用于添加型方法的粉末组合物及其打印部件技术

本发明专利技术涉及粉末组合物I，其包含与聚烯烃粉末II共混的纳米粒子A，所述聚烯烃粉末II含有被包埋在聚烯烃基体C中的粒子B，所述纳米粒子A是金属或金属氧化物的纳米粒子，并且所述粒子B是金属、氮化物、碳化物或金属氧化物的微米粒子或纳米粒子，所述粉末组合物I含有相对于粉末组合物I总重量计的至少90重量％的聚烯烃基体C。本发明专利技术还涉及所述粉末组合物I的制备方法及其在用于制造3D打印制品的添加型方法中的用途。中的用途。中的用途。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于添加型方法的粉末组合物及其打印部件
[0001]本专利技术涉及粉末组合物，其可以用于制造三维制品的添加型方法中。根据本专利技术，粉末组合物包含与聚烯烃粉末共混的纳米粒子，所述聚烯烃粉末含有被包埋在聚烯烃基体中的粒子。所述纳米粒子是金属或金属氧化物的纳米粒子，所述被包埋的粒子是金属、氮化物、碳化物或金属氧化物的微米粒子或纳米粒子。
[0002]近年来，随着三维(3D)打印技术的开发已出现转机，此技术允许生产客户订制且成本低的3D制品。使用这种技术，逐层生产3D制品。为此目的，采用上游的计算机辅助设计软件(CAD)，将待生产的3D制品的3D结构分成多个薄片。然后，将这些薄片或材料层堆叠直到获得整个3D制品。换言之，通过重复进行以下两步工序，一层接一层地获得这些薄片：
[0003]‑
将用于生产所需制品的一层材料沉积到工作台或已存在的固结层上，然后
[0004]‑
将所述层烧结，并将所述层按照预定的图案粘合到任选存在的先前层上。
[0005]因此，通过将互相粘合的多个基础层叠加而构成3D制品。
[0006]常规的3D打印方法受限于特定类型的材料。这些材料应当具有耐热性(即，在添加型工艺期间加热时应当不会降解)、防潮性、抗辐射性和耐候性，并且应当具有缓慢的固化时间。重要的是，这些薄片或层应当互相粘合以制得具有令人满意的机械强度的3D制品，且不会崩塌。理想的是，这些材料应当还具有低的熔融温度和合适的粘度或流动性。
[0007]重要的是，在添加型方法之后，所得的3D制品应当具有所需的性能，例如机械性能，并且应当具有准确的所需尺寸和形状。
[0008]所述材料通常由一种或多种聚合物与添加剂组成，它们用于设计材料和所得3D制品的性能。例如，通常加入染料、填料、抗静电剂、抗成核剂、粘度剂或流动助剂。填料是非常重要的，因为它们对热导率和电导率都有影响。热导率在添加型方法中是重要的，而电导率可以在最终3D制品的所需性能方面是重要的。在材料是粉末的情况下，流动助剂改善粉末的流动性，这是在此情况下的添加型方法的关键参数。
[0009]在添加型方法期间，一部分的沉积层没有烧结，这取决于预定的图案。希望再利用这种未烧结的材料以制造其它3D制品。
[0010]另一个问题是这些材料的成本。实际上，这些材料可以是昂贵的。为此，研究工作已经致力于较便宜的材料。已经对聚合物和添加剂都进行研究。
[0011]聚酰胺(例如PA 12)通常用于添加型方法中，例如SLS。这些聚合物已经获得优良结果，但是这些聚合物十分昂贵。所以，希望使用较便宜的聚合物。在此方面，聚烯烃是引人关注的，因为它们是便宜的，显示电绝缘性能，并且具有耐化学品性和耐热性。但是，与聚酰胺相比，它们一般具有中等的流动性、缓慢的冷却周期时间、中等的机械性能以及较低的热导率和较低的散热性。聚烯烃的加工窗口也比聚酰胺更窄，这是因为多个结晶阶段的出现导致更难以避免在打印同时存在隆起的部分和/或在打印部件上出现热渗出。一些研究工作已经致力于聚乙烯和/或聚丙烯，例如参见专利申请CN 106832905、CN 107825621、CN 107304261和CN 1382572。专利申请CN 110157101描述了使用无规聚丙烯共聚物，但是没有关于此共聚物的任何细节。
[0012]用于在添加型方法中提供较便宜材料的另一种选择是降低添加剂的用量和/或使
用较便宜的添加剂。
[0013]所以，需要用于添加型方法中的材料，其具有上述性能(例如耐热性、防潮性、抗辐射性、耐候性，具有优良的机械性能，例如机械强度，低的熔融温度和缓慢固结时间，并具有优良的流动性和优良的热导率)且不会太昂贵。
[0014]宽的加工窗口是有利的。重要的是，这种材料应当提供具有预期尺寸和形状以及预期物理化学性能的3D制品。有利的是，未烧结的材料可以再次用于制造其它3D制品。
[0015]在本文中，本申请人通过提供粉末组合物解决了上述问题，此粉末组合物包含与聚烯烃粉末共混的纳米粒子，所述聚烯烃粉末含有被包埋在聚烯烃基体中的粒子，所述纳米粒子是金属或金属氧化物的纳米粒子，并且所述被包埋的粒子是金属、氮化物、碳化物或金属氧化物的微米粒子或纳米粒子，所述粉末组合物含有相对于粉末组合物总重量计的至少90重量％的聚烯烃基体。根据一个实施方案，聚烯烃基体是聚乙烯或聚丙烯与相对于聚烯烃基体总重量计的1重量％至8重量％的乙烯或1
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丁烯所得的共聚物，优选聚烯烃基体是聚丙烯与相对于聚烯烃基体总重量计的1重量％至8重量％的乙烯所得的共聚物。
