本发明涉及钛酸钾晶须改性丙烯酸酯类微球复合材料及其制备方法，属于丙烯酸酯微球在快速成型方面的应用和改性领域。
背景技术：
：丙烯酸酯微球是一种在分析化学、生物化学及其他高新
技术领域：
中广泛应用的功能性高分子材料，常用合成方法是乳液聚合法，是具有核壳结构的纳米微球材料。激光烧结快速成型是一种利用激光对粉末材料进行烧结处理的快速成型方式，通过特定强度的激光将粉末材料从点到面进行烧结处理，并利用高度的改变完成三维结构的制备。激光烧结快速成型技术常用原料以塑料粉末、陶瓷粉末或金属粉末最为常见，通过材料的熔融再冷却完成烧结过程。其中塑料粉末以尼龙粉末最为常见，但经历物理或化学过程制备的尼龙粉末材料性能损失较大，且性状分散性大。技术实现要素：本发明提供了一种钛酸钾晶须改性丙烯酸酯类微球复合材料及其制备方法，属于丙烯酸酯微球在快速成型方面的应用和改性领域。所制备的复合材料具有较高的力学强度、优异的热稳定性、良好的尺寸稳定性和快速的成型速度等特点，此外所制备的制件表面质量大幅提高，同时降低了复合材料的综合制造成本。为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：一种钛酸钾晶须改性丙烯酸酯类微球复合材料，其由以下组分按重量份制备而成：丙烯酸酯类微球100份，钛酸钾晶须5～45份，偶联剂0.1～0.5份，光稳剂0.1～0.5份，消泡剂0.5～4.5份，流平剂0.5～1份，热稳定剂0.05～0.45份，抗氧剂0.1～0.5份。所述的丙烯酸酯类微球为2-乙基己基丙烯酸酯微球或丙烯酸异辛酯微球，颜色为白色、浅黄色或黄色，粒径为50-100nm。所述的钛酸钾晶须为二钛酸钾晶须或四钛酸钾晶须。所述的偶联剂为γ-氨丙基三乙氧基硅烷或γ―(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷。所述的光稳剂为2,4-二羧基二苯甲酮或2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮。所述的消泡剂为二甲基聚硅氧烷或聚醚硅氧烷所述的流平剂为有机硅-环氧乙烷共聚物或有机硅-环氧丙烷共聚物。所述的热稳定剂为硬脂酸钙或硬脂酸钡。所述的抗氧剂为四(3,5-二叔丁基-4-羟基)苯丙酸季戊四醇酯、三(2,4-二叔丁基)亚磷酸苯酯和N,N'-双-(3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酰基)己二胺中的至少一种。所述的一种钛酸钾晶须改性丙烯酸酯类微球复合材料的制备方法，包含以下步骤：（1）将丙烯酸酯类微球100份、钛酸钾晶须5～45份、偶联剂0.1～0.5份、光稳剂0.1～0.5份、消泡剂0.5～4.5份、流平剂0.5～1份、热稳定剂0.05～0.45份、抗氧剂0.1～0.5份，陆续加入容器中进行混合；（2）混合后的物料在50～90℃条件下高速搅拌10～30min至分散均匀；（3）将所得混合物料通过激光烧结快速成型设备制备为所需制件。本发明创新性的以聚丙烯酸酯类微球为基体材料，以钛酸钾晶须为改性材料，制备了用于激光烧结快速成型技术的钛酸钾晶须改性丙烯酸酯类微球复合材料。本发明制备的复合材料具有较高的力学强度、优异的热稳定性、良好的尺寸稳定性和快速的成型速度等特点，此外所制备的制件表面质量大幅提高，同时降低了复合材料的综合制造成本。此外本发明涉及的复合材料制备工艺简单，可直接应用和推广于激光烧结快速成型领域，制备高性能且表观质量要求较高的制品，具体有益效果如下：1、钛酸钾晶须在目前已知纤维中强度最高，其中二钛酸钾晶须是三角双锥体通过共顶点结构连接而成的连锁层状结构，四钛酸钾晶须是以八面体通过共棱和共角结构连接而成的连锁层状结构，高强度纤维的填充大幅提高了微球复合材料的力学强度；2、钛酸钾晶须作为矿物晶须材料，耐热性极高，可大幅提高复合材料的热稳定性；3、晶须材料的引入提高了复合材料的固相含量，通过激光烧结成型时制件的收缩率降低，尺寸稳定性得到提高；4、通过激光烧结成型时，晶须材料的引入有助于加速粉末材料的固化过程，显著提高复合材料的成型速度；此外钛酸钾晶须的制造成本较丙烯酸酯类微球低很多，对微球材料的填充可以有效降低复合材料的综合制造成本。具体实施方式下面结合具体实例对本
