用于生产聚乙烯制品的挤出增材制造方法技术

一种挤出增材制造方法，其包括挤出具有至少0.1g/10min的熔体流动指数MIE的聚乙烯组合物，所述组合物包括：A)1wt％至40wt％的具有等于或高于1,000,000g/mol的由GPC(凝胶渗透色谱法)测量的重均摩尔质量M

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于生产聚乙烯制品的挤出增材制造方法


[0001]本公开涉及一种挤出增材制造方法，其特征在于使用特定的聚乙烯组合物。
[0002]如已知的，挤出增材制造基于材料(构建材料)的挤出层并且使用基于挤出的3D印刷机进行。
[0003]本公开还涉及用于挤出增材制造方法的聚乙烯组合物和所述组合物的长丝。

技术介绍

[0004]3D印刷是一种快速发展的技术。存在如VDI 3405和DIN EN ISO/ASTM 52900中所列开发的各种技术。
[0005]使用基于挤出的3D印刷机，通过挤出可流动的构建材料，由3D制品的数字表示以逐层的方式构建3D印刷制品。将该构建材料熔融并且通过由挤出头承载的挤出模具挤出，并且在x
‑
y平面中在基底上沉积为一系列层，也称为“路”。该挤出的构建材料熔合至先前沉积的构建材料，并且在温度下降时固化。然后沿z轴(垂直于x
‑
y平面)增加挤出头相对于基底的距离，并且然后重复该过程以形成类似于数字表示的3D制品。或者，可以移动基底并具有静态挤出模具。例如，这种基于无长丝挤出的3D印刷方法可从ARBURG GmbH&Co.KG商购获得。
[0006]挤出头相对于基材的移动在计算机控制下，根据表示3D制品的构建数据进行。所述构建数据是通过将所述3D制品的数字表示最初分割成多个水平分割的层而获得的。然后，对于每个分割层，主计算机生成用于沉积构建材料的路以形成3D制品的构建路径。
[0007]利用上述的3D印刷机进行的挤出增材制造方法的示例是熔融沉积成型(FDM)，也称为熔丝制造(FFF)，其中，构建材料以长丝的形式供给到挤出部。
[0008]在这样的过程中，长丝显然起到重要作用，如改变长丝的材料，最终物体的最终机械和美学性能改变。
[0009]通常，在本领域中使用聚乳酸(PLA)或丙烯腈、丁二烯、苯乙烯(ABS)聚合物或聚酰胺的长丝。
[0010]对于长丝的最重要的要求之一是沿其长度具有恒定的直径或形状，否则不可能微调印刷物体中的材料量。这种性能不容易实现并且取决于聚合物的特性。
[0011]此外，该长丝一旦制备，必须是可印刷的并且能够提供具有有价值的机械性能的印刷制品。
[0012]这些要求经常相互冲突。
[0013]特别地，聚烯烃，如聚乙烯，可用基于挤出的3D印刷机加工，但所得的印刷制品具有差的机械性能，通常不如通过使用传统注塑成型方法获得的那些。
[0014]因此，需要提供具有有价值的机械性能的聚烯烃基制品的有效的挤出增材制造方法。
[0015]现在已经通过使用具有特定特征(特别是在分子量和分子量分布方面)的聚乙烯组合物实现了这样的目的。
[0016]所述聚乙烯组合物含有具有超高分子量的乙烯聚合物部分，在本领域中通常称为UHMWPE，其中“UHMW”实际上意指“超高分子量”并且“PE”表示聚乙烯。
[0017]在Hees，Timo&Zhong，Fan&Koplin，Christof&Jaeger，Raimund&M
ü
lhaupt，Rolf，“通过在熔融加工期间形成1D纳米结构的耐磨全PE单组分复合材料(Wear resistant all
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PE single
‑
component composites via 1D nanostructure formation during melt processing)”，《聚合物》(Polymer)151(2018)47
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55中，报道了通过将HDPE与双峰UHMWPE/HDPE蜡组合物熔融配混而制备的聚乙烯三峰共混物，所述双峰UHMWPE/HDPE蜡组合物是通过在负载型双位点催化剂上的乙烯聚合而获得的，当通过注塑成型加工时提供机械性能的高度平衡。
[0018]现在已经发现，当在挤出增材制造方法中用作构建材料时，这样的共混物提供甚至改善的机械性能。

