本發(fā)明涉及一種激光燒結(jié)快速成型原料，具體涉及一種用于激光燒結(jié)成型的鈦酸鉀晶須復(fù)合材料及其制備方法。
背景技術(shù)：
：激光燒結(jié)成型技術(shù)是一種快速可控成型工藝，利用可控激光束將粉末材料加熱至熔融溫度，在同一截面燒結(jié)為固態(tài)，通過(guò)高度的調(diào)整經(jīng)過(guò)循環(huán)工藝制備三維結(jié)構(gòu)的制件。激光燒結(jié)成型具有可選擇原料多、制件硬度大、制件精度高和無(wú)需后處理等優(yōu)點(diǎn)，可以在產(chǎn)品研發(fā)時(shí)實(shí)時(shí)高效的進(jìn)行模擬和驗(yàn)證工作。高分子材料是激光燒結(jié)成型技術(shù)常用的原料之一，但傳統(tǒng)常用高分子材料在應(yīng)用時(shí)會(huì)出現(xiàn)成型速度慢、機(jī)械強(qiáng)度低和尺寸穩(wěn)定性差等方面的缺陷，且通常需要一定程度的拋光等后處理工作，制品在精度和效率方面制約了激光燒結(jié)成型的優(yōu)勢(shì)所在。本發(fā)明創(chuàng)新性的以非晶高分子樹(shù)脂材料為基體，以鈦酸鉀晶須對(duì)其改性，制備了一種用于激光燒結(jié)成型的鈦酸鉀晶須復(fù)合材料，本發(fā)明所提供的材料具有機(jī)械強(qiáng)度大、成型速度快和尺寸穩(wěn)定性好等優(yōu)點(diǎn)，且無(wú)需后處理工藝，可有效提高激光燒結(jié)成型的生產(chǎn)效率和產(chǎn)品性能。此外本發(fā)明材料所涉及的制備工藝簡(jiǎn)單，可直接應(yīng)用和推廣于激光燒結(jié)成型制造
技術(shù)領(lǐng)域：
，制備具有復(fù)雜結(jié)構(gòu)的裝飾件或結(jié)構(gòu)件。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：本發(fā)明目的在于提高激光燒結(jié)成型技術(shù)所用高分子原料的綜合性能，提供一種具有機(jī)械強(qiáng)度大、成型速度快和尺寸穩(wěn)定性好等優(yōu)點(diǎn)的鈦酸鉀晶須復(fù)合材料及其制備方法。本發(fā)明所涉及材料無(wú)需后處理工藝，可有效提高激光燒結(jié)成型的生產(chǎn)效率和產(chǎn)品性能。此外本發(fā)明材料所涉及的制備工藝簡(jiǎn)單，可直接應(yīng)用和推廣于激光燒結(jié)成型制造
技術(shù)領(lǐng)域：
，制備具有復(fù)雜結(jié)構(gòu)的裝飾件或結(jié)構(gòu)件。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：一種用于激光燒結(jié)成型的鈦酸鉀晶須復(fù)合材料，由以下組分按重量份制備而成：樹(shù)脂粉末100份，鈦酸鉀晶須5～30份，偶聯(lián)劑0.5～2.5份，抗氧劑0.05～0.5份，熱穩(wěn)定劑0.05～0.5份，潤(rùn)滑劑0.05～0.5份。本發(fā)明的進(jìn)一步方案，所述的樹(shù)脂粉末優(yōu)選為聚碳酸酯樹(shù)脂(PC)或丙烯腈-丁二烯-苯乙烯樹(shù)脂(ABS)。所述的鈦酸鉀晶須為四鈦酸鉀晶須或六鈦酸鉀晶須，晶須的長(zhǎng)度為5～50μm。所述的偶聯(lián)劑為γ-氨丙基三乙氧基硅烷或γ―(2,3-環(huán)氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷。所述的抗氧劑為三[2.4-二叔丁基苯基]亞磷酸酯、β-(3,5-二叔丁基-4-羥基苯基)丙酸正十八碳醇酯和四(2,4-二叔丁基酚)-4,4'-聯(lián)苯基二亞磷酸酯中的兩種。所述的熱穩(wěn)定劑為硬脂酸鈣或硬脂酸鋇。所述的潤(rùn)滑劑為乙烯-丙烯酸共聚物或季戊四醇硬脂酸酯。