发明内容进行进一步的说明，但所述实施例并非是对本发明实质精神的简单限定，任何基于本发明实质精神所作出的简单变化或等同替换均应属于本发明所要求保护的范围之内。如无特别说明，各实例中所述份数均为重量份。制备的样品在23℃、50%湿度环境下调节后，分别采用ASTMD6110、ASTMD648和ASTMD955检测复合材料的冲击强度、热变形温度和收缩率，同时记录材料成型速度。本发明的具体实施例如下：实例1（1）按以下比例配比原料：2-乙基己基丙烯酸酯微球100份，二钛酸钾晶须5份，偶联剂γ-氨丙基三乙氧基硅烷0.1份，光稳剂2,4-二羧基二苯甲酮0.1份，消泡剂二甲基聚硅氧烷0.5份，流平剂有机硅-环氧乙烷共聚物0.5份，热稳定剂硬脂酸钙0.05份，抗氧剂四(3,5-二叔丁基-4-羟基)苯丙酸季戊四醇酯0.04份，抗氧剂三(2,4-二叔丁基)亚磷酸苯酯0.06份。将以上物料陆续加入容器中进行混合；（2）混合后的物料在50℃条件下高速搅拌10min至分散均匀；将所得混合物料通过激光烧结快速成型设备制备为所需制件，并检测性能。所制备的钛酸钾晶须改性丙烯酸酯类微球复合材料性能见表一。实例2（1）按以下比例配比原料：2-乙基己基丙烯酸酯微球100份，二钛酸钾晶须15份，偶联剂γ-氨丙基三乙氧基硅烷0.2份，光稳剂2,4-二羧基二苯甲酮0.2份，消泡剂二甲基聚硅氧烷1.5份，流平剂有机硅-环氧乙烷共聚物0.6份，热稳定剂硬脂酸钙0.15份，抗氧剂四(3,5-二叔丁基-4-羟基)苯丙酸季戊四醇酯0.08份，抗氧剂三(2,4-二叔丁基)亚磷酸苯酯0.12份。将以上物料陆续加入容器中进行混合；（2）混合后的物料在60℃条件下高速搅拌15min至分散均匀；将所得混合物料通过激光烧结快速成型设备制备为所需制件，并检测性能。所制备的钛酸钾晶须改性丙烯酸酯类微球复合材料性能见表一。实例3（1）按以下比例配比原料：2-乙基己基丙烯酸酯微球100份，二钛酸钾晶须25份，偶联剂γ-氨丙基三乙氧基硅烷0.3份，光稳剂2,4-二羧基二苯甲酮0.3份，消泡剂二甲基聚硅氧烷2.5份，流平剂有机硅-环氧乙烷共聚物0.7份，热稳定剂硬脂酸钙0.25份，抗氧剂四(3,5-二叔丁基-4-羟基)苯丙酸季戊四醇酯0.12份，抗氧剂三(2,4-二叔丁基)亚磷酸苯酯0.18份。将以上物料陆续加入容器中进行混合；（2）混合后的物料在70℃条件下高速搅拌20min至分散均匀；将所得混合物料通过激光烧结快速成型设备制备为所需制件，并检测性能。所制备的钛酸钾晶须改性丙烯酸酯类微球复合材料性能见表一。实例4（1）按以下比例配比原料：2-乙基己基丙烯酸酯微球100份，二钛酸钾晶须35份，偶联剂γ-氨丙基三乙氧基硅烷0.4份，光稳剂2,4-二羧基二苯甲酮0.4份，消泡剂二甲基聚硅氧烷3.5份，流平剂有机硅-环氧乙烷共聚物0.8份，热稳定剂硬脂酸钙0.35份，抗氧剂四(3,5-二叔丁基-4-羟基)苯丙酸季戊四醇酯0.16份，抗氧剂三(2,4-二叔丁基)亚磷酸苯酯0.24份。将以上物料陆续加入容器中进行混合；（2）混合后的物料在80℃条件下高速搅拌25min至分散均匀；将所得混合物料通过激光烧结快速成型设备制备为所需制件，并检测性能。所制备的钛酸钾晶须改性丙烯酸酯类微球复合材料性能见表一。实例5（1）按以下比例配比原料：2-乙基己基丙烯酸酯微球100份，二钛酸钾晶须45份，偶联剂γ-氨丙基三乙氧基硅烷0.5份，光稳剂2,4-二羧基二苯甲酮0.5份，消泡剂二甲基聚硅氧烷4.5份，流平剂有机硅-环氧乙烷共聚物1份，热稳定剂硬脂酸钙0.45份，抗氧剂四(3,5-二叔丁基-4-羟基)苯丙酸季戊四醇酯0.2份，抗氧剂三(2,4-二叔丁基)亚磷酸苯酯0.3份。将以上物料陆续加入容器中进行混合；（2）混合后的物料在90℃条件下高速搅拌30min至分散均匀；将所得混合物料通过激光烧结快速成型设备制备为所需制件，并检测性能。所制备的钛酸钾晶须改性丙烯酸酯类微球复合材料性能见表一。