【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于增材制造，具体涉及一种选择性激光烧结用高分子粉末材料及其制备方法。
技术介绍
1、选择性激光烧结技术，作为一种主流的快速成型方法，允许我们无需使用工具进行加工，而只需建立目标零件的计算机三维模型，再由分层软件对三维模型进行切片处理，最后通过激光烧结粉末的多个叠层来获得三维实体。
2、现有选择性激光烧结主要采用光纤激光器，光纤激光器可以使用更小的激光光斑，大大提高了三维制造的精度。因此为适用光纤激光器，高分子粉末需混合“热介质”，来提高高分子粉末的光纤激光吸收率，使高分子粉末融化。现主要采用纳米级别的炭黑作为“热介质”。通过机械搅拌的方式，这种纳米级别的炭黑特别容易附着在采用溶剂沉淀法制备的高分子粉末表面。这主要是因为溶剂沉淀法制备的高分子粉末表面存在一些沟壑状的形状，使得炭黑容易分散。然而采用深冷粉碎工艺制备的高分子粉末，由于其表面不规则且光滑，炭黑难以在这种高分子粉末表面分散。即使勉强分散，也会在粉末重复使用过程中脱落，导致高分子粉末吸收到的热能量不足，无法完全融化。
3、深冷粉碎工艺制备的粉末价格便宜，但存在形貌呈不规则状，球形度较差，表面光滑，堆积密度低等问题。球形度差的粉末，会导致粉末的流动性差，会影响到烧结过程中粉末铺粉，表面光滑会导致炭黑以及流动助剂等材料不好表面分散，堆积密度低会导致烧结过程工件翘曲，以上一些因素影响了高分子粉末应用到选择性激光烧结技术上，也影响到了选择性激光烧结技术的应用场景，而大部分热塑性粉末无法通过溶剂沉淀法制备，一般采用深冷粉碎工艺制备。
>技术实现思路
1、本专利技术提供的一种选择性激光烧结用高分子粉末材料的制备方法，该方法通过对深冷粉碎工艺制备的高分子粉末表面进行形貌处理，改善了其流动性、炭黑附着能力以及粒径分布，使选择性激光烧结过程中不易出现粉末团聚、成型过程不稳定以及甩粉等问题。该方法包括以下步骤：
2、步骤一：高分子粒料经深冷粉碎工艺后，得到平均粒径为55～110μm，径距为0.8～3.0的高分子粉末；
3、步骤二：将100份的高分子粉末与粒径为20～200nm的0.5～5份的炭黑进行高速搅拌，使炭黑覆着在高分子粉末表面；
4、步骤三：将覆着有炭黑的高分子粉末先经过研磨处理，再经过空气分级处理，去除掉未粘附在高分子粉末表面的炭黑，并去除团聚的炭黑；
5、步骤四：将步骤三得到的高分子炭黑混合粉末加入流动助剂，得到平均粒径为52～100μm、径距为0.7～1.5的选择性激光烧结用高分子粉末，且炭黑在高分子粉末表面的覆盖率为80～98％。
6、优选地，所述深冷粉碎工艺为：将高分子粒料加入深冷粉碎机，通入液氮，启动深冷粉碎机，粉碎温度为-150～-80℃，搅拌速率为400～2000r/min。
7、优选地，步骤二中高速搅拌的搅拌速率为500～2500r/min，搅拌时间为2～10min。
8、优选地，通过研磨装置对覆着有炭黑的高分子粉末进行研磨处理，所述研磨装置包括两个磨盘，两个磨盘呈上下叠加设置，且两个磨盘之间有间隙，上方磨盘的中间设有加料口，且上方磨盘的磨面上设有呈环状结构的阶梯凹槽，下方磨盘的磨面上设有凹凸不平的纹路。
9、研磨处理时，覆着有炭黑的高分子粉末从加料口加入到两个磨盘之间，且上方磨盘处于固定状态，下方磨盘转动，经研磨处理得到的高分子炭黑混合粉末从两个磨盘最外侧的间隙排出。
10、优选地，覆着有炭黑的高分子粉末的进料频率为5-10hz/min，下方磨盘的转动频率为5～10hz/min，研磨处理的时间为5～10min，两个磨盘最外侧的间隙为50～100um。
11、优选地，所述凹凸不平的纹路为波浪纹，纹路的深度为5～10um，优选纹路的深度为5um。
12、优选地，所述阶梯凹槽中相邻阶梯的深度为1～10um，优选相邻阶梯的深度为5um。
13、优选地，所述流动助剂为气相二氧化硅、气相三氧化二铝、纳米二氧化钛或纳米二氧化硅。
14、优选地，所述高分子粒料为聚乳酸、聚乙烯、聚丙烯、聚氨酯、聚苯乙烯、尼龙、聚碳酸酯、聚苯硫醚、聚对苯二甲酸丁二醇酯或聚醚醚酮粒料。
15、一种选择性激光烧结用高分子粉末材料，采用所述的选择性激光烧结用高分子粉末材料制备方法制得。
16、步骤一中采用深冷粉碎制粉技术，使用液氮作为研磨介质实现超低温粉碎。根据物料的脆化点温度，可以在粉碎过程中实现温度调控，以此选择最佳的粉碎温度。这种方法不仅能耗低，而且操作简单、可控，可以成功制备出其他方法难以制备的高分子粉末。
17、步骤二中采用高速搅拌的方式，将炭黑打散，并使其均匀地覆着在高分子粉末的表面。这样做的目的是为了方便后续的处理。