本發(fā)明的另一個(gè)發(fā)明目的是提供上述耐熱復(fù)合材料的制備方法，包含以下步驟：(1)將樹(shù)脂粉末100份、鈦酸鉀晶須5～30份、偶聯(lián)劑0.5～2.5份、抗氧劑0.05～0.5份、熱穩(wěn)定劑0.05～0.5份以及潤(rùn)滑劑0.05～0.5份，置于高速混合機(jī)分散10～30分鐘；(2)將分散后的原料加入擠出機(jī)，經(jīng)熔融、塑化、擠出、牽引后，制得粒子材料，再將粒子材料粉化后制得用于激光燒結(jié)成型的鈦酸鉀晶須復(fù)合材料。將制備的鈦酸鉀晶須復(fù)合材料經(jīng)選擇性激光燒結(jié)制造技術(shù)加工為所需制件。本發(fā)明的有益效果有：1、由于鈦酸鉀晶須是目前已知纖維中強(qiáng)度最高的一種，用它來(lái)改性丙烯腈- 丁二烯-苯乙烯，從而賦予丙烯腈-丁二烯-苯乙烯較大的力學(xué)強(qiáng)度和耐熱性；此外鈦酸鉀晶須的直徑為微米級(jí)別，在應(yīng)用過(guò)程中無(wú)明顯疲勞效應(yīng)，可以顯著提高復(fù)合材料的耐磨性和成型速度。2、本發(fā)明制備的用于激光燒結(jié)成型的鈦酸鉀晶須復(fù)合材料，具有機(jī)械強(qiáng)度大、成型速度快和尺寸穩(wěn)定性好等優(yōu)點(diǎn)。本發(fā)明所涉及材料無(wú)需后處理工藝，可有效提高激光燒結(jié)成型的生產(chǎn)效率和產(chǎn)品性能。同時(shí)可在原有常用材料基礎(chǔ)上大幅提高成型速度，進(jìn)一步提高成型效率。此外本發(fā)明材料所涉及的制備工藝簡(jiǎn)單，可直接應(yīng)用和推廣于激光燒結(jié)成型制造
技術(shù)領(lǐng)域：
，制備具有復(fù)雜結(jié)構(gòu)的裝飾件或結(jié)構(gòu)件。具體實(shí)施方法下面結(jié)合具體實(shí)例對(duì)本
發(fā)明內(nèi)容進(jìn)行進(jìn)一步的說(shuō)明，但所述實(shí)施例并非是對(duì)本發(fā)明實(shí)質(zhì)精神的簡(jiǎn)單限定，任何基于本發(fā)明實(shí)質(zhì)精神所作出的簡(jiǎn)單變化或等同替換均應(yīng)屬于本發(fā)明所要求保護(hù)的范圍之內(nèi)。制備的樣品在23℃、50％濕度環(huán)境下調(diào)節(jié)后，分別采用ASTMD790、ASTMD6110和ASTMD955檢測(cè)制件的彎曲強(qiáng)度、沖擊強(qiáng)度和收縮率，并記錄成型速度。本發(fā)明的具體實(shí)施例如下：實(shí)例1(1)按以下比例配備原料：丙烯腈-丁二烯-苯乙烯樹(shù)脂100份，四鈦酸鉀晶須5份，偶聯(lián)劑γ-氨丙基三乙氧基硅烷0.5份，抗氧劑三[2.4-二叔丁基苯基]亞磷酸酯0.02份，抗氧劑β-(3,5-二叔丁基-4-羥基苯基)丙酸正十八碳醇酯0.03份，熱穩(wěn)定劑硬脂酸鈣0.05份，潤(rùn)滑劑乙烯-丙烯酸共聚物0.05份，置于高速混合機(jī)分散10分鐘；(2)將分散后的原料通過(guò)擠出機(jī)，經(jīng)熔融、塑化、擠出、牽引后，制得樹(shù)脂粒子，粉化后制得用于選擇性激光燒結(jié)制造技術(shù)所需的粉末材料；(3)經(jīng)選擇性激光燒結(jié)制造技術(shù)，將材料加工為所需制件。所制得鈦酸鉀晶須復(fù)合材料性能見(jiàn)表一。實(shí)例2(1)按以下比例配備原料：丙烯腈-丁二烯-苯乙烯樹(shù)脂100份，四鈦酸鉀晶須10份，偶聯(lián)劑γ-氨丙基三乙氧基硅烷1份，抗氧劑三[2.4-二叔丁基苯基]亞磷酸酯0.05份，抗氧劑β-(3,5-二叔丁基-4-羥基苯基)丙酸正十八碳醇酯0.08份，熱穩(wěn)定劑硬脂酸鈣0.15份，潤(rùn)滑劑乙烯-丙烯酸共聚物0.15份，置于高速混合機(jī)分散15分鐘；(2)將分散后的原料通過(guò)擠出機(jī)，經(jīng)熔融、塑化、擠出、牽引后，制得樹(shù)脂粒子，粉化后制得用于選擇性激光燒結(jié)制造技術(shù)所需的粉末材料；(3)經(jīng)選擇性激光燒結(jié)制造技術(shù)，將材料加工為所需制件。