本发明属于光固化快速成型原料改性领域，具体涉及到一种用于光固化成型的聚苯乙烯微球复合材料及其制备方法。
背景技术：
：尼龙粉末材料是光固化成型的常用材料，原料经粉碎或溶解于有机溶剂后结晶析出等方法制备，工艺复杂且存在一定的危害性，同时所制得材料均一性较差，较粉末化之前性能损失较大，经光固化成型后制件存在强度低、韧性差等问题。聚苯乙烯微球是一种粒径可控、单分散性好的高分子量聚苯乙烯微球，较传统材料而言光固化成型后的制件强度与韧性均有一定幅度的提高。技术实现要素：本发明提供了一种用于光固化成型的聚苯乙烯微球复合材料，具有成型周期短、强度大等特点，并具有良好的透明性，同时大幅降低聚苯乙烯微球复合材料的成本，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光固化成型制得结构复杂且需要一定透明性的产品。为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：一种用于光固化成型的聚苯乙烯微球复合材料，由以下重量份组分制备而成：聚苯乙烯微球100份，透明粉5～25份偶联剂1～5份，光稳剂0.05～0.5份，消泡剂0.05～0.5份，流平剂0.05～1份，抗氧剂0.05～0.5份。所述的聚苯乙烯微球粒径为1μm～50μm。所述的透明粉是以二氧化硅和氧化镁为主要成分的粉末材料，尺寸为10-50μm，为市售品。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氯化苯并三唑。所述的消泡剂为聚醚硅氧烷或环氧乙烷环氧丙烷共聚醚。所述的流平剂为有机硅-环氧乙烷共聚物或聚二甲基硅氧烷。所述的抗氧剂为四(3,5-二叔丁基-4-羟基)苯丙酸季戊四醇酯或三(2,4-二叔丁基)亚磷酸苯酯。所述的一种用于光固化成型的聚苯乙烯微球复合材料的制备方法，包含以下工艺：（1）在容器中陆续加入所需原料：聚苯乙烯微球100份，透明粉5～25份，偶联剂1～5份，光稳剂0.05～0.5份，消泡剂0.05～0.5份，流平剂0.05～1份，抗氧剂0.05～0.5份；（2）混合后的物料在60～80℃条件下高速搅拌10～30min至分散均匀；（3）在3D打印设备上将上述材料制备为制件，工艺参数为：光源功率10W，扫描速度2000～3000mm/s，烧结厚度为0.1～0.5mm，制备为所需制件。本发明创新性的采用透明粉改性聚苯乙烯微球，在原有性能和工艺的基础上进一步提高了制件的力学强度，缩短了成型周期，并具有良好的透明性。此外透明粉的引入降低了粉末材料的成本，可直接应用和推广于光固化成型制得结构复杂且需要一定透明性的产品。具体实施方法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ASTMD638和ASTMD790检测拉伸强度和弯曲强度，并记录制件成型速度。本发明的具体实施例如下：实例1（1）在容器中陆续加入所需原料：聚苯乙烯微球100份，透明粉5份，偶联剂γ-氨丙基三乙氧基硅烷1份，光稳剂2,4-二羧基二苯甲酮0.05份，消泡剂聚醚硅氧烷0.05份，流平剂有机硅-环氧乙烷共聚物0.05份，抗氧剂四(3,5-二叔丁基-4-羟基)苯丙酸季戊四醇酯0.05份；（2）混合后的物料在60℃条件下高速搅拌10min至分散均匀；（3）在3D打印设备上将上述材料制备为制件，工艺参数为：光源功率10W，扫描速度2000mm/s，烧结厚度为0.1mm，制备为所需制件。制件性能测试见表一。实例2（1）在容器中陆续加入所需原料：聚苯乙烯微球100份，透明粉10份，偶联剂γ-氨丙基三乙氧基硅烷2份，光稳剂2,4-二羧基二苯甲酮0.2份，消泡剂聚醚硅氧烷0.2份，流平剂有机硅-环氧乙烷共聚物0.3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；（2）混合后的物料在65℃条件下高速搅拌15min至分散均匀；（3）在3D打印设备上将上述材料制备为制件，工艺参数为：光源功率10W，扫描速度2500mm/s，烧结厚度为0.2mm，制备为所需制件。制件性能测试见表一。实例3（1）在容器中陆续加入所需原料：聚苯乙烯微球100份，透明粉15份，偶联剂γ-氨丙基三乙氧基硅烷3份，光稳剂2,4-二羧基二苯甲酮0.3份，消泡剂聚醚硅氧烷0.3份，流平剂有机硅-环氧乙烷共聚物0.6份，抗氧剂四(3,5-二叔丁基-4-羟基)苯丙酸季戊四醇酯0.3份；（2）混合后的物料在70℃条件下高速搅拌20min至分散均匀；（3）在3D打印设备上将上述材料制备为制件，工艺参数为：光源功率10W，扫描速度2500mm/s，烧结厚度为0.3mm，制备为所需制件。制件性能测试见表一。实例4（1）在容器中陆续加入所需原料：聚苯乙烯微球100份，透明粉20份，偶联剂γ-氨丙基三乙氧基硅烷4份，光稳剂2,4-二羧基二苯甲酮0.4份，消泡剂聚醚硅氧烷0.4份，流平剂有机硅-环氧乙烷共聚物0.8份，抗氧剂四(3,5-二叔丁基-4-羟基)苯丙酸季戊四醇酯0.4份；（2）混合后的物料在75℃条件下高速搅拌25min至分散均匀；（3）在3D打印设备上将上述材料制备为制件，工艺参数为：光源功率10W，扫描速度2500mm/s，烧结厚度为0.4mm，制备为所需制件。