18、步骤三中通过研磨处理后得到合适粒径大小的粉末，且能去掉粉末棱角，达到整型的目的。高分子粉末具备的弹性性质，使其具有可塑性和可压缩性，这意味着它们可以被塑造成不同的形状，并且可以通过施加压力来压缩它们的体积。当纳米级炭黑被嵌入到高分子粉末的表面时，高分子粉末会因为受到研磨处理的压力而发生形变。这种形变使得纳米级炭黑与高分子粉末之间的接触面积增加，从而增加了纳米级炭黑与高分子粉末之间的附着力，使得粉末重复使用过程中，炭黑不易脱落，保持了炭黑在高分子粉末表面的稳定性。此外，高分子粉末的弹性性质还可以在压力释放后恢复材料的原始形状和大小。因此经研磨工艺处理后可以得到粒径分布均匀、高炭黑覆着率和良好球形度的高分子粉末。
19、具体地，本专利技术采用研磨装置对覆着有炭黑的高分子粉末进行研磨处理。研磨处理时，覆着有炭黑的高分子粉末从加料口加入到两个磨盘之间，且上方磨盘处于固定状态，下方磨盘转动，同时下方磨盘的磨面设有凹凸不平的纹路，上方磨盘的磨面设有呈环状结构的阶梯凹槽，因此离磨盘圆心越近的阶梯与下方磨盘磨面之间的间隙越大。在下方磨盘转动的过程中，通过离心惯性力的作用，会将不同粒径大小的粉末颗粒分布在不同阶梯区域，只有在被研磨到合适大小才能进入下一阶梯段，从而控制研磨后粉末的粒径大小。
20、步骤四中对未能分散好的炭黑通过空气分级的方式去除，以避免团聚的炭黑导致吸收光纤激光能量后容易产生局部发热，从而使得高分子被热降解，产生挥发物，导致烧结制件整体性能偏差的问题。
21、本专利技术依次经过深冷粉碎、高速搅拌、研磨和空气分级步骤，制备出的选择性激光烧结用高分子粉末材料，具有均匀的粒径分布、高炭黑覆着率和良好球形度，能满足选择性激光烧结的需求。
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1.一种选择性激光烧结用高分子粉末材料制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的选择性激光烧结用高分子粉末材料制备方法，其特征在于，所述深冷粉碎工艺为：将高分子粒料加入深冷粉碎机，通入液氮，启动深冷粉碎机，粉碎温度为-150～-80℃，搅拌速率为400～2000r/min。
3.根据权利要求1所述的选择性激光烧结用高分子粉末材料制备方法，其特征在于，步骤二中高速搅拌的搅拌速率为500～2500r/min，搅拌时间为2～10min。
4.根据权利要求1所述的选择性激光烧结用高分子粉末材料制备方法，其特征在于，通过研磨装置对覆着有炭黑的高分子粉末进行研磨处理，所述研磨装置包括两个磨盘，两个磨盘呈上下叠加设置，且两个磨盘之间有间隙，上方磨盘的中间设有加料口，且上方磨盘的磨面上设有呈环状结构的阶梯凹槽，下方磨盘的磨面上设有凹凸不平的纹路；
5.根据权利要求4所述的选择性激光烧结用高分子粉末材料制备方法，其特征在于，覆着有炭黑的高分子粉末的进料频率为5～10HZ/min，下方磨盘的转动频率为5～10HZ/min，研磨处理的
6.根据权利要求4所述的选择性激光烧结用高分子粉末材料制备方法，其特征在于，所述凹凸不平的纹路为波浪纹，纹路的深度为5～10um。
7.根据权利要求4所述的选择性激光烧结用高分子粉末材料制备方法，其特征在于，所述阶梯凹槽中相邻阶梯的深度为1～10um。
8.根据权利要求1所述的选择性激光烧结用高分子粉末材料制备方法，其特征在于，所述流动助剂为气相二氧化硅、气相三氧化二铝、纳米二氧化钛或纳米二氧化硅。
9.根据权利要求1所述的选择性激光烧结用高分子粉末材料制备方法，其特征在于，所述高分子粒料为聚乳酸、聚乙烯、聚丙烯、聚氨酯、聚苯乙烯、尼龙、聚碳酸酯、聚苯硫醚、聚对苯二甲酸丁二醇酯或聚醚醚酮粒料。
10.一种选择性激光烧结用高分子粉末材料，其特征在于，采用权利要求1-9中任一项所述的选择性激光烧结用高分子粉末材料制备方法制得。
...【技术特征摘要】
1.一种选择性激光烧结用高分子粉末材料制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的选择性激光烧结用高分子粉末材料制备方法，其特征在于，所述深冷粉碎工艺为：将高分子粒料加入深冷粉碎机，通入液氮，启动深冷粉碎机，粉碎温度为-150～-80℃，搅拌速率为400～2000r/min。
3.根据权利要求1所述的选择性激光烧结用高分子粉末材料制备方法，其特征在于，步骤二中高速搅拌的搅拌速率为500～2500r/min，搅拌时间为2～10min。
4.根据权利要求1所述的选择性激光烧结用高分子粉末材料制备方法，其特征在于，通过研磨装置对覆着有炭黑的高分子粉末进行研磨处理，所述研磨装置包括两个磨盘，两个磨盘呈上下叠加设置，且两个磨盘之间有间隙，上方磨盘的中间设有加料口，且上方磨盘的磨面上设有呈环状结构的阶梯凹槽，下方磨盘的磨面上设有凹凸不平的纹路；
5.根据权利要求4所述的选择性激光烧结用高分子粉末材料制备方法，其特征在于，覆着有炭黑的高分子粉末的进料频率为5～1...
【专利技术属性】
技术研发人员：屈孝文，文杰斌，张飞，郭富强，陈礼，李博豪，
申请(专利权)人：湖南华曙新材料科技有限责任公司，
类型：发明
国别省市：
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