一种聚合物加工助剂在3d打印中的应用
【技术领域】
[0001 ] 本发明涉及3D打印领域，进一步地说，是涉及一种聚合物加工助剂在3D打印中的 应用。
【背景技术】
[0002] 3D打印是一种以数字模型文件为基础，运用粉末状金属或塑料等可粘合材料，通 过逐层打印的方式来构造物体的技术。常在模具制造、工业设计等领域被用于制造模型，后 逐渐用于一些产品的直接制造，已经有使用这种技术打印而成的零部件。该技术在珠宝、鞋 类、工业设计、建筑、工程和施工（AEC)、汽车，航空航天、牙科和医疗产业、教育、地理信息系 统、土木工程、枪支以及其他领域都有所应用。
[0003] 3D打印技术主要有以下几种工艺，分层实体制造法（L0M)，光固化成型法（SLA)， 选择性激光烧结法（SLS)，熔融沉积法（FDM)，三维打印法（3DP)。其中，熔融沉积法具有系 统构造原理和操作简单，维护成本低，系统运行安全，无毒无味，适合办公室设计环境等特 点，更能满足少量多样的最终产品制作与产品开发试验需求，得到了广泛应用。
[0004] 聚合物已经成为最重要的熔融沉积法（FDM) 3D打印材料之一，其中ABS，聚乳酸， 聚酰胺最为常用。熔融沉积法（FDM)对材料的性能有一定的要求，既需要良好的流动性，有 需要一定的韧性。这两种性能往往不能兼得。对于一定分子量和分子结构的聚合物，通过 添加加工助剂的方法，往往能同时提高其流动性和韧性。
【发明内容】
[0005] 为解决现有技术中出现的问题，本发明提供了一种聚合物加工助剂在3D打印中 的应用。本发明的聚合物加工助剂易制备，低成本，高效能，无污染，相对于传统润滑剂更稳 定，更有效率，加入量大幅度减少。
[0006] 本发明的目的是提供一种聚合物加工助剂在3D打印中的应用。
[0007] 所述聚合物加工助剂包括低聚物和微纳米粒子；
[0008] 所述低聚物为分子量在2000-20000之间的短支链，两端或一端为极性端基的聚 合物或者树枝状聚合物；
[0009] 低聚物和微纳米粒子的重量比为1 :0. 1~1 :4 ;优选为1 :0. 5~1 :2。
[0010] 其中，当所述低聚物为线性低聚物时，需要和多元素复配，所述聚合物加工助剂包 括低聚物、微纳米粒子和多元酸；
[0011] 低聚物和多元酸的重量比为1000:1~10:1 ;优选600 :1~60 :1。
[0012] 线性低聚物优选为聚乙二醇、水溶性聚酯中的一种或组合。
[0013] 所述微纳米粒子包括无机粒子和有机粒子；
[0014] 本发明所述微纳米粒子包括无机粒子或有机粒子，其种类并无特殊限定，只要是 其粒子至少有一维平均尺寸为微纳米级，如在lnm~1000 μπι间即可。其中所述无机粒子 可优选自以下物质之一或其组合：碳酸钙、蒙脱土、二氧化硅、玻璃、滑石粉、氧化锌、二氧化 钛、碳纳米管、碳纤维、氮化硼纳米管、二氧化锆、沸石；更优选为具有层状结构、多孔结构和 一维结构的材料，如蒙脱土、二氧化硅以及沸石中的至少一种。所述有机粒子可优选自以下 物质之一或其组合：粉末橡胶、硅胶。
[0015] 所述聚合物加工助剂，由包含有以下步骤的方法制备而得：
[0016] 将所述低聚物加热熔融，按所述含量加入微纳米粒子、或者微纳米粒子和多元酸； 加热搅拌至混合均匀后，将产物取出，冷却后研磨得到粉末状的聚合物加工助剂。
[0017] 优选：
[0018] 将100份低聚物加热至熔融，加入10-400份微纳米粒子，或者0. 1-10份低聚物和 10-400份微纳米粒子，搅拌至均匀后，隔10分钟搅拌一次，加热10-120分钟后，将产品取 出，常温放置，熔体凝固后研磨得到粉末状助剂。
[0019] 用于3D打印的基体树脂中，加工助剂的添加量为100份树脂中添加0. 05份-3份。