所制得鈦酸鉀晶須復(fù)合材料性能見(jiàn)表一。實(shí)例3(1)按以下比例配備原料：丙烯腈-丁二烯-苯乙烯樹(shù)脂100份，四鈦酸鉀晶須15份，偶聯(lián)劑γ-氨丙基三乙氧基硅烷1.5份，抗氧劑三[2.4-二叔丁基苯基]亞磷酸酯0.1份，抗氧劑β-(3,5-二叔丁基-4-羥基苯基)丙酸正十八碳醇酯0.12份，熱穩(wěn)定劑硬脂酸鈣0.25份，潤(rùn)滑劑乙烯-丙烯酸共聚物0.25份，置于高速混合機(jī)分散20分鐘；(2)將分散后的原料通過(guò)擠出機(jī)，經(jīng)熔融、塑化、擠出、牽引后，制得樹(shù)脂粒子，粉化后制得用于選擇性激光燒結(jié)制造技術(shù)所需的粉末材料；(3)經(jīng)選擇性激光燒結(jié)制造技術(shù)，將材料加工為所需制件。所制得鈦酸鉀晶須復(fù)合材料性能見(jiàn)表一。實(shí)例4(1)按以下比例配備原料：丙烯腈-丁二烯-苯乙烯樹(shù)脂100份，四鈦酸鉀晶須25份，偶聯(lián)劑γ-氨丙基三乙氧基硅烷2份，抗氧劑三[2.4-二叔丁基苯基]亞磷酸酯0.15份，抗氧劑β-(3,5-二叔丁基-4-羥基苯基)丙酸正十八碳醇酯0.2份，熱穩(wěn)定劑硬脂酸鈣0.35份，潤(rùn)滑劑乙烯-丙烯酸共聚物0.35份，置于高速混合機(jī)分散25分鐘；(2)將分散后的原料通過(guò)擠出機(jī)，經(jīng)熔融、塑化、擠出、牽引后，制得樹(shù)脂粒子，粉化后制得用于選擇性激光燒結(jié)制造技術(shù)所需的粉末材料；(3)經(jīng)選擇性激光燒結(jié)制造技術(shù)，將材料加工為所需制件。所制得鈦酸鉀晶須復(fù)合材料性能見(jiàn)表一。實(shí)例5(1)按以下比例配備原料：丙烯腈-丁二烯-苯乙烯樹(shù)脂100份，四鈦酸鉀晶須30份，偶聯(lián)劑γ-氨丙基三乙氧基硅烷2.5份，抗氧劑三[2.4-二叔丁基苯基]亞磷酸酯0.2份，抗氧劑β-(3,5-二叔丁基-4-羥基苯基)丙酸正十八碳醇酯0.3份，熱穩(wěn)定劑硬脂酸鈣0.5份，潤(rùn)滑劑乙烯-丙烯酸共聚物0.5份，置于高速混合機(jī)分散30分鐘；(2)將分散后的原料通過(guò)擠出機(jī)，經(jīng)熔融、塑化、擠出、牽引后，制得樹(shù) 脂粒子，粉化后制得用于選擇性激光燒結(jié)制造技術(shù)所需的粉末材料；(3)經(jīng)選擇性激光燒結(jié)制造技術(shù)，將材料加工為所需制件。所制得鈦酸鉀晶須復(fù)合材料性能見(jiàn)表一。實(shí)例6(1)按以下比例配備原料：聚碳酸酯樹(shù)脂100份，六鈦酸鉀晶須5份，偶聯(lián)劑γ―(2,3-環(huán)氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷0.5份，抗氧劑三[2.4-二叔丁基苯基]亞磷酸酯0.02份，抗氧劑四(2,4-二叔丁基酚)-4,4'-聯(lián)苯基二亞磷酸酯0.03份，熱穩(wěn)定劑硬脂酸鋇0.05份，潤(rùn)滑劑季戊四醇硬脂酸酯0.05份，置于高速混合機(jī)分散10分鐘；(2)將分散后的原料通過(guò)擠出機(jī)，經(jīng)熔融、塑化、擠出、牽引后，制得樹(shù)脂粒子，粉化后制得用于選擇性激光燒結(jié)制造技術(shù)所需的粉末材料；(3)經(jīng)選擇性激光燒結(jié)制造技術(shù)，將材料加工為所需制件。所制得鈦酸鉀晶須復(fù)合材料性能見(jiàn)表一。