3d打印用均聚甲醛复合材料及其制备方法
【专利摘要】本发明公开了3D打印用均聚甲醛复合材料及其制备方法，该均聚甲醛复合材料的制备方法为将甲叉双丙烯酰胺与2-丁酮混合，加入抗坏血酸，再依次加入偶氮二异丁咪唑啉盐酸盐、乙烯基三甲氧基硅烷，室温搅拌，后加入均聚甲醛颗粒，加热搅拌，冷却得3D打印用均聚甲醛复合材料；其中均聚甲醛含量为40~50%，乙烯基三甲氧基硅烷含量为5~30%，甲叉双丙烯酰胺含量为5~20%，2-丁酮含量为15~30%，抗坏血酸含量为1~3%，偶氮二异丁咪唑啉盐酸盐含量为2~5%。本发明提供的均聚甲醛复合材料可在30~50℃的温度范围内进行3D打印，打印成型后的材料具有耐疲劳、耐蠕变、耐磨、耐热、耐冲击等优良的性能，有益效果明显。
【专利说明】3D打印用均聚甲醛复合材料及其制备方法
【技术领域】
[0001]本发明属于复合材料【技术领域】，涉及一种3D打印用均聚甲醛复合材料及其制备方法。
【背景技术】
[0002]3D打印技术的发展起源可追溯至20世纪70年代末到80年代初期，美国3M公司的Alan Hebert (1978年)、日本的小玉秀男(1980年)、美国UVP公司的Charles Hull (1982年)和日本的丸谷洋二(1983年)四人各自独立提出了这种概念。1986年，Charles Hull率先推出光固化方法(stereo lithography apparatus, SLA),这是3D打印技术发展的一个里程碑。同年，他创立了世界上第一家3D打印设备的3D Systems公司。该公司于1988年生产出了世界上第一台3D打印机SLA-250。1988年，美国人Scott Crump发明了另外一种
3D 打印技术-溶融沉积制造(fused deposit1n modeling, FDM),并成立了 Stratasys
公司。目前，这两家公司是仅有的两家在纳斯达克上市的3D打印设备制造企业。此后，以色列人Hanan Gothait于1998年创办了 Objet Geometries公司，并于2000年在北美推出了可用于办公室环境的商品化3D打印机。
[0003]均聚甲醛是一种没有侧链、高密度、高结晶性的线型聚合物。按其分子链中化学结构的不同，可分为均聚甲醛和共聚甲醛两种。两者的重要区别是:均聚甲醛密度、结晶度、熔点都高，但热稳定性差，加工温度范围窄(约10°c)，对酸碱稳定性略低；而共聚甲醛密度、结晶度、熔点、强度都较低，但热稳定性好，不易分解，加工温度范围宽(约50°c)，对酸碱稳定性较好。是具有优异的综合性能的工程塑料。有良好的物理、机械和化学性能，尤其是有优异的耐摩擦性能，俗称赛钢或夺钢，为第三大通用塑料。适于制作减磨耐磨零件，传动零件，以及化工、仪表等零件。
【发明内容】
[0004]本发明属于复合材料【技术领域】，涉及一种3D打印用均聚甲醛复合材料及其制备方法。该均聚甲醛复合材料的制备方法的特征为将甲叉双丙烯酰胺与2- 丁酮混合，加入抗坏血酸，室温搅拌，再依次加入偶氮二异丁咪唑啉盐酸盐、乙烯基三甲氧基硅烷，室温搅拌，然后加入均聚甲醛颗粒，加热搅拌，冷却得3D打印用均聚甲醛复合材料。本发明制备的均聚甲醛复合材料应用领域广泛，可代替大部分有色金属，用于汽车、机床、仪表内件、轴承、紧固件、齿轮、弹簧片、管道、运输带配件、电水煲、泵壳、浙水器、水龙头等。
[0005]本发明提出的3D打印用均聚甲醛复合材料:
由下列重量比的原料组成:
均聚甲醛40~50%，
乙烯基三甲氧基硅烷5~30%，
甲叉双丙烯酰胺5~20%，
2- 丁酮15~30%，抗坏血酸广3%，
偶氮二异丁咪唑啉盐酸盐2~5%。
[0006]所述的3D打印用均聚甲醛复合材料的制备方法如下:
1)将粘均分子量为3-5万的均聚甲醛粉碎成100-120目的颗粒；
2)按重量配比称取原料；
3)在氮气氛围下，将甲叉双丙烯酰胺与2-丁酮混合，加入抗坏血酸，室温搅拌30-60分钟，再依次加入偶氮二异丁咪唑啉盐酸盐、乙烯基三甲氧基硅烷，室温搅拌30飞0分钟，然后加入均聚甲醛颗粒，加热至7(T80°C，搅拌30-60分钟，冷却至室温，得3D打印用均聚甲醛复合材料。
[0007]将该材料在3(T50°C进行3D打印，测试成型后材料的密度、拉伸强度、收缩率及比刚度。
[0008]本发明制备的复合材料还可制成各种功能性的薄膜、涂层和复合材料，在信息材料、能源材料以及特殊功能材料等领域获得应用，市场前景广阔。
[0009]有益效果
与现有技术相比，本发明的优点在于:
