3D打印TPU粉末高分子改性材料制造技术

本发明专利技术公开了一种3D打印TPU粉末高分子改性材料，包括以下各重量份数的原料组分：TPU 60‑70份；改性秸秆粉10‑20份；改性木粉10‑20份；润滑剂0.1‑1份；相容剂2‑5份；热稳定剂2‑5份；所述高分子改性材料的粉末的邵氏硬度A为40‑90。本发明专利技术还提供了制备方法：准备TPU溶液，开启超声振荡，投入润滑剂、相容剂、热稳定剂，超声振荡5‑15min后，再投入改性秸秆粉、改性木粉，超声振荡15‑30min，用深冷制粉机制成粉末；或者在高速混炼机中投入TPU粒子再入润滑剂、相容剂、热稳定剂混合均匀，再投入改性秸秆粉、改性木粉混合均匀制得或者将所得混合物熔融后再造粒。本发明专利技术采用TPU和植物性纤维粉熔合后用于3D打印，降低了成本，提高了资源利用率，为3D打印材料提供了一个可工业化的选择。

3D printing TPU powder polymer modified material

【技术实现步骤摘要】
3D打印TPU粉末高分子改性材料
本专利技术涉及一种高分子改性材料，具体而言，涉及一种用于3D打印的TPU粉末高分子改性材料。
技术介绍
TPU名称为热塑性聚氨酯弹性体橡胶，是一种性能介于橡胶和塑料中间的高分子材料。TPU的硬度范围宽，并且具有耐磨、耐油和优异的弹性性能。他广泛应用于日用品、体育用品、玩具、装饰材料等领域。3D打印技术是一种新型产品制造技术，结合计算机数据软件，通过逐层叠加材料的方式来构件产品。3D打印有别于传统制造工艺，不需要另外制备模具，大幅缩短了产品的制造周期，节约了生产成本，能高效完成结构复杂、高精密度、个性化定制、模量大等的产品制造，亦能用于新产品的开发阶段。目前在我国，热塑性材料的3D打印技术主要采用熔融沉积成型（FDM），它的工作原理是将丝状的材料进行加热融化，通过喷嘴把材料挤出。这种技术需要先将原材料拉成适用直径的细丝材，在加工过程中，原材料的结构可能被破坏，而使得脆性变大，产品的品质下降，另外此工艺成型速度相对较慢，成型表面比较毛糙。另外一种用于热塑性材料的3D打印技术为选择性激光烧结（SLS）技术是利用粉末材料在激光照射下烧结的原理，在计算机控制下层层堆积成型，这种技术对材料的利用率高，成型速度快，能制造各种复杂构件，制成的产品精细度较高。打印材料的质量是3D打印技术的核心，制备适用于选择性激光烧结3D打印的粉材至关重要。在我国由于选择性激光烧结（SLS）技术应用在热塑性材料生产推广较少，对TPU粉末开发和制备工艺的研究更加有限。由于缺乏相关的耗材，难以实现TPU材料的选择性激光烧结，该问题亟待解决。
技术实现思路
为了克服现有技术的不足，本专利技术的目的是提供一种于3D打印的TPU粉末高分子改性材料。本专利技术是通过以下方案来实现的：3D打印TPU粉末高分子改性材料，各重量份数的原料组分：TPU60-70份；改性秸秆粉10-20份；改性木粉10-20份；润滑剂0.1-1份；相容剂2-5份；热稳定剂2-5份；高分子改性材料的粉末的邵氏硬度A为40-90。优选的，TPU为聚醚型热塑型聚氨酯，硬度为40-70A,抗拉强度为45-46MPa。优选的，秸秆粉为碱改性秸秆类生物性纤维，粉细度为180-1000目。优选的，润滑剂为马来酸酐聚合物。优选的，相容剂为含有环氧基团的相容剂。优选的，热稳定剂为双(3，5-三级丁基-4-羟基苯基)硫醚、2，6-三级丁基4-甲基苯酚、2,4-二-(正辛基硫亚甲基)-6-甲基苯酚、2,4-二(十二烷基硫甲基)-6-甲基苯酚、季戊四醇酯、双十二碳醇酯、双十四碳醇酯、双十八碳醇酯硫代二丙酸二月桂酯或硫代二丙酸双硬脂基酯中的一种或多种。材料的制备方法：方法一、准备TPU溶液，开启超声振荡，投入润滑剂、相容剂、热稳定剂，超声振荡5-15min，再投入改性秸秆粉、改性木粉，超声振荡15-30min，用深冷制粉机制成粉末。方法二、在高速混炼机中投入TPU粒子再入润滑剂、相容剂、热稳定剂混合均匀，再投入改性秸秆粉、改性木粉混合均匀。方法三、在高速混炼机中投入TPU粒子再入润滑剂、相容剂、热稳定剂混合均匀，再投入改性秸秆粉、改性木粉混合均匀后熔融后再造粒。本专利技术的有益效果：（1）在原料中添加了改性秸秆粉、改性木粉，这些材料取自于废弃的秸秆或者木质素，有利于能源的节约，原材料价格低廉能幅度降低成本，对促进3D打印的材料多元化、功能化发展有重要意义。