實(shí)例7(1)按以下比例配備原料：聚碳酸酯樹(shù)脂100份，六鈦酸鉀晶須10份，偶聯(lián)劑γ―(2,3-環(huán)氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷1份，抗氧劑三[2.4-二叔丁基苯基]亞磷酸酯0.05份，抗氧劑四(2,4-二叔丁基酚)-4,4'-聯(lián)苯基二亞磷酸酯0.08份，熱穩(wěn)定劑硬脂酸鋇0.15份，潤(rùn)滑劑季戊四醇硬脂酸酯0.15份，置于高速混合機(jī)分散15分鐘；(2)將分散后的原料通過(guò)擠出機(jī)，經(jīng)熔融、塑化、擠出、牽引后，制得樹(shù)脂粒子，粉化后制得用于選擇性激光燒結(jié)制造技術(shù)所需的粉末材料；(3)經(jīng)選擇性激光燒結(jié)制造技術(shù)，將材料加工為所需制件。所制得鈦酸鉀晶須復(fù)合材料性能見(jiàn)表一。實(shí)例8(1)按以下比例配備原料：聚碳酸酯樹(shù)脂100份，六鈦酸鉀晶須15份，偶聯(lián)劑γ―(2,3-環(huán)氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷1.5份，抗氧劑三[2.4-二叔丁基苯基]亞磷酸酯0.1份，抗氧劑四(2,4-二叔丁基酚)-4,4'-聯(lián)苯基二亞磷酸酯0.12份，熱穩(wěn)定劑硬脂酸鋇0.25份，潤(rùn)滑劑季戊四醇硬脂酸酯0.25份，置于高速混合機(jī)分散20分鐘；(2)將分散后的原料通過(guò)擠出機(jī)，經(jīng)熔融、塑化、擠出、牽引后，制得樹(shù)脂粒子，粉化后制得用于選擇性激光燒結(jié)制造技術(shù)所需的粉末材料；(3)經(jīng)選擇性激光燒結(jié)制造技術(shù)，將材料加工為所需制件。所制得鈦酸鉀晶須復(fù)合材料性能見(jiàn)表一。實(shí)例9(1)按以下比例配備原料：聚碳酸酯樹(shù)脂100份，六鈦酸鉀晶須25份，偶聯(lián)劑γ―(2,3-環(huán)氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷2份，抗氧劑三[2.4-二叔丁基苯基]亞磷酸酯0.15份，抗氧劑四(2,4-二叔丁基酚)-4,4'-聯(lián)苯基二亞磷酸酯0.2份，熱穩(wěn)定劑硬脂酸鋇0.35份，潤(rùn)滑劑季戊四醇硬脂酸酯0.35份，置于高速混合機(jī)分散25分鐘；(2)將分散后的原料通過(guò)擠出機(jī)，經(jīng)熔融、塑化、擠出、牽引后，制得樹(shù)脂粒子，粉化后制得用于選擇性激光燒結(jié)制造技術(shù)所需的粉末材料；(3)經(jīng)選擇性激光燒結(jié)制造技術(shù)，將材料加工為所需制件。所制得鈦酸鉀晶須復(fù)合材料性能見(jiàn)表一。實(shí)例10(1)按以下比例配備原料：聚碳酸酯樹(shù)脂100份，六鈦酸鉀晶須30份，偶聯(lián)劑γ―(2,3-環(huán)氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷2.5份，抗氧劑三[2.4-二叔丁基苯基]亞磷酸酯0.2份，抗氧劑四(2,4-二叔丁基酚)-4,4'-聯(lián)苯基二亞磷酸酯0.3份，熱穩(wěn)定劑硬脂酸鋇0.5份，潤(rùn)滑劑季戊四醇硬脂酸酯0.5份，置于高速混合機(jī)分散30分鐘；(2)將分散后的原料通過(guò)擠出機(jī)，經(jīng)熔融、塑化、擠出、牽引后，制得樹(shù)脂粒子，粉化后制得用于選擇性激光燒結(jié)制造技術(shù)所需的粉末材料；(3)經(jīng)選擇性激光燒結(jié)制造技術(shù)，將材料加工為所需制件。所制得鈦酸鉀晶須復(fù)合材料性能見(jiàn)表一。對(duì)照實(shí)例1(1)按以下比例配備原料：丙烯腈-丁二烯-苯乙烯樹(shù)脂100份，抗氧劑三[2.4-二叔丁基苯基]亞磷酸酯0.02份，抗氧劑β-(3,5-二叔丁基-4-羥基苯基)丙酸正十八碳醇酯0.03份，熱穩(wěn)定劑硬脂酸鈣0.05份，潤(rùn)滑劑乙烯-丙烯酸共聚物0.05份，置于高速混合機(jī)分散10分鐘；(2)將分散后的原料通過(guò)擠出機(jī)，經(jīng)熔融、塑化、擠出、牽引后，制得樹(shù)脂粒子，粉化后制得用于選擇性激光燒結(jié)制造技術(shù)所需的粉末材料；(3)經(jīng)選擇性激光燒結(jié)制造技術(shù)，將材料加工為所需制件。