[0020] 本发明提供的3D打印用聚合物材料加工助剂采用多元酸和微纳米粒子对线形或 树枝化极性端基低聚物进行改性。提高低聚物的耐热性和润滑效果，因此相对于传统润滑 剂更稳定，更有效率，加入量大幅度减少。相对于市售的加工助剂，成本大大降低。除此之 外，本发明还有原材料成本低，无污染，制备工艺简单、易于操作，适于工业化应用等显著的 优点。所制备出的3D打印试样相对于未加加工助剂的对比产品外表光滑，韧性强。
【具体实施方式】
[0021 ] 下面结合实施例，进一步说明本发明。
[0022] 原料：
[0023] 聚乳酸（PLA) :REV0DE201，海正生物材料股份有限公司；
[0024] 丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物（ABS) :8391，中国石油化工股份有限公司高桥石 化；
[0025] 聚酰胺6(PA6) :M2800,新会美达有限公司；
[0026] 聚乙二醇（PEG):分子量6000,日本进口分装；
[0027] 树枝状高分子：威海晨源化工公司；
[0028] 硼酸：化学纯，国药集团化学试剂公司；
[0029] 水溶性聚酯：扬州新惠纤维材料研究所有限公司；
[0030] 纳米蒙脱土：DK1，十八烷基三甲基溴化铵为插层剂改性，浙江丰虹粘土化工有限 公司；
[0031] 纳米粉末橡胶：VP101，中国石油化工股份有限公司北京化工研究院。
[0032] 助剂1 :将30份PEG6000加热熔融，加入0. 5份硼酸和20份纳米粉末橡胶VP101， 用搅拌至均匀后，隔10分钟搅拌一次，加热120分钟后，将产品常温放置，熔体凝固后研磨 得到粉末状助剂。
[0033] 助剂2 :将树枝化高分子30份和20份粉末橡胶VP101，在高速搅拌机中共混10分 钟。
[0034] 助剂3 :将水溶性聚酯30份和20份粉末橡胶VP101，在高速搅拌机中共混10分 钟。
[0035] 助剂4 :将30份PEG6000加热熔融，加入0. 5份硼酸和20份纳米蒙脱土，用搅拌 至均匀后，隔10分钟搅拌一次，加热120分钟后，将产品常温放置，熔体凝固后研磨得到粉 末状助剂。
[0036] 助剂5 :将30份PEG6000加热熔融，加入0. 5份硼酸和6份纳米粉末橡胶VP101， 用搅拌至均匀后，隔10分钟搅拌一次，加热120分钟后，将产品常温放置，熔体凝固后研磨 得到粉末状助剂。
[0037] 助剂6 :将30份PEG6000加热熔融，加入0. 05份硼酸和100份纳米粉末橡胶 VP101，用搅拌至均匀后，隔10分钟搅拌一次，加热120分钟后，将产品常温放置，熔体凝固 后研磨得到粉末状助剂。
[0038] 实施例1 :将100份ABS树脂和0. 5份助剂1，加入wp25挤出机中共混，造粒工艺 为 250rpm,各段温度为 205-210-210-210-210-210-210-215°C ;加料速度 5%。
[0039] 实施例2 :将100份ABS树脂和0. 5份助剂2,加入wp25挤出机中共混，造粒工艺 为 250rpm,各段温度为 205-210-210-210-210-210-210-215°C ;加料速度 5%。
[0040] 实施例3 :将100份ABS树脂和0. 5份助剂3,加入wp25挤出机中共混，造粒工艺 为 250rpm,各段温度为 205-210-210-210-210-210-210-215°C ;加料速度 5%。
[0041] 实施例4 :将100份ABS树脂和0. 5份助剂4,加入wp25挤出机中共混，造粒工艺 为 250rpm,各段温度为 205-210-210-210-210-210-210-215°C ;加料速度 5%。
[0042] 实施例5 :将100份ABS树脂和0. 36份助剂5,加入wp