一种FDM3D打印用PP/CF复合线材及其制备方法技术

一种FDM 3D打印用PP/CF复合线材及其制备方法，属于3D打印技术领域。所述复合线材按照重量份包括PP原料800～950份，碳纤维50～200份，相容剂1～10份，增韧剂1～10份，润滑剂1～10份；所述PP原料为均聚聚丙烯、共聚聚丙烯、接枝聚丙烯、交联聚丙烯中的一种或者几种；所述碳纤维为短切碳纤维，纤维直径6～8μm；所述相容剂为马来酸酐接枝PP，马来酸酐接枝PE中的一种或几种；所述增韧剂为SEBS，POE，PE中的一种或几种。本发明专利技术通过在PP中加入碳纤维、并对相容剂、增韧剂、润滑剂进行合理配比，使3D打印出来的制品具有低成本的优点，同时有效的提高了材料的力学性能，降低了材料的收缩率，减小打印时产生的翘曲，提高了制件的尺寸精度。提高了制件的尺寸精度。

【技术实现步骤摘要】
一种FDM 3D打印用PP/CF复合线材及其制备方法


[0001]本专利技术属于3D打印增材制造
，具体涉及一种FDM(选择性熔融沉积制造)3D打印用PP/CF(碳纤维改性聚丙烯)复合线材及其制备方法。

技术介绍

[0002]3D打印(3D Printing)技术是最近20年来世界制造
的一次重大突破，是机械工程、计算机技术、数控技术、材料科学等多学科技术的集成。其中，3D打印技术中最难最核心的技术是打印材料的开发，因此开发更为多样多功能的3D打印材料成为未来研究与应用的热点与关键。
[0003]聚丙烯(Poly Propylene)是一种性能优良的热塑性合成树脂，具有耐化学性、耐热性、电绝缘性、高强度机械性能和良好的高耐磨加工性能等，在机械、汽车、电子电器、建筑、纺织、包装、农林渔业和食品工业等众多领域得到广泛的开发应用。但是由于聚丙烯结晶度较高，造成其收缩率较大，原材料应用于3D打印领域存在制件翘曲变形严重的问题，故需要对原材料聚丙烯进行改性降低其收缩率，同时进一步优化其他性能，获得高精度、低密度、高性能的高端聚丙烯3D打印耗材。

