一种用于3d打印的聚丙烯和聚乙烯复合耗材及其制备方法
【专利摘要】本发明提供一种用于3D打印的聚丙烯和聚乙烯复合耗材，其组分及质量百分含量为：聚丙烯40%—80%、聚乙烯10%-40%、无机填充料3%-15%、成核剂0.2%-3%、增粘剂0.2%-1.5%，由于采用聚丙烯和聚乙烯复合材料作为3D打印耗材的主材料，故使得该3D打印耗材表面刚度和抗划痕特性很好，不存在环境应力开裂问题，安全性高，可用于打印成各种食品级要求的制品，其水中的吸水率仅为0.01%，故打印而成的3D制品不吸水、不受潮，同时制品表面光泽好，易于着色；该3D打印耗材还具有高耐热性、高耐冲击性、优异的抗弯曲性、抗腐蚀性，抗电压、耐电弧性。故其适用范围，可以制作打印成食品器具、餐具、医疗器材、药品器材、消毒器材、电子产品、汽车配件、母婴用品、运动用品、包装容器、儿童玩具等等制品，使用领域众多。
【专利说明】一种用于3D打印的聚丙烯和聚乙烯复合耗材及其制备方 法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种3D打印耗材，具体是一种聚丙烯和聚乙烯复合耗材及其制备方 法。
【背景技术】
[0002] 现在中国用于FDM原理的3D打印机的耗材，至今还没出现用于3D打印的聚丙烯 或聚乙烯耗材、线材。目前FDM使用的耗材中，环保的食品级的就只有PLA，但PLA在各方面 的力学性能和热性能上有太多缺点，无法同时兼顾环保和工业应用两个特性。PLA虽然环 保但不能耐热，加工温度一般在160-200°C，故不太适合用于工业方面的耐高温要求；而且 PLA相对偏硬，打印出来的3D产品不具备高耐冲击性。
【发明内容】
[0003] 针对上述3D打印市场耗材的空白点，本发明的目的是提供一种适用性强，具有极 低的收缩性、良好的尺寸稳定性、良好的粘性、良好的流动性以及高耐冲击性的用于3D打 印的聚丙烯和聚乙烯复合耗材；进一步提供一种聚丙烯和聚乙烯复合耗材的制备方法。
[0004] 为达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：一种聚丙烯和聚乙烯复合耗材，其 特点是其组分及质量百分含量为： 聚丙烯40% - 80%、 聚乙烯10%-40%、 无机填充料3%-15%、 成核剂0. 2%-3%、 增粘剂 〇· 2%-1· 5%。
[0005] 进一步地，该聚丙烯和聚乙烯复合耗材的组分及质量百分含量为： 聚丙烯50% - 70%、 聚乙烯20%-30%、 无机填充料5%-10%、 成核剂〇. 5%-2%、 增粘剂〇. 5%-1%。
[0006] 该聚丙烯和聚乙烯复合耗材的组分及质量百分含量还可以为： 聚丙烯60%、 聚乙烯27%、 无机填充料10%、 成核剂2%、 增粘剂1%。
[0007] 更进一步地，该聚丙烯和聚乙烯复合耗材的组分及质量百分含量为： 聚丙烯50%、 聚乙烯37%、 无机填充料10%、 成核剂2%、 增粘剂1%。
[0008] 本发明的无机填充料为超纯超细纳米级碳酸钙填充原料，直径为2000目，即6. 5 微米，可由同样大小的滑石粉和云母粉代替。。
[0009] 本发明的聚丙烯和聚乙烯复合耗材的制备方法，制备步骤如下： ① 、将聚丙烯、聚乙烯、无机填充料、成核剂、增粘剂按比例调配； ② 、将调配好的原料放入干燥机内以90°C -KKTC的温度干燥2小时以上，使原料含水 量降至 0. 2%-0. 5% ; ③ 、将干燥后的原料放入塑胶搅拌机，充分搅拌混合30分钟； ④ 、将混合好的原料一起加入双螺杆造粒机，经过温度190°C _220°C的高温加热，将原 料在螺杆炮筒中高温塑化溶解后以螺杆转速30-60RPM挤出原料； ⑤ 、从螺杆挤出的原料进入造粒模具后，被分化成细条状，并被自动刀片快速切割成粒 径约为0. 1-0. 2mm的复合颗粒； ⑥ 、将复合颗粒放入塑胶干燥机内以80°C -KKTC干燥2-3小时； ⑦ 、将复合颗粒加入塑胶挤出机，经过温度190°C -220°C的高温加热，将复合颗粒在螺 杆炮筒中高温塑化溶解，螺杆转速30-60 RPM挤出原料； ⑧ 、从螺杆挤出的原料经过蜂窝状的挤出模具后，再进入内锥形的不锈钢挤出模具而 挤出成型的塑胶线条； ⑨ 、塑胶线条进入6米长的10°C _15°C的存有冰水的水槽，充分冷却成型线材； ⑩ 、线条进入牵引机卷起，通过牵引拉力固定线材的大小直径； ?、牵引机出来后定形的线材，进入双轮储线架，缓冲及储藏牵引出线材； ?、储线架出来的线材进入卷线机，在线盘中自动收卷成成品。