实例6（1）按以下比例配比原料：丙烯酸异辛酯微球100份，四钛酸钾晶须5份，偶联剂γ―(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷0.1份，光稳剂2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮0.1份，消泡剂聚醚硅氧烷0.5份，流平剂有机硅-环氧丙烷共聚物0.5份，热稳定剂硬脂酸钡0.05份，抗氧剂四(3,5-二叔丁基-4-羟基)苯丙酸季戊四醇酯0.04份，抗氧剂N,N'-双-(3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酰基)己二胺0.06份。将以上物料陆续加入容器中进行混合；（2）混合后的物料在50℃条件下高速搅拌10min至分散均匀；将所得混合物料通过激光烧结快速成型设备制备为所需制件，并检测性能。所制备的钛酸钾晶须改性丙烯酸酯类微球复合材料性能见表一。实例7（1）按以下比例配比原料：丙烯酸异辛酯微球100份，四钛酸钾晶须15份，偶联剂γ―(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷0.2份，光稳剂2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮0.2份，消泡剂聚醚硅氧烷1.5份，流平剂有机硅-环氧丙烷共聚物0.6份，热稳定剂硬脂酸钡0.15份，抗氧剂四(3,5-二叔丁基-4-羟基)苯丙酸季戊四醇酯0.08份，抗氧剂N,N'-双-(3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酰基)己二胺0.12份。将以上物料陆续加入容器中进行混合；（2）混合后的物料在60℃条件下高速搅拌15min至分散均匀；将所得混合物料通过激光烧结快速成型设备制备为所需制件，并检测性能。所制备的钛酸钾晶须改性丙烯酸酯类微球复合材料性能见表一。实例8（1）按以下比例配比原料：丙烯酸异辛酯微球100份，四钛酸钾晶须25份，偶联剂γ―(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷0.3份，光稳剂2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮0.3份，消泡剂聚醚硅氧烷2.5份，流平剂有机硅-环氧丙烷共聚物0.7份，热稳定剂硬脂酸钡0.25份，抗氧剂四(3,5-二叔丁基-4-羟基)苯丙酸季戊四醇酯0.12份，抗氧剂N,N'-双-(3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酰基)己二胺0.18份。将以上物料陆续加入容器中进行混合；（2）混合后的物料在70℃条件下高速搅拌20min至分散均匀；将所得混合物料通过激光烧结快速成型设备制备为所需制件，并检测性能。所制备的钛酸钾晶须改性丙烯酸酯类微球复合材料性能见表一。实例9（1）按以下比例配比原料：丙烯酸异辛酯微球100份，四钛酸钾晶须35份，偶联剂γ―(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷0.4份，光稳剂2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮0.4份，消泡剂聚醚硅氧烷3.5份，流平剂有机硅-环氧丙烷共聚物0.8份，热稳定剂硬脂酸钡0.35份，抗氧剂四(3,5-二叔丁基-4-羟基)苯丙酸季戊四醇酯0.16份，抗氧剂N,N'-双-(3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酰基)己二胺0.24份。将以上物料陆续加入容器中进行混合；（2）混合后的物料在80℃条件下高速搅拌25min至分散均匀；将所得混合物料通过激光烧结快速成型设备制备为所需制件，并检测性能。所制备的钛酸钾晶须改性丙烯酸酯类微球复合材料性能见表一。实例10（1）按以下比例配比原料：丙烯酸异辛酯微球100份，四钛酸钾晶须45份，偶联剂γ―(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷0.5份，光稳剂2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮0.5份，消泡剂聚醚硅氧烷4.5份，流平剂有机硅-环氧丙烷共聚物1份，热稳定剂硬脂酸钡0.45份，抗氧剂四(3,5-二叔丁基-4-羟基)苯丙酸季戊四醇酯0.2份，抗氧剂N,N'-双-(3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酰基)己二胺0.3份。