43