技术实现思路

[0019]因此，本公开提供了一种挤出增材制造方法，其包括挤出聚乙烯组合物(I)，所述聚乙烯组合物(I)具有根据ISO 1133
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2：2011在190℃下在2.16kg的负荷下至少0.1g/10 min，优选至少0.5g/10 min的熔体流动指数MIE，所述聚乙烯组合物包括：
[0020]A)1wt％至40wt％的具有等于或高于1,000,000g/mol的由GPC(凝胶渗透色谱法)测量的重均摩尔质量Mw的聚乙烯组分；
[0021]B)1wt％至95wt％的具有50,000至500,000g/mol的M
w
值的聚乙烯组分；
[0022]C)1wt％至59wt％的具有等于或低于5,000g/mol的M
w
值的聚乙烯组分；
[0023]其中组分A、B)和C)的量被称为A)+B)+C)的总重量，总计100％。
[0024]这种基于挤出的方法，通常也称为“基于挤出的3D印刷方法”，提供了具有机械性能，特别是拉伸性能的高度平衡的最终3
‑
D印刷制品。
具体实施方式
[0025]从以上定义，明显的是聚乙烯组合物(I)是含有具有不同分子量的聚乙烯组分的多峰组合物。
[0026]所述聚乙烯组分，特别是聚乙烯组分A)、B)和C)，可以选自乙烯均聚物和乙烯共聚物。
[0027]术语“共聚物”意在包含含有一种或多种共聚单体的乙烯聚合物。
[0028]乙烯共聚物中存在的一种或多种共聚单体通常选自具有式CH2＝CHR的烯烃，其中R为具有1至10个碳原子的直链或支链烷基。
[0029]具体实例是丙烯、丁烯
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1、戊烯
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1，4
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甲基戊烯
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1、己烯
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1、辛烯
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1和癸烯
‑
1。特别优选的共聚单体是己烯
‑
1。
[0030]聚乙烯组合物(I)中聚乙烯组分A)、B)和C)的优选量为4wt％至35wt％的A)，50wt％至95wt％，更优选64wt％至95wt％的B)，1wt％至40wt％，更优选1wt％至30wt％的C)，其中组分A、B)和C)的量被称为A)+B)+C的总重量，总计100wt％。
[0031]优选地，聚乙烯组分A)和C)以5或更低，更优选3或更低，特别是0.5至5、0.5至3.5或0.5至3的重量比A)/C)存在于聚乙烯组合物(I)中。
[0032]优选地，聚乙烯组分A)显示在1,000,000至3,000,000g/mol，更优选地1,000,000至2,500,000g/mol的分子量下的GPC峰(GPC峰(1))。
[0033]聚乙烯组分A)的高Mw值揭示UHMWPE的存在。...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种挤出增材制造方法，其包括挤出聚乙烯组合物(I)，所述聚乙烯组合物(I)具有根据ISO 1133
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2：2011在190℃下在2.16kg的负荷下至少0.1g/10min，优选至少0.5g/10min的熔体流动指数MIE，所述聚乙烯组合物(I)包括：A)1wt％至40wt％的具有等于或高于1,000,000g/mol的由GPC(凝胶渗透色谱法)测量的重均摩尔质量M
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的聚乙烯组分；B)1wt％至95wt％的具有50,000至500,000g/mol的M
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值的聚乙烯组分；C)1wt％至59wt％的具有等于或低于5,000g/mol的M
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值的聚乙烯组分；其中A)和B)的量被称为A)+B)+C)的总重量。2.根据权利要求1所述的挤出增材制造方法，其中所述聚乙烯组合物(I)的挤出使用FDM 3
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D印刷机进行。3.根据权利要求1或2所述的挤出增材制造方法，其中所述聚乙烯组合物(I)具有根据ISO 1183
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1：2012在23℃下测定的0.900至0.965g/cm3，优选0.930至0.960g/cm3的密度。4.根据前述权利要求中任一项所述的挤出增材制造方法，其中所述聚乙烯组分A)为乙烯均聚物。5.根据前述权利要求中任一项所述的挤出增材制造方法，其中所述重量比A)/C)是5或更低。6.根据前述权利要求中任一项所述的挤出增材制造方法，其中在挤出过程中施加的剪切速率是等于或大于120s
‑1，优选地等于或大于150s
‑1，特别地等于或大于200s
‑1。7....

【专利技术属性】
技术研发人员：S，
申请(专利权)人：艾伯特路德维格斯弗赖堡大学，
类型：发明
国别省市：