一種熔融沉積成型用聚丙烯透明材料及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于3D打印技術(shù)和塑料加工領(lǐng)域，具體設(shè)及一種烙融沉積成型用聚丙締 透明材料及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 3D打印技術(shù)又稱增材制造技術(shù)是一種W數(shù)字模型文件為基礎(chǔ)，運(yùn)用粉末狀金屬或 塑料等可粘合材料，通過(guò)逐層打印的方式來(lái)構(gòu)造物體的技術(shù)。3D打印技術(shù)已經(jīng)在信息技術(shù)、 材料科學(xué)、精密機(jī)械等多個(gè)領(lǐng)域得到應(yīng)用，在當(dāng)今制造業(yè)中越來(lái)越具有競(jìng)爭(zhēng)力，因此被稱為 "具有工業(yè)革命意義的制造技術(shù)"。3D打印技術(shù)突破了傳統(tǒng)材料變形成型和去除成型的工藝 方法，可在沒(méi)有夾具或模具的條件下迅速制造出任意復(fù)雜形狀的Ξ維實(shí)體零件，且可有效 地降低產(chǎn)品開(kāi)發(fā)周期。。
[0003] 作為3D打印技術(shù)的一種，烙融沉積成型（F^isedDepositionMolding,抑M)是一 種將熱塑性絲材經(jīng)固體-烙體-固體兩次相變加工成型的方法。熱塑性絲材由供絲機(jī)構(gòu)送 進(jìn)噴頭，在噴頭中加熱至烙融態(tài)。烙融態(tài)材料從噴頭中擠出，按計(jì)算機(jī)給出的二維截面信 息，隨加熱噴頭的運(yùn)動(dòng)，選擇性進(jìn)行涂覆。一層完成后，噴頭上升一個(gè)層高(或工作臺(tái)下降一 個(gè)層高)，再進(jìn)行下一層的涂覆，如此循環(huán)，最終形成Ξ維制件。
[0004]作為五大通用樹(shù)脂之一，聚丙締（PP)具有密度小、強(qiáng)度高、耐熱、絕緣性好、化學(xué)性 質(zhì)穩(wěn)定W及價(jià)格低廉等優(yōu)點(diǎn)，在FDM領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景。但是，在FDM過(guò)程中，PP冷 卻成型時(shí)易于發(fā)生大面積結(jié)晶，一方面導(dǎo)致透光性差，宏觀上表現(xiàn)打印制件不透明，另一方 面使得打印制件容易收縮變形產(chǎn)生翅曲、產(chǎn)品偏脆等缺陷，運(yùn)大大限制了PP在FDM領(lǐng)域的 應(yīng)用。
[0005] 在PP中添加無(wú)機(jī)填料，是目前降低打印制件的收縮變形，提高成型精度的常規(guī)解 決方案。專利CN201310024331公開(kāi)了含有礦粉填料的PP復(fù)合材料，材料經(jīng)打印后收縮率 低，尺寸穩(wěn)定性好。專利CN201410717691中設(shè)及了含有無(wú)機(jī)填料(包括陶瓷粉末、金屬粉 末、陶瓷與金屬?gòu)?fù)合粉末）的熱塑性材料。專利CN201310149323中提及了在工程塑料中添 加納米纖維素來(lái)提高熱穩(wěn)定性。盡管材料經(jīng)打印后收縮變形情況減弱，初性提高，但是無(wú)機(jī) 填料的加入使得PP更加不透明，無(wú)法滿足特殊場(chǎng)合下對(duì)PP透光性的要求。另外，無(wú)機(jī)填料 用量過(guò)大時(shí)易堵塞抑Μ打印機(jī)噴頭，打印制件的力學(xué)性能也會(huì)有明顯下降。
[0006]綜合W上內(nèi)容，為推廣ΡΡ在FDM領(lǐng)域的應(yīng)用，在確保材料收縮變形情況減弱，初性 提高的同時(shí)，亟需解決ΡΡ透光性的難題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明的目的是提供一種烙融沉積成型用聚丙締透明材料，W克服現(xiàn)有烙融沉積 成型用聚丙締材料因結(jié)晶和無(wú)機(jī)填料而不透明的缺陷，透明劑的添加能夠避免大面積結(jié)晶 的發(fā)生，提高聚丙締材料的透光性，在提高聚丙締材料透光性的同時(shí)，增強(qiáng)聚丙締材料的初 性，降低打印制件收縮變形的情況，擴(kuò)大聚丙締材料在烙融沉積成型領(lǐng)域的應(yīng)用。