将以上物料陆续加入容器中进行混合；（2）混合后的物料在90℃条件下高速搅拌30min至分散均匀；将所得混合物料通过激光烧结快速成型设备制备为所需制件，并检测性能。所制备的钛酸钾晶须改性丙烯酸酯类微球复合材料性能见表一。对照实例1（1）按以下比例配比原料：2-乙基己基丙烯酸酯微球100份，偶联剂γ-氨丙基三乙氧基硅烷0.1份，光稳剂2,4-二羧基二苯甲酮0.1份，消泡剂二甲基聚硅氧烷0.5份，流平剂有机硅-环氧乙烷共聚物0.5份，热稳定剂硬脂酸钙0.05份，抗氧剂四(3,5-二叔丁基-4-羟基)苯丙酸季戊四醇酯0.04份，抗氧剂三(2,4-二叔丁基)亚磷酸苯酯0.06份。将以上物料陆续加入容器中进行混合；（2）混合后的物料在50℃条件下高速搅拌10min至分散均匀；将所得混合物料通过激光烧结快速成型设备制备为所需制件，并检测性能。所制备的2-乙基己基丙烯酸酯微球复合材料性能见表一。对照实例2（1）按以下比例配比原料：丙烯酸异辛酯微球100份，偶联剂γ―(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷0.1份，光稳剂2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮0.1份，消泡剂聚醚硅氧烷0.5份，流平剂有机硅-环氧丙烷共聚物0.5份，热稳定剂硬脂酸钡0.05份，抗氧剂四(3,5-二叔丁基-4-羟基)苯丙酸季戊四醇酯0.04份，抗氧剂N,N'-双-(3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酰基)己二胺0.06份。将以上物料陆续加入容器中进行混合；（2）混合后的物料在50℃条件下高速搅拌10min至分散均匀；将所得混合物料通过激光烧结快速成型设备制备为所需制件，并检测性能。所制备的丙烯酸异辛酯微球复合材料性能见表一。表一：性能冲击强度(KJ/m2)热变形温度(℃)收缩率(%)成型速度(cm3/h)实施例121511.961实施例224541.863实施例326561.664实施例428581.467实施例527571.566实施例622522.252实施例723552.054实施例825571.956实施例927601.759实施例1026581.858对照实施例117383.245对照实施例215353.540通过表一数据可知，本发明制备的钛酸钾晶须改性2-乙基己基丙烯酸酯微球复合材料冲击强度最大为28KJ/m2，较改性前（对照实例1）提高64.7%；热变形温度最高为58℃，较改性前提高52.6%；收缩率最小为1.4%，较改性前降低56.3%；成型速度最快为67cm3/h，较改性前提高48.9%。本发明制备的钛酸钾晶须改性丙烯酸异辛酯微球复合材料冲击强度最大为27KJ/m2，较改性前（对照实例1）提高80.0%；热变形温度最高为60℃，较改性前提高71.4%；收缩率最小为1.7%，较改性前降低51.4%；成型速度最快为59cm3/h，较改性前提高47.5%。因此，本发明制备的复合材料具有较高的力学强度、优异的热稳定性、良好的尺寸稳定性和快速的成型速度等特点，此外所制备的制件表面质量大幅提高，同时降低了复合材料的综合制造成本。此外本发明涉及的复合材料制备工艺简单，可直接应用和推广于激光烧结快速成型领域，制备高性能且表观质量要求较高的制品。上述的对实施例的描述是为便于该
技术领域：
的普通技术人员能理解和应用本发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于这里的实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，不脱离本发明范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。当前第1页1 2 3