粉末床熔融热塑性弹性体的表面处理方法技术

本发明专利技术提供一种粉末床熔融热塑性弹性体的表面处理方法，其包括以下步骤：S1、利用粉末床熔融成型制备热塑性弹性体；S2、制备表面处理液，表面处理液包括第一表面处理液和第二表面处理液；S3、将待处理物体浸入盛有第一表面处理液的容器中浸泡5

【技术实现步骤摘要】
粉末床熔融热塑性弹性体的表面处理方法


[0001]本专利技术涉及增材制造领域，具体涉及一种粉末床熔融热塑性弹性体的表面处理方法。

技术介绍

[0002]粉末床熔融(PowderBed Fusion，PBF)是一种典型的增材制造方法，聚合物材料的PBF主要包括选区激光烧结(Selective Laser Sintering，SLS)和多射流喷射(Multi
‑
JetFusion，MJF)。近年来，柔性聚合物材料的PBF成型制件的应用逐渐开展，以热塑性弹性体为代表的柔性聚合物具有延展性高、质地柔软、力学性能良好等优点，可以应用于打印柔性可穿戴器件、鞋中底、柔性制动器等方面。特别是热塑性弹性体应用于PBF可以用于成型各种晶格构造，通过调节晶格的形态、疏密、粗细等结构，可以形成各种优异性能的弹性部件，如鞋中底、颈椎枕、靠枕、缓冲头盔等。
[0003]由于采用粉体为原料，PBF方法的成型制件表面粗糙度通常较高。与硬质聚合物如PA12的PBF制品相比，热塑性弹性体由于热变形温度低和粉体粘性大，表面粗糙度大的问题更为突出，这限制的这类材料的应用，特别是在鞋中底、颈椎枕等这些民用消费品领域。
[0004]对硬质聚合物的PBF打印件，常采用喷砂处理和研磨抛光处理来改善制品的表面粗糙度。喷砂过程使用的材料为白刚玉或者玻璃珠，通过硬质颗粒介质的高速流动产生的冲击和摩擦，清除表面的浮粉，同时一定程度上降低了表面粗糙度。但是，采用喷砂处理打印件表面存在如下问题：对内部复杂结构等喷砂介质不能进入的部位无效；对粗糙度的降低有限，仅能除去打印件表面浮粉，不能降低层纹现象，且如果长时间喷砂处理会造成打印件表面发黑或者融化，从而影响打印件表面质量和性能；对于弹性体材料，由于材料本身的软粘特性，喷砂处理的效果更差：仅能部分清除表面浮粉，对表面粗糙度几乎没有影响。
[0005]采用研磨处理打印件表面时研磨过程使用的磨料为不规则塑料颗粒、陶瓷颗粒等，使用的设备为震动研磨机，其原理是通过磨料与打印件相互震动摩擦而降低表面粗糙度。采用研磨处理能够使打印件表面变得光滑，有效降低打印件表面粗糙度，提高表面质量，但是采用研磨处理会引起打印件几何尺寸发生变化、直角会变成弧角、细微凸起部位会部分消失或者圆滑，另外由于磨料尺寸的限制导致打印件部分区域无法研磨到，造成打印件表面处理效果不均匀。对于聚合物弹性体，由于其材料本身的耐磨性和低应力变形行为，研磨处理对改善表面质量几乎无效果。

