本发明专利技术公开了一种3D打印高分子粉末材料，其特征在于，由如下重量份的各原料制成：碳酸酯基氮杂环基嘧啶基缩聚物50‑70份、石墨烯纤维3‑6份、木质素纤维2‑5份、有机硅改性环氧树脂25‑35份、羧基丁腈橡胶10‑15份、抗氧剂0.5‑1.5份、偶联剂1‑2份；其中，碳酸酯基氮杂环基嘧啶基缩聚物是二[(S)‑[(5S)‑5‑乙烯基‑1‑氮杂双环[2.2.2]辛烷‑7‑基]‑(6‑甲氧基喹啉‑4‑基)甲基]碳酸酯与2,4‑二巯基‑5,6‑二氨基嘧啶发生迈克尔加成聚合反应制成。本发明专利技术还公开了所述3D打印高分子粉末材料的制备方法。本发明专利技术公开的3D打印高分子粉末材料综合性能优异，强度高，流动性好，最终得到的产品机械强度、柔韧性、耐热性、耐候性优异，实体成品的粘结牢度和强度高。
A 3D printing polymer powder material and its preparation method
【技术实现步骤摘要】
一种3D打印高分子粉末材料及其制备方法
本专利技术涉及3D打印
，尤其涉及一种3D打印高分子粉末材料及其制备方法。
技术介绍
随着科学的进步，3D打印技术逐渐进入了人们的视线并被重视，它是一种增材制造技术，是基于三维数学模型数据，通过连续的物理层叠加，逐层增加材料来生成三维实体的技术。它是发展最快且发展潜力最大的一种快速成型技术，具有成本低、工艺简单、使用快捷、多样性的优点，已经被广泛应用于航空工业、建筑设计、医用器械制备、汽车工业等方面。3D打印材料是3D打印技术中必不可少的一种材料，其性能的好坏直接影响打印效果及产品的质量。3D打印高分子粉末材料是一种常见的3D打印材料，其具有在相对较低温度下的热塑性，良好的热流动性与快速冷却粘接性，或在一定条件(如光)的引发下快速固化的能力，因此在3D打印领域得到快速的应用和发展。然而，现有技术中的3D打印高分子粉末材料普遍存在价格过高，强度不够，着色性差，打印成型实体成品的硬度高、柔韧性差，导致实体成品较脆易碎，且其粘结强度较低，牢固度不佳、易老化、耐热性能差，环保性能不佳，且这些材料与3D打印设备配套性不佳，耐磨性和自润滑性均相对较差，不能有效满足不同工件实际使用的需要，从而限制了该类材料在增材制造领域的进一步推广和应用。中国专利技术专利CN108559268A公开了一种3D打印用高分子粉末材料，该材料组分包括；聚四氟乙烯、轻质碳酸钙、樟脑、硬脂酸、稳定剂、Pr液、抗老化剂、硅酮胶、萜烯树脂、白球、芦荟胶、硅藻泥、活性炭、二环己基碳二亚胺、纳米改性醇酸树脂、聚乙烯蜡、硅树脂、环氧乙烯基酯树脂、石墨烯粉末、有机铋抗氧剂；该专利技术3D打印用高分子粉末材料粉末结块温度低、收缩小、内应力小、强度高、流动性好；原料安全无毒，制备方法经过后续的抽真空、吸氢、氢碎、脱氢、气流磨粉、等静压提高密度、烧结工艺使高分子粉末材料性能更稳定，经处理后的高分子粉末材料粗细分布均匀，使打印出的产品表面更光洁、细腻，但是，这种材料制备原料多，工艺复杂，制备成本较高，各组分之间的相容性不好，易出现相分离，影响打印出的实体材料的性能稳定性，进而缩短其使用寿命，应用聚四氟乙烯这种含氟材料，价格昂贵。因此，开发一种综合性能优异，制备成本低廉，使用寿命长的3D打印高分子粉末材料符合市场需求，具有较高的推广应用价值，对促进3D打印行业的发展具有非常重要的意义。
技术实现思路