技术实现思路

[0004]本专利技术为了解决现有产品和技术中的不足，提供一种FDM 3D打印用PP/CF复合线材及其制备方法，通过添加碳纤维对PP线材进行改进，使得打印出来的物品具有低成本的优势，同时，有效的提高了材料的力学性能，降低了材料的收缩率，减小打印时产生的翘曲，提高制件的尺寸精度，能够满足3D打印对材料的要求。
[0005]碳纤维作为一种优秀的材料具有高模量、高强度、低密度等优点，使用碳纤维改性的聚丙烯线材具有更高的强度、更低的密度和收缩率，打印过程中存在的翘曲变形问题得到了极大地优化，有效降低了打印的难度，提高了产成品的收率。
[0006]为实现上述目的，本专利技术采取的技术方案如下：
[0007]一种FDM 3D打印用PP/CF复合线材，所述复合线材按照重量份包括PP原料800～950份，碳纤维50～200份，相容剂1～10份，增韧剂1～10份，润滑剂1～10份。
[0008]进一步地，所述PP原料为均聚聚丙烯、共聚聚丙烯、接枝聚丙烯、交联聚丙烯中的一种或者几种，熔体质量流动速率(MFR)不超过40g/10min。
[0009]进一步地，所述碳纤维为短切碳纤维，碳含量不小于95％，纤维直径6～8μm。
[0010]进一步地，所述相容剂为马来酸酐接枝PP，马来酸酐接枝PE中的一种或几种。
[0011]进一步地，所述增韧剂为SEBS，POE，PE，SEPS，EPDM中的一种或几种；所述润滑剂为硬脂酸、硬脂酸丁酯、油酰胺、乙撑双硬脂酰胺、天然石蜡、白油、微晶石蜡、聚乙烯蜡、低分子量聚丙烯中的一种或几种。
[0012]一种上述FDM 3D打印用PP/CF复合线材的制备方法，所述方法具体为：
[0013]步骤一：准备PP、碳纤维、相容剂、增韧剂、润滑剂，将上述准备的原料烘干备用，使
各原料含水率小于0.05％；
[0014]步骤二：按照重量份称取PP、相容剂、增韧剂、润滑剂，加入高混机，混合1～5分钟，碳纤维单独备用；
[0015]步骤三：将步骤二中得到的混合料用双螺杆挤出机造粒，其中混合料通过主喂料进行喂料，碳纤维通过侧喂料进行供料；
[0016]步骤四：将步骤三所得PP/CF复合材料颗粒进行烘干；
[0017]步骤五：用单螺杆线材挤出机将步骤四烘干的PP/CF复合材料挤出为PP/CF复合线材，线径控制范围：1.75
±
0.05mm。
[0018]进一步地，步骤四中，所述烘干的温度为80～100℃，时间为8
‑
10h。
[0019]本专利技术相对于现有技术的有益效果为：
[0020]1、本专利技术的FDM 3D打印用PP/CF复合线材，通过在PP中加入碳纤维、并对相容剂、增韧剂、润滑剂进行合理配比，使3D打印出来的制品具有低成本的优点，同时有效的提高了材料的力学性能，降低了材料的收缩率，减小打印时产生的翘曲，提高了制件的尺寸精度。
[0021]2、本专利技术的复合材料在制备时，各步骤是针对FDM 3D打印的特点进行优化的。所制作的复合材料线材是采用原料、辅料、助剂进行合理配比后共混改性，针对PP/CF打印线材加工中的温度、辅料添加次序以及双螺杆挤出机的剪切作用对复合材料的进一步混合作用等工艺参数的整体配合进行改进，得到的FDM 3D打印PP/CF复合线材具有低成本、低收缩率和高强度的优点。
具体实施方式
[0022]下面将结合本专利技术实施例，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0023]实施例1：
[0024]一种FDM 3D打印用PP/CF复合线材，由下述重量份的原料制得：PP原料950份，碳纤维50份，相容剂10份，增韧剂5份，润滑剂5份。
[0025]按照以下步骤进行制备：
[0026]步骤1：准备PP、碳纤维、相容剂、增韧剂、润滑剂，将上述准备的原料烘干备用，使各原料含水率小于0.05％；
[0027]步骤2：按比例称量PP原料950份，碳纤维50份，相容剂10份，增韧剂5份，润滑剂5份；
[0028]步骤3：将步骤2称量的PP、相容剂、增韧剂、润滑剂加入高混机，混合3分钟，碳纤维单独备用；
[0029]步骤4：将步骤3中得到的混合料用双螺杆挤出机造粒，碳纤维通过侧喂料进行供料，挤出机螺杆直径为75mm，长径比为45：1，挤出机温度依次设定为：一区160℃，二区170℃，三区180℃，四区200℃，五区200℃，六区200℃，七区200℃，八区200℃，九区200℃，机头温度205℃。
[0030]步骤5：将步骤4所得PP/CF复合材料颗粒进行烘干，烘干温度80℃，烘干时间8
‑
10h；
[0031]步骤6：用单螺杆线材挤出机将步骤5烘干的PP/CF复合材料挤出为3D打印碳纤维线材，挤出机温度依次设定为：一区180℃，二区185℃，三区200℃，四区220℃，五区230℃，六区230℃，七区230℃，模头温度230℃，线径控制范围：1.75
±
0.05mm。
[0032]实施例2：
[0033]一种FDM 3D打印用PP/CF复合线材，由下述重量份的原料制得：PP原料900份，碳纤维100份，相容剂10份，增韧剂10份，润滑剂10份。
[0034]按照以下步骤进行制备：
[0035]步骤1：准备PP、碳纤维、相容剂、增韧剂、润滑剂，将上述准备的原料烘干备用，使各原料含水率小于0.05％；
[0036]步骤2：按比例称量PP原料900份，碳纤维100份，相容剂10份本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种FDM 3D打印用PP/CF复合线材，其特征在于：所述复合线材按照重量份包括PP原料800～950份，碳纤维50～200份，相容剂1～10份，增韧剂1～10份，润滑剂1～10份。2.根据权利要求1所述的一种FDM 3D打印用PP/CF复合线材，其特征在于：所述PP原料为均聚聚丙烯、共聚聚丙烯、接枝聚丙烯、交联聚丙烯中的一种或者几种，熔体质量流动速率不超过40g/10min。3.根据权利要求1所述的一种FDM 3D打印用PP/CF复合线材，其特征在于：所述碳纤维为短切碳纤维，碳含量不小于95％，纤维直径6～8μm。4.根据权利要求1所述的一种FDM 3D打印用PP/CF复合线材，其特征在于：所述相容剂为马来酸酐接枝PP，马来酸酐接枝PE中的一种或几种。5.根据权利要求1所述的一种FDM 3D打印用PP/CF复合线材，其特征在于：所述增韧剂为SEBS，POE，PE，SEPS，EPDM中的一种或几种；所述润滑剂为硬脂酸、硬脂酸丁酯、油酰胺、乙撑双硬脂酰胺、天...

【专利技术属性】
技术研发人员：李健成，
申请(专利权)人：黑龙江鑫达企业集团有限公司，
类型：发明
国别省市：