一种聚酰亚胺组合物及其制备方法与流程

1.本发明涉及增材制造领域，具体涉及一种用于增材制造的聚酰亚胺组合物及其制备方法。
技术背景
2.传统的应用于增材制造的商业化聚合物材料包括丙烯酸酯类聚合物、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(abs)共聚物、聚酰胺(pa)、聚碳酸酯(pc)等，上述聚合物的使用温度一般低于200℃，无法满足航空、航天等特殊领域，如飞机发动机组件(轴承、衬套、外壳)以及通道等的应用需求。因此，近年来具有更高耐温等级的高性能工程塑料，如“高温塑料”以及“超高温塑料”受到了高度重视。聚酰亚胺(pi)、聚醚酰亚胺(pei)、聚酰胺酰亚胺(pai)、双马来酰亚胺(bmi)等酰亚胺类聚合物作为耐温等级较高的聚合物材料，以优异的综合性能在现代工业中得到了广泛应用。
3.聚酰亚胺(pi)是主链上含有酰亚胺环的具有优良耐热性、耐化学稳定性、力学性能和电性能的一类高分子材料，不仅可以在传统的航空、航天及国防科技工业中用作结构性树脂复合材料和特种材料、在电子工业中用作绝缘材料、在一些通用技术中用做吸热及吸声材料、结构粘接剂和保护涂层，而且逐步开始在集成电路、液晶显示、发光器件、燃料电池、光纤通讯、气体分离等高科技领域中得到广泛的应用。
4.虽然标准型pi在工业上得到了广泛的应用，但目前在一些高技术领域中的应用，如3d打印领域，却由于其特殊的分子结构而受到了很大的限制，主要表现在加工较为困难。无定形聚酰亚胺材料不具有结晶性，它们在进行激光烧结时，不能在一个很窄的温度区间内迅速熔融，而且表观粘度高，难以形成致密的烧结件，较高的孔隙率将导致烧结件的力学性能远远低于材料的本体力学性能。