所制得激光燒結(jié)常用原料性能見(jiàn)表一。對(duì)照實(shí)例2(1)按以下比例配備原料：聚碳酸酯樹(shù)脂100份，抗氧劑三[2.4-二叔丁基苯基]亞磷酸酯0.02份，抗氧劑四(2,4-二叔丁基酚)-4,4'-聯(lián)苯基二亞磷酸酯0.03份，熱穩(wěn)定劑硬脂酸鋇0.05份，潤(rùn)滑劑季戊四醇硬脂酸酯0.05份，置于高速混合機(jī)分散10分鐘；(2)將分散后的原料通過(guò)擠出機(jī)，經(jīng)熔融、塑化、擠出、牽引后，制得樹(shù)脂粒子，粉化后制得用于選擇性激光燒結(jié)制造技術(shù)所需的粉末材料；(3)經(jīng)選擇性激光燒結(jié)制造技術(shù)，將材料加工為所需制件。所制得激光燒結(jié)常用原料性能見(jiàn)表一。表一：制件性能性能彎曲強(qiáng)度(MPa)沖擊強(qiáng)度(KJ/m2)收縮率(％)成型速度(cm3/h)實(shí)例144270.4541實(shí)例250280.4243實(shí)例357300.4045實(shí)例460320.3548實(shí)例558310.3747實(shí)例676710.4049實(shí)例782730.3851實(shí)例880760.3453實(shí)例998790.3155實(shí)例1096770.3254對(duì)照實(shí)例135220.6030對(duì)照實(shí)例265550.5535本發(fā)明制備的一種用于激光燒結(jié)成型的鈦酸鉀晶須復(fù)合材料，具有機(jī)械強(qiáng)度大、成型速度快和尺寸穩(wěn)定性好等優(yōu)點(diǎn)。通過(guò)表一中數(shù)據(jù)將實(shí)例1-5與對(duì)比實(shí)例1來(lái)對(duì)比，本發(fā)明制備的復(fù)合材料的彎曲強(qiáng)度最大為60MPa，較對(duì)比實(shí)例1改性前提高71.4％；沖擊強(qiáng)度最大為32KJ/m2，較對(duì)比實(shí)例1改性前提高45.5％；收縮率最小為0.35，較對(duì)比實(shí)例1改性前減小41.7％；成型速度最快為48cm3/h，較對(duì)比實(shí)例1改性前提高60.0％。比較實(shí)例6-10與對(duì)比實(shí)例2，本發(fā)明制備的鈦酸鉀晶須改性聚碳酸酯復(fù)合材料彎曲強(qiáng)度最大為98MPa，較對(duì)比實(shí)例2改性前提高50.8％；沖擊強(qiáng)度最大為79KJ/m2，較對(duì)比實(shí)例2改性前提高43.6％；收縮率最小為0.31，較對(duì)比實(shí)例2改性前減小43.6％；成型速度最快為55cm3/h，較對(duì)比實(shí)例2改性前提高57.1％。此外本發(fā)明材料所涉及的制備工藝簡(jiǎn)單，可直接應(yīng)用和推廣于激光燒結(jié)成型制造
技術(shù)領(lǐng)域：
，制備具有復(fù)雜結(jié)構(gòu)的裝飾件或結(jié)構(gòu)件。上述的對(duì)實(shí)施例的描述是為便于該
技術(shù)領(lǐng)域：
的普通技術(shù)人員能理解和應(yīng)用本發(fā)明。熟悉本領(lǐng)域技術(shù)的人員顯然可以容易地對(duì)這些實(shí)施例做出各種修改，并把在此說(shuō)明的一般原理應(yīng)用到其他實(shí)施例中而不必經(jīng)過(guò)創(chuàng)造性的勞動(dòng)。因此，本發(fā)明不限于這里的實(shí)施例，本領(lǐng)域技術(shù)人員根據(jù)本發(fā)明的揭示，不脫離本發(fā)明范疇所做出的改進(jìn)和修改都應(yīng)該在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。當(dāng)前第1頁(yè)1 2 3