本专利技术的主要目的在于提供一种3D打印高分子粉末材料，该材料制备工艺简单，综合性能优异，粉末结块温度低、收缩小、内应力小、强度高、流动性好，最终得到的产品机械强度、柔韧性、耐热性、耐候性优异，实体成品的粘结牢度和强度高，几乎不会出现脱层的现象，使用寿命长，生产和使用过程中绿色环保、安全；同时，本专利技术还提供了一种所述3D打印高分子粉末材料的制备方法。为达到以上目的，本专利技术采用的技术方案为：一种3D打印高分子粉末材料，由如下重量份的各原料制成：碳酸酯基氮杂环基嘧啶基缩聚物50-70份、石墨烯纤维3-6份、木质素纤维2-5份、有机硅改性环氧树脂25-35份、羧基丁腈橡胶10-15份、抗氧剂0.5-1.5份、偶联剂1-2份；其中，碳酸酯基氮杂环基嘧啶基缩聚物是二[(S)-[(5S)-5-乙烯基-1-氮杂双环[2.2.2]辛烷-7-基]-(6-甲氧基喹啉-4-基)甲基]碳酸酯与2,4-二巯基-5,6-二氨基嘧啶发生迈克尔加成聚合反应制成。较佳地，所述抗氧剂选自2,6-三级丁基-4-甲基苯酚、双(3,5-三级丁基-4-羟基苯基)硫醚、季戊四醇酯、双十二碳醇酯、双十四碳醇酯或双十八碳醇酯中的一种或多种。较佳地，所述偶联剂选自硅烷偶联剂KH550、硅烷偶联剂KH560、硅烷偶联剂KH570中的至少一种。进一步地，所述碳酸酯基氮杂环基嘧啶基缩聚物的制备方法，包括如下步骤：将二[(S)-[(5S)-5-乙烯基-1-氮杂双环[2.2.2]辛烷-7-基]-(6-甲氧基喹啉-4-基)甲基]碳酸酯、2,4-二巯基-5,6-二氨基嘧啶和催化剂加入到高沸点溶剂中，在氮气或惰性气体氛围下100-120℃下搅拌反应12-15小时，后在水中沉出，并用乙醇洗涤产物3-5次，再干燥至恒重，得到碳酸酯基氮杂环基嘧啶基缩聚物。较佳地，所述二[(S)-[(5S)-5-乙烯基-1-氮杂双环[2.2.2]辛烷-7-基]-(6-甲氧基喹啉-4-基)甲基]碳酸酯、2,4-二巯基-5,6-二氨基嘧啶、催化剂、高沸点溶剂的质量比为3.87:1:(0.3-0.6):(13-18)。较佳地，所述催化剂选自乙醇钠、氢化钠、氨基钠和叔丁基醇钾中的至少一种。较佳地，所述高沸点溶剂选自N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺、N-甲基吡咯烷酮中的至少一种。较佳地，所述惰性气体选自氦气、氖气、氩气中的一种。进一步地，所述有机硅改性环氧树脂的制备方法，包括如下步骤：将(3-氨丙基)三(三甲硅烷氧基)硅烷、环氧树脂、碱性催化剂溶于二甲亚砜中，在70-80℃下搅拌反应4-6小时，后在水中沉出，并用异丙醇洗涤产物3-5次，后置于真空干燥箱中80-90℃下干燥至恒重，得到有机硅改性环氧树脂。较佳地，所述(3-氨丙基)三(三甲硅烷氧基)硅烷、环氧树脂、碱性催化剂、二甲亚砜的质量比为1:(4-6):(0.1-0.3):(15-21)。较佳地，所述碱性催化剂选自碳酸钠、碳酸钾、氢氧化钠、氢氧化钾中的至少一种。进一步地，所述3D打印高分子粉末材料的制备方法，包括如下步骤：将各原料按重量份混合均匀，形成混合料，后将混合料加入到双螺杆挤出机中熔融挤出成型，制粒，粉碎后过筛，得到粒度为0.5mm以下的3D打印高分子粉末材料。较佳地，所述挤出成型控制工艺参数如下，双螺杆挤出机的各区的挤出温度为：第一区190-200℃、第二区205-210℃、第三区215-220℃、第四区220-225℃、第五区225-235℃，模头温度为220-230℃。