技术实现要素：

5.有鉴于此，本发明提供一种聚酰亚胺组合物，可改善增材制造制品所收缩率大和孔隙率高的缺点。
6.本发明的一方面提供一种聚酰亚胺组合物，所述聚酰亚胺组合物包括如下重量份数的原料组分：
7.结晶性聚酰亚胺树脂 70-95
8.纳米碳材料 5-30
9.聚碳酸酯 1-5
10.纳米晶须 0.1-3
11.热稳定剂 0.1-2。
12.根据本发明的聚酰亚胺组合物，所述结晶性聚酰亚胺树脂、聚碳酸酯粒径在20-100微米之间。
13.根据本发明的聚酰亚胺组合物，所述结晶性聚酰亚胺树脂由芳香族二酐单体、芳
香族二胺单体和封端剂合成。
14.根据本发明的聚酰亚胺组合物，所述纳米碳材料包括纳米碳纤维、碳纳米管、石墨、石墨烯、富勒烯中的一种或多种。
15.根据本发明的聚酰亚胺组合物，所述纳米晶须为碳化硅晶须、钛酸钾晶须、碳酸钙晶须、氧化铝晶须、氧化锌晶须中的一种或多种。
16.根据本发明的聚酰亚胺组合物，所述热稳定剂为热稳定剂1010、热稳定剂1096、热稳定剂168等中的一种或多种复配。
17.根据本发明的聚酰亚胺组合物，所述纳米碳材料添加量为15-20重量份。
18.根据本发明的聚酰亚胺组合物，所述纳米晶须添加量为2-3重量份。
19.本发明的另一方面还提供一种聚酰亚胺组合物的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：
20.s1、将结晶性聚酰亚胺、聚碳酸酯树脂粉碎，得到粉碎混合物；
21.s2、将粉碎混合物、纳米碳材料、纳米晶须、热稳定剂混合，得到聚酰亚胺组合物。
22.根据本发明提供的聚酰亚胺组合物的制备方法，粉碎混合物粒径在20-100微米之间。
23.根据本发明提供的聚酰亚胺组合物的制备方法，还包括对粉碎混合物进行初步筛分，获得粒径在20-100微米之间的组分。
24.根据本发明提供的聚酰亚胺组合物的制备方法，步骤s1包括分别将结晶性聚酰亚胺、聚碳酸酯树脂粉碎，筛分之后，将二者按照比例混合，得到粉碎混合物。
25.本发明还提供一种增材制造部件，所述增材制造部件由上述的聚酰亚胺组合物通过增材制造的方法制备得到。
26.而结晶性聚酰亚胺加热至熔点温度时可以迅速熔融，具有窄的熔程和更低的溶体粘度，还可调控烧结窗口。结晶性聚酰亚胺在高温下还能够保持更加优异的机械性能、耐溶剂性、耐热稳定性和尺寸稳定性，成为潜在的sls成形材料。
具体实施方式
27.为了使本技术领域的人员更好地理解本技术中的技术方案，下面将结合具体实施例对本技术进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本技术保护的范围。
28.实施例1
29.(1)将结晶性92份聚酰亚胺、1份聚碳酸酯树脂使用超微粉碎机一起进行粉碎，在机械振动筛中筛分，得到混合粉末。
30.(2)将步骤(1)中制得的混合粉末、5份纳米碳材料、1份纳米晶须、1份热稳定剂加入到高速混合机中混合均匀，得到选择性烧结用聚酰亚胺粉末材料。
31.实施例2
32.(1)将结晶性84份聚酰亚胺、3份聚碳酸酯树脂使用超微粉碎机一起进行粉碎，在机械振动筛中筛分，得到混合粉末。
33.(2)将步骤(1)中制得的混合粉末、10份纳米碳材料、2份纳米晶须、1份热稳定剂加
入到高速混合机中混合均匀，得到选择性烧结用聚酰亚胺粉末材料。
34.实施例3
35.(1)将结晶性聚酰亚胺、聚碳酸酯树脂使用超微粉碎机分别粉碎，筛分得到20-100微米的组分，称取结晶性聚酰亚胺75份、聚碳酸酯5份，得到混合粉末；
36.(2)将纳米碳材料、纳米晶须、热稳定剂分别粉碎，筛分得到20-100微米的组分，将步骤(1)中制得的混合粉末、15份纳米碳材料、3份纳米晶须、2份热稳定剂加入到高速混合机中混合均匀，得到选择性烧结用聚酰亚胺粉末材料。
37.实施例4
38.(1)将结晶性聚酰亚胺、聚碳酸酯树脂使用超微粉碎机分别粉碎，筛分得到20-100微米的组分，称取结晶性聚酰亚胺73份、3份聚碳酸酯树脂混合；
39.(2)将纳米碳材料、纳米晶须、热稳定剂分别粉碎，筛分得到20-100微米的组分，将步骤(1)中制得的混合粉末、20份纳米碳材料、2份纳米晶须、2份热稳定剂加入到高速混合机中混合均匀，得到选择性烧结用聚酰亚胺粉末材料。
40.对比例1
41.(1)将结晶性86份聚酰亚胺使用超微粉碎机进行粉碎，筛分得到粉末；
42.(2)将步骤(1)中制得的粉末、10份纳米碳材料、3份纳米晶须、1份热稳定剂加入到高速混合机中混合均匀，得到选择性烧结用聚酰亚胺粉末材料。
43.对比例2
44.(1)将结晶性73份聚酰亚胺、5份聚碳酸酯树脂使用超微粉碎机一起进行粉碎；
45.(2)将步骤(1)中制得的混合粉末、20份纳米碳材料、2份热稳定剂加入到高速混合机中混合均匀；
46.(3)将步骤(2)中制得的混合粉末在机械振动筛中筛分，得到选择性烧结用聚酰亚胺粉末材料。
47.将上述实施例得到的聚酰亚胺粉末，通过增材制造的方法打印测试样件，并对测试样件进行拉伸强度、弯曲强度、摩擦系数、热变形温度的测试，测试结果如下表。
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