（2）通过添加改性秸秆粉、改性木粉使得TPU材料的强度和刚性获得改善，更好的发挥了各材料的性能优势，并产生了一加一大于二的效果。（3）本专利技术中添加了相容剂、润滑剂和热稳定剂，使得热塑性树脂TPU与生物有机基质能够更好的相容，在一定程度上提高了3D打印的精度。（4）本专利技术的三种制备方法简单成熟，最大限度的提高了对混合材料的分散和揉和，进一步提高了聚合物材料的耐磨、耐热、耐撕裂等性能，可广泛用于军工、核动力、汽车、化工领域中的结构功能件和终端零件。具体实施方式为了使本专利技术的内容更容易被清楚地理解，下面根据具体实施例，对本专利技术作进一步详细的说明。实施例中所涉及的原料为：TPU是德国拜耳的1485A透明级聚醚型；秸秆粉为陕西金禾农业科技有限公司的各类碱改性秸秆粉；润滑剂为东莞市星原化工有限公司的SES-g-MAH；改性木粉为东莞市楹圣塑胶化工有限公司的PBAT1；相容剂为法国阿科玛AX8900；热稳定剂为美国舒尔曼的DP90和市售工业级原料复配。实施例1：3D打印TPU粉末高分子改性材料，各重量份数的原料如下：TPU60份；改性小麦粉20份；改性木粉10份；润滑剂0.1份；相容剂5份；热稳定剂2.8份（美国舒尔曼的DP90和双十八碳醇酯硫代二丙酸二月桂酯）；以上改性小麦粉、改性木粉的粉细度为180-500目。如上述3D打印TPU粉末高分子改性材料制备方法：将TPU粒子熔化，开启超声振荡，投入润滑剂、相容剂、热稳定剂，超声振荡5min，再投入改性小麦粉、改性木粉，超声振荡30min，用深冷制粉机制成粉末。将该材料在45℃进行3D打印，成型后材料的密度为1.5g/cm3，拉伸强度为4.6MPa，收缩率为3.5%，比刚度为2800MPa。实施例2：3D打印TPU粉末高分子改性材料，各重量份数的原料如下：TPU70份；改性水稻、玉米、花生杆混合粉20份；改性木粉20份；润滑剂1份；相容剂5份；热稳定剂5份（美国舒尔曼的DP90和双(3，5-三级丁基-4-羟基苯基)硫醚）。改性水稻、玉米、花生杆混合粉粉细度为1000目，改性木粉粉细度为500目。如上述3D打印TPU粉末高分子改性材料制备方法：将TPU粒子熔化，开启超声振荡，投入润滑剂、相容剂、热稳定剂，超声振荡5min，再投入改性水稻、玉米、花生杆混合粉、改性木粉，超声振荡15-30min，用深冷制粉机制成粉末。将该材料在50℃进行3D打印，成型后材料的密度为1.32g/cm3，拉伸强度为2.67MPa，收缩率为2.37%，比刚度为2500MPa。实施例3：3D打印TPU粉末高分子改性材料，各重量份数的原料如下：TPU65份；改性水稻粉15份；改性木粉20份；润滑剂0.1份；相容剂3份；热稳定剂3份（美国舒尔曼的DP90、双(3，5-三级丁基-4-羟基苯基)硫醚和2，6-三级丁基4-甲基苯酚）。改性水稻粉粉细度为500目，改性木粉粉细度为1000目。如上述3D打印TPU粉末高分子改性材料制备方法：将TPU粒子熔化，开启本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.3D打印TPU粉末高分子改性材料，其特征在于，包括以下各重量份数的原料组分：/nTPU 60-70份；/n改性秸秆粉 10-20份；/n改性木粉 10-20份；/n润滑剂 0.1-1份；/n相容剂 2-5份；/n热稳定剂 2-5份；/n所述高分子改性材料的粉末的邵氏硬度A为40-90。/n

【技术特征摘要】
1.3D打印TPU粉末高分子改性材料，其特征在于，包括以下各重量份数的原料组分：
TPU60-70份；
改性秸秆粉10-20份；
改性木粉10-20份；
润滑剂0.1-1份；
相容剂2-5份；
热稳定剂2-5份；
所述高分子改性材料的粉末的邵氏硬度A为40-90。


2.根据权利要求1所述的改性材料，其特征在于，所述TPU为聚醚型热塑型聚氨酯，硬度为40-70A,抗拉强度为45-46MPa。


3.根据权利要求1所述的改性材料，其特征在于，所述秸秆粉为碱改性秸秆类生物性纤维，粉细度为180-1000目。


4.根据权利要求1所述的改性材料，其特征在于，所述润滑剂为马来酸酐聚合物。


5.根据权利要求1所述的改性材料，其特征在于，所述相容...

【专利技术属性】
技术研发人员：张耀鹏，张长松，张雷，
申请(专利权)人：常州增材制造研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32