(I)将均聚甲醛制成100-120目的微小颗粒，使均聚甲醛与乙烯基三甲氧基硅烷、甲叉双丙烯酰胺、2-丁酮等复合，添加抗坏血酸、偶氮二异丁咪唑啉盐酸盐等辅助剂，配置成具有一定粘度的复合材料，在3(T50°C的温度范围内进行3D打印，复合材料固化成型，得3D打印产品，可用于齿轮、轴承、汽车零部件、机床、仪表内件等的制造。
[0010](2)本发明制备的3D打印材料是一种流体材料，打印过程不会堵塞3D打印机喷头，适用于现有的多数3D打印机。
[0011]( 3 )制备工艺简单，生产成本低，便于推广和应用。
【具体实施方式】
[0012]下面通过实施例进一步描述本发明实施例1
将50g粘均分子量为3-5万的均聚甲醛粉碎成100-120目的颗粒；在氮气氛围下，将5g甲叉双丙烯酰胺与30g 2- 丁酮混合，加入Ig抗坏血酸，室温搅拌30分钟，再依次加入2g偶氮二异丁咪唑啉盐酸盐、12g乙烯基三甲氧基硅烷，室温搅拌30分钟，然后加入50g均聚甲醛颗粒，加热至80°C，搅拌30分钟，冷却至室温，得3D打印用均聚甲醛复合材料。
[0013]将该材料在50°C进行3D打印，成型后材料的密度为1.43g/cm3，拉伸强度为5.1MPa，收缩率为1.62%,比刚度为2650MPa。
[0014]实施例2
将40g粘均分子量为3-5万的均聚甲醛粉碎成100-120目的颗粒；在氮气氛围下，将7g甲叉双丙烯酰胺与15g 2- 丁酮混合，加入3g抗坏血酸，室温搅拌60分钟，再依次加入5g偶氮二异丁咪唑啉盐酸盐、30g乙烯基三甲氧基硅烷，室温搅拌60分钟，然后加入40g均聚甲醛颗粒，加热至70°C，搅拌60分钟，冷却至室温，得3D打印用均聚甲醛复合材料。
[0015]将该材料在30°C进行3D打印，成型后材料的密度为1.47g/cm3，拉伸强度为
3.8MPa,收缩率为2.12%,比刚度为2310MPa。
[0016]实施例3
将40g粘均分子量为3-5万的均聚甲醛粉碎成100-120目的颗粒；在氮气氛围下，将20g甲叉双丙烯酰胺与30g 2- 丁酮混合，加入2g抗坏血酸，室温搅拌50分钟，再依次加入3g偶氮二异丁咪唑啉盐酸盐、5g乙烯基三甲氧基硅烷，室温搅拌40分钟，然后加入40g均聚甲醛颗粒，加热至75°C，搅拌40分钟，冷却至室温，得3D打印用均聚甲醛复合材料。
[0017]将该材料在40°C进行3D打印，成型后材料的密度为1.39g/cm3，拉伸强度为4.1MPa，收缩率为2.31%,比刚度为2280MPa。
[0018]实施例4
将45g粘均分子量为3-5万的均聚甲醛粉碎成100-120目的颗粒；在氮气氛围下，将15g甲叉双丙烯酰胺与20g 2-丁酮混合，加入Ig抗坏血酸，室温搅拌40分钟，再依次加入4g偶氮二异丁咪唑啉盐酸盐、15g乙烯基三甲氧基硅烷，室温搅拌40分钟，然后加入40g均聚甲醛颗粒，加热至70°C，搅拌40分钟，冷却至室温，得3D打印用均聚甲醛复合材料。
[0019]将该材料在45°C进行3D打印，成型后材料的密度为1.44g/cm3，拉伸强度为
4.8MPa,收缩率为2.01%,比刚度为2510MPa。
[0020]实施例5
将42g粘均分子量为3-5万的均聚甲醛粉碎成100-120目的颗粒；在氮气氛围下，将18g甲叉双丙烯酰胺与24g 2- 丁酮混合，加入3g抗坏血酸，室温搅拌40分钟，再依次加入3g偶氮二异丁咪唑啉盐酸盐、1g乙烯基三甲氧基硅烷，室温搅拌50分钟，然后加入40g均聚甲醛颗粒，加热至80°C，搅拌50分钟，冷却至室温，得3D打印用均聚甲醛复合材料。
[0021]将该材料在50°C进行3D打印，成型后材料的密度为1.46g/cm3，拉伸强度为
5.3MPa,收缩率为2.71%,比刚度为2380MPa。
【权利要求】
1.一种3D打印用均聚甲醛复合材料，其特征在于:由下列重量比的原料组成: 均聚甲醛40~50%， 乙烯基三甲氧基硅烷5~30%， 甲叉双丙烯酰胺5~20%， 2- 丁酮15~30%， 抗坏血酸广3%， 偶氮二异丁咪唑啉盐酸盐2~5%。
2.权利要求1所述3D打印用均聚甲醛复合材料的制备方法，其特征在于:其制备步骤如下: 1)将粘均分子量为3-5万的均聚甲醛粉碎成100-120目的颗粒； 2)按重量配比称取原料； 3)在氮气氛围下，将甲叉双丙烯酰胺与2-丁酮混合，加入抗坏血酸，室温搅拌30-60分钟，再依次加入偶氮二异丁咪唑啉盐酸盐、乙烯基三甲氧基硅烷，室温搅拌30飞0分钟，然后加入均聚甲醛颗粒，加热至7(T80°C，搅拌30-60分钟，冷却至室温，得3D打印用均聚甲醛复合材料。
【文档编号】C08F283/00GK104177551SQ201410425293
【公开日】2014年12月3日 申请日期:2014年8月26日 优先权日:2014年8月26日
【发明者】蓝碧健 申请人:太仓碧奇新材料研发有限公司