[0008] 本發(fā)明的另一目的是提供一種烙融沉積成型用聚丙締透明材料的制備方法，工藝 簡(jiǎn)單，成本低廉，能夠快速生產(chǎn)出符合烙融沉積成型要求的聚丙締透明材料。
[0009]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用W下技術(shù)方案： 一種烙融沉積成型用聚丙締透明材料，它是由下述重量份數(shù)的原料制成的：聚丙 締90-99份、透明劑0. 1-1份、相容劑1-2份、潤(rùn)滑劑0. 9-3份、增塑劑0. 1-5份、穩(wěn)定劑 0.01-0. 5 份。
[0010] 所述聚丙締為丙締單獨(dú)聚合得到的聚合物或丙締與其它締控共聚合得到的聚合 物中的至少一種。
[0011] 所述透明劑為山梨醇類衍生物，其化學(xué)結(jié)構(gòu)通式為
，其中基團(tuán)R 是
^中的一種或其組合。
[0012] 所述相容劑為馬來(lái)酸酢接枝型聚丙締。
[0013] 所述潤(rùn)滑劑為聚締控、硬脂酷胺類潤(rùn)滑劑或聚乙二醇中的一種或幾種的混合。
[0014] 所述增塑劑為鄰苯二甲酸二辛醋、環(huán)氧大豆油、甘油中的一種或幾種的混合。
[0015] 所述穩(wěn)定劑為受阻酪類大分子型抗氧劑、亞憐酸類抗氧劑或燒醋類抗氧劑中的一 種或幾種的混合。
[0016]一種烙融沉積成型用聚丙締透明材料的制備方法，步驟如下： (1) 試劑與原材料混合：先向攬拌機(jī)中放入聚丙締，再添加透明劑、潤(rùn)滑劑和增塑劑， 攬拌直到顆粒表面均泛液體亮光，即攬拌均勻，待混合完成后，再添加抗氧化劑進(jìn)行后續(xù)混 合，繼續(xù)混合2分鐘，最后得到混合原料； (2) 加熱擠出：將混合原料加入到雙螺桿擠出機(jī)中，加料速度保持均勻流楊，保證在擠 出過(guò)程中不產(chǎn)生堵塞，出絲穩(wěn)定流楊； (3) 卷絲：通過(guò)在擠出機(jī)的出口加裝口模，限定出絲的直徑在1. 75 + 0. 05mm，最后通過(guò) 圓盤(pán)裝置繞絲收集成型絲材。
[0017]所述步驟（2)中雙螺桿擠出過(guò)程中第一段溫度210。C，第二段溫度240。C，第Ξ段溫度210。C。
[0018] 借由上述技術(shù)方案，本發(fā)明具有的優(yōu)點(diǎn)和有益效果是： 1、本發(fā)明添加透明劑后，聚丙締冷卻成型時(shí)大面積結(jié)晶的現(xiàn)象得到抑制，聚丙締材料 的透光性大大提高。
[0019]2、透明劑能夠賦予經(jīng)抑Μ得到的聚丙締制件具有更好的初性，力學(xué)性能得到提 升，實(shí)用性更強(qiáng)。
[0020]3、添加少量透明劑即可達(dá)到提高透光性和初性的效果，材料的成本極大降低，有 利于擴(kuò)大聚丙締材料在FDM領(lǐng)域的應(yīng)用。
[0021] 4、本發(fā)明所述的聚丙締透明材料的制備方法，易于操作，工藝條件和生產(chǎn)設(shè)備要 求較低，能夠?qū)崿F(xiàn)大規(guī)模的推廣生產(chǎn)，具有廣闊的市場(chǎng)前景，極佳的市場(chǎng)效益。
【具體實(shí)施方式】
[0022] 對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，通過(guò)閱讀本說(shuō)明書(shū)的公開(kāi)內(nèi)容，本發(fā)明的特征、有益 效果和優(yōu)點(diǎn)將變得顯而易見(jiàn)。
[0023] 除非另外指明，在本文中所有配制和測(cè)試發(fā)生在25°C的環(huán)境。