[0016]根据本专利技术的粉末组合物可以还具有一个或多个以下特征：
[0017]‑
所述被包埋的粒子的存在量是相对于粉末组合物总重量计的0.2重量％至9重量％；
[0018]‑
所述纳米粒子的存在量是相对于粉末组合物总重量计的0.05重量％至0.5重量％；
[0019]‑
所述纳米粒子含有氧化铝、氧化锌、二氧化硅、氧化铜、二氧化钛或银；
[0020]‑
所述被包埋的粒子含有氧化铝、氮化铝、氧化锌、二氧化硅、碳化硅、氮化硼、碳化铁、氧化铜、二氧化钛或银；
[0021]‑
所述纳米粒子和所述被包埋的粒子是相同的；
[0022]‑
聚烯烃基体含有聚乙烯、聚丙烯、聚1
‑
丁烯、聚甲基戊烯、聚辛烯、聚异戊二烯、聚丁二烯、或者至少两种这些聚烯烃的共聚物或共混物；
[0023]‑
聚烯烃基体含有聚乙烯、聚丙烯、聚1
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丁烯、聚甲基戊烯、聚辛烯、聚异戊二烯或聚丁二烯与C2
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C12α
‑
烯烃所得的共聚物；和
[0024]‑
粉末组合物还包含抗氧化剂；具有与所述粒子和纳米粒子不同的性质的填料，例如玻璃珠、纤维或矿物填料；抗成核剂；共结晶剂；增塑剂；染料；抗静电剂；蜡；增容剂，例如马来酸酐接枝的聚合物粉末；与聚烯烃不同的聚合物粉末，例如聚酰胺或聚酯粉末。
[0025]本专利技术还涉及制备根据本专利技术的粉末组合物的方法。在本专利技术中，根据以下步骤制备粉末组合物：
[0026]a)提供烯烃基体；纳米粒子，所述纳米粒子是金属或金属氧化物的纳米粒子；和粒子，所述粒子是金属、氮化物、碳化物或金属氧化物的微米粒子或纳米粒子，
[0027]b)将聚烯烃基体熔融，
[0028]c)将已熔融的聚烯烃基体与所述粒子混合，
[0029]d)将所得的混合物粉化以得到聚烯烃粉末，其中在该聚烯烃粉末中，所述粒子被包埋在聚烯烃基体中，
[0030]e)将纳米粒子与聚烯烃粉末混合，
[0031]f)筛分以得到粉末组合物。
[0032]根据一个实施方案，聚烯烃基体是聚乙烯或聚丙烯与相对于聚烯烃基体总重量计的1重量％至8重量％的乙烯或1
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丁烯所得的共聚物，优选所述聚烯烃基体是聚丙烯与相对于聚烯烃基体总重量计的1重量％至8重本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.粉末组合物(I)，其包含与聚烯烃粉末(II)共混的纳米粒子(A)，所述聚烯烃粉末(II)含有被包埋在聚烯烃基体(C)中的粒子(B)，所述纳米粒子(A)是金属或金属氧化物的纳米粒子，并且所述粒子(B)是金属、氮化物、碳化物或金属氧化物的微米粒子或纳米粒子，所述粉末组合物(I)含有相对于粉末组合物(I)总重量计的至少90重量％的聚烯烃基体(C)，其特征在于聚烯烃基体(C)是聚乙烯或聚丙烯与相对于聚烯烃基体(C)总重量计的1重量％至8重量％的乙烯或1
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丁烯所得的共聚物。2.根据权利要求1所述的粉末组合物(I)，其中所述粒子(B)的存在量是相对于粉末组合物(I)总重量计的0.2重量％至9重量％。3.根据权利要求1或2所述的粉末组合物(I)，其中所述纳米粒子(A)的存在量是相对于粉末组合物(I)总重量计的0.05重量％至0.5重量％。4.根据权利要求1
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3中任一项所述的粉末组合物(I)，其中所述纳米粒子(A)含有氧化铝、氧化锌、二氧化硅、氧化铜、二氧化钛或银。5.根据权利要求1
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4中任一项所述的粉末组合物(I)，其中所述粒子(B)含有氧化铝、氮化铝、氧化锌、二氧化硅、碳化硅、氮化硼、碳化铁、氧化铜、二氧化钛或银。6.根据权利要求1
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5中任一项所述的粉末组合物(I)，其中所述纳米粒子(A)和粒子(B)是相同的。7.根据权利要求1
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6中任一项所述的粉末组合物(I)，其还包含抗氧化剂；具有与粒子(B)和纳米粒子(A)不同的性质的填料，例如玻璃珠、纤维或矿物填料；抗成核剂；共结晶剂；增塑剂；染料；抗静电剂；蜡；增容剂，例如马来酸酐接枝的聚合物粉末；与聚烯烃不同的聚合物粉末，例如聚酰胺或聚酯粉末。8.一种制备根据权利要求1
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7中任一项所述的粉末组合物(I)的方法，包括以下步骤：a)提供聚烯烃基体(C)、纳米粒子(A)和粒子(B...

【专利技术属性】
技术研发人员：F，
申请(专利权)人：设置性能股份有限公司，
类型：发明
国别省市：