[0010] 本发明由于采用聚丙烯和聚乙烯复合材料作为3D打印机的耗材，而聚丙烯和聚 乙烯复合材料结晶度高达95%以上，其质地纯净，故表面刚度和抗划痕特性很好，不存在环 境应力开裂问题，而且无毒、无臭、无味、FDA食品认证，故利用其制成的3D打印耗材安全 性高，可用于打印成各种食品级要求的制品，聚丙烯和聚乙烯复合材料对水特别稳定，在水 中的吸水率仅为0. 01%，故打印而成的3D制品不吸水、不受潮，冋时制品表面光泽好，易于 着色；同样由于聚丙烯和聚乙烯复合材料的特性，故使得制成的3D打印耗材具有高耐热性 和高耐冲击性，而且具有优异的抗弯曲性，制品在常温下不易折损；又由于聚丙烯和聚乙烯 复合耗材的防腐蚀效果良好，除能被浓硫酸、浓硝酸侵蚀外，对其它各种化学药品都比较稳 定。所以适合制作打印成各种化工管道和配件；又由于聚丙烯和聚乙烯复合耗材有较高的 介电系数，且随温度的上升而提高，故适合制作打印成受热的电器绝缘制品，而且它的击穿 电压也很高，故抗电压、耐电弧性好，适合制作打印成电器配件；又由于加入了无机填充料， 故可有效降低制品的收缩性，进一步增加材料的成型稳定性，增加材料的拉伸强度、弯曲强 度、冲击强度等物理属性。本发明的用于3D打印的聚丙烯和聚乙烯复合耗材适用范围，可 以制作打印成食品器具、餐具、医疗器材、药品器材、消毒器材、电子产品、汽车配件、母婴用 品、运动用品、包装容器、儿童玩具等等制品，使用领域众多。
【具体实施方式】 [0011] 实施例一 采用60%的聚丙烯、27%的聚乙烯、10%的无机填充料、2%的成核剂以及1%的增粘剂，其 中该实施例的无机填充料选用直径为2000目的超纯超细纳米级碳酸钙，通过如下步骤制 备成3D打印耗材： ① 、将60%的聚丙烯、27%的聚乙烯、10%的碳酸钙、2%的成核剂和1%的增粘剂按比例调 配； ② 、将调配好的原料放入干燥机内以90°C -KKTC的温度干燥2小时以上，使原料含水 量降至 0. 2%-0. 5% ; ③ 、将干燥后的原料放入塑胶搅拌机，充分搅拌混合30分钟； ④ 、将混合好的原料一起加入双螺杆造粒机，经过温度190°C _220°C的高温加热，将原 料在螺杆炮筒中高温塑化溶解后以螺杆转速30-60RPM挤出原料； ⑤ 、从螺杆挤出的原料进入造粒模具后，被分化成细条状，并被自动刀片快速切割成粒 径约为〇· 1-0. 2mm的复合颗粒； ⑥ 、将复合颗粒放入塑胶干燥机内以80°C -KKTC干燥2-3小时； ⑦ 、将复合颗粒加入塑胶挤出机，经过温度190°C -220°C的高温加热，将复合颗粒在螺 杆炮筒中高温塑化溶解，螺杆转速30-60 RPM挤出原料； ⑧ 、从螺杆挤出的原料经过蜂窝状的挤出模具后，再进入内锥形的不锈钢挤出模具而 挤出成型的塑胶线条； ⑨ 、塑胶线条进入6米长的10°C _15°C的存有冰水的水槽，充分冷却成型线材； ⑩ 、线条进入牵引机卷起，通过牵引拉力固定线材的大小直径； ?、牵引机出来后定形的线材，进入双轮储线架，缓冲及储藏牵引出线材； ?、储线架出来的线材进入卷线机，在线盘中自动收卷成成品。