制件性能测试见表一。实例5（1）在容器中陆续加入所需原料：聚苯乙烯微球100份，透明粉25份，偶联剂γ-氨丙基三乙氧基硅烷5份，光稳剂2,4-二羧基二苯甲酮0.5份，消泡剂聚醚硅氧烷0.5份，流平剂有机硅-环氧乙烷共聚物1份，抗氧剂四(3,5-二叔丁基-4-羟基)苯丙酸季戊四醇酯0.5份；（2）混合后的物料在80℃条件下高速搅拌30min至分散均匀；（3）在3D打印设备上将上述材料制备为制件，工艺参数为：光源功率10W，扫描速度3000mm/s，烧结厚度为0.5mm，制备为所需制件。制件性能测试见表一。实例6（1）在容器中陆续加入所需原料：聚苯乙烯微球100份，透明粉5份，偶联剂γ―(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷1份，光稳剂氯化苯并三唑0.05份，消泡剂环氧乙烷环氧丙烷共聚醚0.05份，流平剂聚二甲基硅氧烷0.05份，抗氧剂三(2,4-二叔丁基)亚磷酸苯酯0.05份；（2）混合后的物料在60℃条件下高速搅拌10min至分散均匀；（3）在3D打印设备上将上述材料制备为制件，工艺参数为：光源功率10W，扫描速度2000mm/s，烧结厚度为0.1mm，制备为所需制件。制件性能测试见表一。实例7（1）在容器中陆续加入所需原料：聚苯乙烯微球100份，透明粉10份，偶联剂γ―(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷2份，光稳剂氯化苯并三唑0.2份，消泡剂环氧乙烷环氧丙烷共聚醚0.2份，流平剂聚二甲基硅氧烷0.3份，抗氧剂三(2,4-二叔丁基)亚磷酸苯酯0.2份；（2）混合后的物料在65℃条件下高速搅拌15min至分散均匀；（3）在3D打印设备上将上述材料制备为制件，工艺参数为：光源功率10W，扫描速度2500mm/s，烧结厚度为0.2mm，制备为所需制件。制件性能测试见表一。实例8（1）在容器中陆续加入所需原料：聚苯乙烯微球100份，透明粉15份，偶联剂γ―(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷3份，光稳剂氯化苯并三唑0.3份，消泡剂环氧乙烷环氧丙烷共聚醚0.3份，流平剂聚二甲基硅氧烷0.6份，抗氧剂三(2,4-二叔丁基)亚磷酸苯酯0.3份；（2）混合后的物料在70℃条件下高速搅拌20min至分散均匀；（3）在3D打印设备上将上述材料制备为制件，工艺参数为：光源功率10W，扫描速度2500mm/s，烧结厚度为0.3mm，制备为所需制件。制件性能测试见表一。实例9（1）在容器中陆续加入所需原料：聚苯乙烯微球100份，透明粉20份，偶联剂γ―(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷4份，光稳剂氯化苯并三唑0.4份，消泡剂环氧乙烷环氧丙烷共聚醚0.4份，流平剂聚二甲基硅氧烷0.8份，抗氧剂三(2,4-二叔丁基)亚磷酸苯酯0.4份；（2）混合后的物料在75℃条件下高速搅拌25min至分散均匀；（3）在3D打印设备上将上述材料制备为制件，工艺参数为：光源功率10W，扫描速度2500mm/s，烧结厚度为0.4mm，制备为所需制件。制件性能测试见表一。实例10（1）在容器中陆续加入所需原料：聚苯乙烯微球100份，透明粉25份，偶联剂γ―(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷5份，光稳剂氯化苯并三唑0.5份，消泡剂环氧乙烷环氧丙烷共聚醚0.5份，流平剂聚二甲基硅氧烷1份，抗氧剂三(2,4-二叔丁基)亚磷酸苯酯0.5份；（2）混合后的物料在80℃条件下高速搅拌30min至分散均匀；（3）在3D打印设备上将上述材料制备为制件，工艺参数为：光源功率10W，扫描速度3000mm/s，烧结厚度为0.5mm，制备为所需制件。制件性能测试见表一。对照实例1直接将聚苯乙烯微球材料利用光固化成型方式制备为制件，工艺参数为：光源功率10W，扫描速度2000mm/s，烧结厚度为0.1mm，制备为所需制件。制件性能测试见表一。表一：性能成型速度(cm3/h)拉伸强度(MPa)弯曲强度(MPa)实例1296683实例2327294实例33377103实例43685110实例53881107实例6286581实例7307193实例83178101实例93484108实例103782106对照实例1256070通过本方法制备的用于光固化成型的聚苯乙烯微球复合材料，具有较高的力学强度和较快的成型速度。通过表一数据可知，制件的成型速度、拉伸强度和弯曲强度最大分别达到38cm3/h、85MPa和110MPa，较改性前的聚苯乙烯微球材料（对照实例1）相比分别提高了52%、42%和57%。此外本发明涉及的复合材料制备工艺简单，能保持良好的透明性，同时大幅降低聚苯乙烯微球材料的成本，可直接应用和推广于光固化成型制得结构复杂且需要一定透明性的产品。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