[0024] 本文中"包括"、"包含"、"含"、"含有"、"具有"或其它變體意在涵蓋非封閉式包括， 運(yùn)些術(shù)語(yǔ)之間不作區(qū)分。術(shù)語(yǔ)"包含"是指可加入不影響最終結(jié)果的其它步驟和成分。術(shù) 語(yǔ)"包含"還包括術(shù)語(yǔ)"由…組成"和"基本上由…組成"。本發(fā)明的組合物和方法/工藝可 包含、由其組成和基本上由本文描述的必要元素和限制項(xiàng)W及本文描述的任一的附加的或 任選的成分、組分、步驟或限制項(xiàng)組成。
[0025] 無(wú)需進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明，相信本領(lǐng)域技術(shù)人員使用W上所述即可最大限度地使用本 發(fā)明。下面的實(shí)施例目的在于進(jìn)一步介紹和展示在本發(fā)明范圍內(nèi)的具體實(shí)施方案。因此， 實(shí)施例應(yīng)理解為僅用于更詳細(xì)地展示本發(fā)明，而不W任何方式限制本發(fā)明的內(nèi)容。
[0026] 下列實(shí)施例進(jìn)一步說(shuō)明了本發(fā)明范圍內(nèi)的優(yōu)選具體實(shí)施方案。運(yùn)些實(shí)施例僅僅是 說(shuō)明性的，而不是限制本發(fā)明的范圍，因?yàn)橹灰诓槐畴x其實(shí)質(zhì)和范圍的條件下，可W對(duì)本 發(fā)明進(jìn)行許多變化。
[0027] 實(shí)施例1 本實(shí)施例的烙融沉積成型用聚丙締透明材料，它是由下述原料制成的：聚丙締99g、透 明劑0.Ig、相容劑Ig、潤(rùn)滑劑Ig、增塑劑0. 9g、穩(wěn)定劑0. 2邑。
[0028] 所述聚丙締為丙締單獨(dú)聚合得到的聚合物，使用的聚丙締材料為中國(guó)石化揚(yáng)子 石化有限公司生產(chǎn)，牌號(hào)為M02-V，透明劑為透明劑為Ξ(3, 4, 5-二甲基二節(jié)叉）山梨醇，相 容劑為馬來(lái)酸酢接枝型聚丙締，潤(rùn)滑劑為聚締控，增塑劑為鄰苯二甲酸二辛醋，穩(wěn)定劑為受 阻酪類大分子型抗氧劑。
[0029] 本實(shí)施例的烙融沉積成型用聚丙締透明材料的制備方法，步驟如下： (1) 試劑與原材料混合：先向攬拌機(jī)中放入聚丙締，再添加透明劑、潤(rùn)滑劑和增塑劑， 攬拌直到顆粒表面均泛液體亮光，即攬拌均勻，待混合完成后，再添加抗氧化劑進(jìn)行后續(xù)混 合，繼續(xù)混合2分鐘，最后得到混合原料； (2) 加熱擠出：將混合原料加入到雙螺桿擠出機(jī)中，加料速度保持均勻流楊，保證在擠 出過(guò)程中不產(chǎn)生堵塞，出絲穩(wěn)定流楊，雙螺桿擠出過(guò)程中第一段溫度210DC，第二段溫度 240。C，第Ξ段溫度 210。C; (3) 卷絲：通過(guò)在擠出機(jī)的出口加裝口模，限定出絲的直徑在1. 75 + 0. 05mm，最后通過(guò) 圓盤(pán)裝置繞絲收集成型絲材。
[0030] 實(shí)施例2 本實(shí)施例的烙融沉積成型用聚丙締透明材料，它是由下述原料制成的：聚丙締99g、透 明劑0.Ig、相容劑Ig、潤(rùn)滑劑Ig、增塑劑0. 9g、穩(wěn)定劑0. 2g; 所述聚丙締為丙締與其它締控共聚合得到的聚合物，所述透明劑為山梨醇類衍生物， 其化學(xué)結(jié)構(gòu)通式為
相容劑為馬來(lái)酸酢接枝型 聚丙締；潤(rùn)滑劑為聚締控和硬脂酷胺類潤(rùn)滑劑的混合物；增塑劑為鄰苯二甲酸二辛醋和環(huán) 氧大豆油的混合物；穩(wěn)定劑為抗氧劑1010和四[β- (3,5-二叔下基-4-徑基苯基)丙酸] 季戊四醇醋的混合物。
[0031] 本實(shí)施例的烙融沉積成型用聚丙締透明材料的制備方法同實(shí)施例1。
[00礎(chǔ)實(shí)施例3 本實(shí)施例的烙融沉積成型用聚丙締透明材料，它是由下述原料制成的：聚丙締95g、透 明劑0. 5g、相容劑1. 5g、潤(rùn)滑劑