技术实现思路

[0006]为了解决上述现有技术的不足，本专利技术的目的在于提供一种溶剂表面处理降低粉末床熔融热塑性弹性体打印件表面粗糙度的方法，其能够有效地降低打印件表面的粗糙度，在不引起打印件几何精度发生明显变化的情况下提高其表面质量。
[0007]具体地，本专利技术提供一种粉末床熔融热塑性弹性体的表面处理方法，其包括以下步骤：
[0008]S1、利用粉末床熔融成型制备热塑性弹性体，并去除热塑性弹性体表面的残留粉末，得到待处理物体；
[0009]S2、制备表面处理液，表面处理液包括第一表面处理液和第二表面处理液，具体包括以下步骤：
[0010]S21、制备第一溶剂与第二溶剂，所述第一溶剂为良溶剂，所述第二溶剂为劣溶剂；良溶剂指当上述热塑性弹性体放置于此种溶剂中时，经过一段时间后，塑性弹性体产生溶解或明显的质量损失，溶剂与塑性弹性体形成一定浓度的聚合物溶液；劣溶剂指当上述热塑性弹性体制品放置于此种溶剂中时，经过一段时间后，聚合物保持原状或轻微溶胀；
[0011]S22、配备第一表面处理液，所述第一表面处理液为第一溶剂与第二溶剂的混合溶剂，其中第二溶剂的体积比为5％
‑
70％，第一表面处理液的粘度为5
‑
50cps，配备完成后将第一表面处理液盛入容器中；
[0012]S3、将待处理物体浸入盛有第一表面处理液的容器中，并使待处理物品在第二表面处理液中进行上下运动5
‑
60s，溶剂渗入物体表面深度小于0.15mm；
[0013]S4、将待处理物体升到液面以上，并去除待处理物体上的溶剂，得到第一处理物体；
[0014]S6、将第一处理物体进行溶剂挥发处理，所述溶剂挥发处理包括第一处理阶段以及第二处理阶段，所述第一处理阶段的处理温度为t1，t1为20
‑
40℃，时间为1
‑
24H，所述第二处理阶段的处理温度为t2，t2＝(t
熔
‑
5，t
熔
‑
30)℃，时间为1
‑
4H；第一处理物体经过溶剂挥发处理后得到表面为亮光的处理后物体。
[0015]优选地，还包括配备第二表面处理液，所述第二表面处理液为第二溶剂；
[0016]步骤S4还包括将第一处理物品浸入第二表面处理液中，并使待处理物品在第二表面处理液中进行上下运动，时间为5
‑
60s，得到第二处理物体并继续进行步骤S5；第二处理物体经过溶剂挥发处理后得到表面为哑光的处理后物体。
[0017]优选地，所述第一溶剂为N,N－二甲基甲酰胺DMF、四氢呋喃THF、N－甲基吡络烷酮、二甲基亚砜DMSO、砒啶、环己酮CHN、甲基乙基酮MEK、苯甲醇、二氧六环、六氟乙烷、六氟异丙醇、苯酚、邻甲酚、邻氯苯酚、甲酸或三氟乙酸中的一种或多种；
[0018]所述第二溶剂为水、乙醇、丙醇、异丙醇、丁醇、异丁醇、乙二醇、丙二醇、甲基异丁基甲醇、戊醇、环己醇、丙酮、乙酸甲酯、乙酸乙酯、乙酸异丙酯、乙酸丁酯、乙酸戊酯、丙二醇甲醚乙酸酯、异丁酸异丁酯、羟乙基乙醚、丙二醇单丁基醚、丙二醇单丙基醚、氯仿、四氯化碳、三氯乙烷或溶剂油中的一种或多种。
[0019]优选地，步骤S22中第二溶剂的体积比为15％
‑
40％。
[0020]优选地，步骤S3中浸泡时间为10
‑
40s，步骤S5中浸泡时间为10
‑
30s。
[0021]优选地，步骤S5中转速为60
‑
300转/分。
[0022]优选地，借助于机械臂带动所述待处理制品进行上下运动及水平移动。
[0023]优选地，步骤S4中借助于所述机械臂的高速旋转，利用离心力去除待处理物体上的溶剂。
[0024]优选地，如所述待处理制品为晶格状制品，步骤S3中溶剂渗入物体表面小于0.1mm。
[0025]优选地，所述第一表面处理液的粘度为5
‑
25cps；所述第二表面处理液的粘度与沸
点均低于所述第一表面处理液的粘度和沸点。
[0026]与现有技术相比，本专利技术的有益效果如下：
[0027](1)本专利技术的表面处理方法能够有效地降低打印件表面的粗糙度，在不引起打印件几何精度发生明显变化的情况下提高其表面质量，并且能够大幅度提升制品的力学性能，整个方法的工作效率高且不会对环境造成负担，进一步提高了3D打印制品的产品本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种粉末床熔融热塑性弹性体的表面处理方法，其特征在于：其包括以下步骤：S1、利用粉末床熔融成型制备热塑性弹性体，并去除热塑性弹性体表面的残留粉末，得到待处理物体；S2、制备表面处理液，表面处理液包括第一表面处理液和第二表面处理液，具体包括以下步骤：S21、制备第一溶剂与第二溶剂，所述第一溶剂为良溶剂，所述第二溶剂为劣溶剂；良溶剂指当上述热塑性弹性体放置于此种溶剂中时，经过一段时间后，塑性弹性体产生溶解或明显的质量损失，溶剂与塑性弹性体形成一定浓度的聚合物溶液；劣溶剂指当上述热塑性弹性体制品放置于此种溶剂中时，经过一段时间后，聚合物保持原状或轻微溶胀；S22、配备第一表面处理液，所述第一表面处理液为第一溶剂与第二溶剂的混合溶剂，其中第二溶剂的体积比为5％
‑
70％，第一表面处理液的粘度为5
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50cps，配备完成后将第一表面处理液盛入容器中；S3、将待处理物体浸入盛有第一表面处理液的容器中，并使待处理物品在第二表面处理液中进行上下运动5
‑
60s，溶剂渗入物体表面深度小于0.15mm；S4、将待处理物体升到液面以上，并去除待处理物体上的溶剂，得到第一处理物体；S5、将第一处理物体进行溶剂挥发处理，所述溶剂挥发处理包括第一处理阶段以及第二处理阶段，所述第一处理阶段的处理温度为t1，t1为20
‑
40℃，时间为1
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24H，所述第二处理阶段的处理温度为t2，t2＝(t
熔
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5，t
熔
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30)℃，时间为1
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4H；第一处理物体经过溶剂挥发处理后得到表面为亮光的处理后物体。2.根据权利要求1所述的粉末床熔融热塑性弹性体的表面处理方法，其特征在于：还包括配备第二表面处理液，所述第二表面处理液为第二溶剂；步骤S4还包括将第一处理物品浸入第二表面处理液中，并使待处理物品在第二表面处理液中进行上下运动，时间为5
‑
60s，得到第二处理物...

【专利技术属性】
技术研发人员：阚凤旭，吴朋越，
申请(专利权)人：北京易加三维科技有限公司，
类型：发明
国别省市：