[0012] 实施例二 采用50%的聚丙烯、37%的聚乙烯、10%的无机填充料、2%的成核剂以及1%的增粘剂， 其中该实施例的无机填充料选用直径为2000目的云母粉，通过如下步骤制备成3D打印耗 材： ① 、将50%的聚丙烯、37%的聚乙烯、10%的碳酸钙、2%的成核剂和1%的增粘剂按比例调 配； ② 、将调配好的原料放入干燥机内以90°C -KKTC的温度干燥2小时以上，使原料含水 量降至 0. 2%-0. 5% ; ③ 、将干燥后的原料放入塑胶搅拌机，充分搅拌混合30分钟； ④ 、将混合好的原料一起加入双螺杆造粒机，经过温度190°C _220°C的高温加热，将原 料在螺杆炮筒中高温塑化溶解后以螺杆转速30-60RPM挤出原料； ⑤ 、从螺杆挤出的原料进入造粒模具后，被分化成细条状，并被自动刀片快速切割成粒 径约为0. 1-0. 2mm的复合颗粒； ⑥ 、将复合颗粒放入塑胶干燥机内以80°C -KKTC干燥2-3小时；
【权利要求】
1. 一种用于3D打印的聚丙烯和聚乙烯复合耗材，其特征在于其组分及质量百分含量 为： 聚丙烯40% - 80%、 聚乙烯10%-40%、 无机填充料3%-15%、 成核剂0. 2%-3%、 增粘剂 〇· 2%-1· 5%。
2. 根据权利要求1所述的用于3D打印的聚丙烯和聚乙烯复合耗材，其特征在于上述组 分的质量百分含量为： 聚丙烯50% - 70%、 聚乙烯20%-30%、 无机填充料5%-10%、 成核剂〇. 5%-2%、 增粘剂〇. 5%-1%。
3. 根据权利要求1所述的用于3D打印的聚丙烯和聚乙烯复合耗材，其特征在于上述组 分的质量百分含量为： 聚丙烯60%、 聚乙烯27%、 无机填充料10%、 成核剂2%、 增粘剂1%。
4. 根据权利要求1所述的用于3D打印的聚丙烯和聚乙烯复合耗材，其特征在于上述组 分的质量百分含量为： 聚丙烯50%、 聚乙烯37%、 无机填充料10%、 成核剂2%、 增粘剂1%。
5. 根据权利要求1至4的任一权利要求所述的用于3D打印的聚丙烯和聚乙烯复合耗 材，其特征在于上述无机填充料为超纯超细纳米级碳酸钙填充原料，直径为2000目。
6. 根据权利要求1至4的任一权利要求所述的用于3D打印的聚丙烯和聚乙烯复合耗 材，其特征在于上述无机填充料为超纯超细纳米级滑石粉填充原料，直径为2000目。
7. 根据权利要求1至4的任一权利要求所述的用于3D打印的聚丙烯和聚乙烯复合耗 材，其特征在于上述无机填充料为超纯超细纳米级云母粉填充原料，直径为2000目。
8. 根据权利要求1至4的任一权利要求所述的用于3D打印的聚丙烯和聚乙烯复合耗 材的制备方法，其特征在于其制备步骤如下： ① 、将聚丙烯、聚乙烯、无机填充料、成核剂、增粘剂按比例调配； ② 、将调配好的原料放入干燥机内以90°C -KKTC的温度干燥2小时以上，使原料含水 量降至 0. 2%-0. 5% ; ③ 、将干燥后的原料放入塑胶搅拌机，充分搅拌混合30分钟； ④ 、将混合好的原料一起加入双螺杆造粒机，经过温度190°C -220°C的高温加热，将原 料在螺杆炮筒中高温塑化溶解后以螺杆转速30-60RPM挤出原料； ⑤ 、从螺杆挤出的原料进入造粒模具后，被分化成细条状，并被自动刀片快速切割成粒 径约为0. 1-0. 2mm的复合颗粒； ⑥ 、将复合颗粒放入塑胶干燥机内以80°C -KKTC干燥2-3小时； ⑦ 、将复合颗粒加入塑胶挤出机，经过温度190°C -220°C的高温加热，将复合颗粒在螺 杆炮筒中高温塑化溶解，螺杆转速30-60 RPM挤出原料； ⑧ 、从螺杆挤出的原料经过蜂窝状的挤出模具后，再进入内锥形的不锈钢挤出模具而 挤出成型的塑胶线条； ⑨ 、塑胶线条进入6米长的10°C _15°C的存有冰水的水槽，充分冷却成型线材； ⑩ 、线条进入牵引机卷起，通过牵引拉力固定线材的大小直径； ?、牵引机出来后定形的线材，进入双轮储线架，缓冲及储藏牵引出线材； ?、储线架出来的线材进入卷线机，在线盘中自动收卷成成品。
【文档编号】C08K3/34GK104086891SQ201410332650
【公开日】2014年10月8日 申请日期:2014年7月14日 优先权日:2014年7月14日
【发明者】谢劲能, 祝君 申请人:广州市傲趣电子科技有限公司