由于上述技术方案运用，本专利技术与现有技术相比具有下列优点：(1)本专利技术提供的3D打印高分子粉末材料，通过碳酸酯基氮杂环基嘧啶基缩聚物50-70份、石墨烯纤维3-6份、木质素纤维2-5份、有机硅改性环氧树脂25-35份、羧基丁腈橡胶10-15份、抗氧剂0.5-1.5份、偶联剂1-2份共混制成，各成分协同作用，使得得到的3D打印高分子粉末材料具有综合性能优异，粉末结块温度低、收缩小、内应力小、强度高、流动性好，最终得到的产品机械强度、柔韧性、耐热性、耐候性优异，实体成品的粘结牢度和强度高，几乎不会出现脱层的现象，使用寿命长，生产和使用过程中绿色环保、安全的优点。(2)本专利技术提供的3D打印高分子粉末材料，引入有机硅改性环氧树脂能增强材料的粘结强度，通过有机硅改性，使得粘结强度更好，耐候性更佳，与其他成分协同作用，能有效克服传统3D打印高分子粉末材料普遍存在的价格过高，强度不够，着色性差，打印成型实体成品的硬度高、柔韧性差，实体成品较脆易碎，且其粘结强度较低，牢固度不佳、易老本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种3D打印高分子粉末材料，其特征在于，由如下重量份的各原料制成：碳酸酯基氮杂环基嘧啶基缩聚物50-70份、石墨烯纤维3-6份、木质素纤维2-5份、有机硅改性环氧树脂25-35份、羧基丁腈橡胶10-15份、抗氧剂0.5-1.5份、偶联剂1-2份；其中，碳酸酯基氮杂环基嘧啶基缩聚物是二[(S)-[(5S)-5-乙烯基-1-氮杂双环[2.2.2]辛烷-7-基]-(6-甲氧基喹啉-4-基)甲基]碳酸酯与2,4-二巯基-5,6-二氨基嘧啶发生迈克尔加成聚合反应制成。/n
【技术特征摘要】
1.一种3D打印高分子粉末材料，其特征在于，由如下重量份的各原料制成：碳酸酯基氮杂环基嘧啶基缩聚物50-70份、石墨烯纤维3-6份、木质素纤维2-5份、有机硅改性环氧树脂25-35份、羧基丁腈橡胶10-15份、抗氧剂0.5-1.5份、偶联剂1-2份；其中，碳酸酯基氮杂环基嘧啶基缩聚物是二[(S)-[(5S)-5-乙烯基-1-氮杂双环[2.2.2]辛烷-7-基]-(6-甲氧基喹啉-4-基)甲基]碳酸酯与2,4-二巯基-5,6-二氨基嘧啶发生迈克尔加成聚合反应制成。
2.根据权利要求1所述的3D打印高分子粉末材料，其特征在于，所述抗氧剂选自2,6-三级丁基-4-甲基苯酚、双(3,5-三级丁基-4-羟基苯基)硫醚、季戊四醇酯、双十二碳醇酯、双十四碳醇酯或双十八碳醇酯中的一种或多种。
3.根据权利要求1所述的3D打印高分子粉末材料，其特征在于，所述偶联剂选自硅烷偶联剂KH550、硅烷偶联剂KH560、硅烷偶联剂KH570中的至少一种。
4.根据权利要求1所述的3D打印高分子粉末材料，其特征在于，所述碳酸酯基氮杂环基嘧啶基缩聚物的制备方法，包括如下步骤：将二[(S)-[(5S)-5-乙烯基-1-氮杂双环[2.2.2]辛烷-7-基]-(6-甲氧基喹啉-4-基)甲基]碳酸酯、2,4-二巯基-5,6-二氨基嘧啶和催化剂加入到高沸点溶剂中，在氮气或惰性气体氛围下100-120℃下搅拌反应12-15小时，后在水中沉出，并用乙醇洗涤产物3-5次，再干燥至恒重，得到碳酸酯基氮杂环基嘧啶基缩聚物。
5.根据权利要求4所述的3D打印高分子粉末材料，其特征在于，所述二[(S)-[(5S)-5-乙烯基-1-氮杂双环[2.2.2]辛烷-7-基]-(6-甲氧基喹啉-4-基)甲基]碳酸酯、2,4-二巯基-5,6-二氨基...
【专利技术属性】
技术研发人员：黄文明，张坤，徐军，
申请(专利权)人：安徽弘泰精密机械科技有限公司，
类型：发明
国别省市：安徽;34
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