本发明提供了一种纳米丁腈橡胶改性尼龙微球复合材料在快速成型领域的应用，属于激光烧结成型尼龙原料改性领域。
背景技术：
：鉴于材料及产品开发在时间进度上的需求，为了加快模型构建及三维结构分析，快速成型技术应运而生。其中一种以激光为能源对粉末材料进行烧结成型的技术即为选择性激光烧结。该技术以特定波长和强度的激光为能量来源，以可烧结的粉末材料为成型原料，通过对特定位置的原料进行选择性的烧结工作，实现由点到线、由线到面，最终完成由面到体的立体构建工作。选择性激光烧结快速成型技术具有构建速度快、过程控制简单和无需支撑构造等优点。常用原料包括塑料、金属和陶瓷等粉末材料，其中塑料原料中较常用的为尼龙粉末材料，而尼龙粉末材料最常用的制备方法为粉碎法或析出法。前者将尼龙材料直接破碎后得到一定粒度的粉末，材料的力学强度损失较为严重；后者先将尼龙材料溶解后析出，得到粉末材料，在溶解析出过程中操作工艺繁杂且粉末材料中往往吸附有一定量的有机溶剂，生产过程中具有一定毒性。尼龙微球是一种高分子量的，且合成过程中粒径可控的尼龙微球材料，其天然的粉末性状使其在激光烧结成型领域的原料选择中具有较强的竞争力。纳米丁腈橡胶是一种具有纳米尺度的核壳结构的橡胶粒子，同样为粉末烧结成型的理想原料类型。技术实现要素：本发明提供了一种用于激光烧结快速成型领域的纳米丁腈橡胶改性尼龙微球复合材料，所制备的复合材料具有力学强度高和尺寸稳定性好等特点，复合材料的成型速度较改性前大幅提高，同时纳米丁腈橡胶的引入显著降低了复合材料的成本。此外本发明涉及的复合材料制备工艺简单，可直接应用于激光烧结快速成型领域，推动尼龙微球材料在快速成型领域的应用。为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：一种用于快速成型的高韧性尼龙微球复合材料，由以下重量份的组分制成：尼龙微球100份，纳米丁腈橡胶5～45份，相容剂1～5份，润滑剂0.05～0.25份，光稳剂0.05～0.25份，消泡剂1～5份，流平剂1～5份，抗氧剂0.05～0.5份。所述的尼龙微球为尼龙6或尼龙12微球，粒径为0.1μm～500μm。所述的纳米丁腈橡胶粒径为50～100nm。所述的相容剂为苯乙烯-丙烯腈-马来酸酐共聚物或苯乙烯-丙烯腈-甲基丙烯酸甲酯共聚物。所述的润滑剂乙烯-丙烯酸共聚物或季戊四醇硬脂酸酯。所述的光稳剂为2,4-二羧基二苯甲酮或氯化苯并三唑。所述的消泡剂为环氧乙烷环氧丙烷共聚醚或聚醚硅氧烷。所述的流平剂为有机硅-环氧丙烷共聚物或聚二甲基硅氧烷。所述的抗氧剂为N,N'-双-(3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酰基)己二胺、三[2.4-二叔丁基苯基]亚磷酸酯和双（2，4—二枯基）季戊四醇二亚磷酸酯中的两种。一种用于快速成型的高韧性尼龙微球复合材料的制备方法，包括以下步骤：（1）在容器中依次加入尼龙微球100份、纳米丁腈橡胶5～45份、相容剂1～5份、润滑剂0.05～0.25份、光稳剂0.05～0.25份、消泡剂1～5份、流平剂1～5份以及抗氧剂0.05～0.5份，在35℃～75℃条件下高速搅拌20min～40min至分散均匀；（2）所得预混料经激光烧结成型制备为所需制件，并进行相应的性能检测。本发明具有以下有益效果：1、纳米丁腈橡胶作为橡胶颗粒，引入后大幅提高了复合材料的橡胶相含量，材料的韧性得到大幅提高；2、在尼龙微球材料烧结过程中，纳米丁腈橡胶颗粒可以有效的填充成型过程中的孔隙和其他缺陷，加固了复合材料的微观结构，材料的力学强度得到进一步提高；3、通过对成型缺陷的填充和修补，纳米丁腈橡胶有效地降低了复合材料的收缩率，提高了材料整体的尺寸稳定性；4、纳米丁腈橡胶与尼龙微球在成型过程中均以粉末状完成烧结过程，成型过程中单元颗粒之间结合效率提高，大幅提高了复合材料的成型速度。本发明创新性地以纳米丁腈橡胶改性尼龙微球，制备了一种用于激光烧结快速成型领域的纳米丁腈橡胶改性尼龙微球复合材料。本发明制备的复合材料具有力学强度高和尺寸稳定性好等特点，复合材料的成型速度较改性前大幅提高，同时纳米丁腈橡胶的引入显著降低了复合材料的成本。此外本发明涉及的复合材料制备工艺简单，可直接应用于激光烧结快速成型领域，推动尼龙微球材料在快速成型领域的应用。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ASTMD790和ASTMD6110检测材料的弯曲强度和冲击强度，同时测量材料收缩率并记录成型速度。本发明的具体实施例如下：实施例1（1）按以下比例配备原料：尼龙6微球100份，纳米丁腈橡胶5份，相容剂苯乙烯-丙烯腈-马来酸酐共聚物1份，润滑剂乙烯-丙烯酸共聚物0.05份，光稳剂2,4-二羧基二苯甲酮0.05份，消泡剂环氧乙烷环氧丙烷共聚醚1份，流平剂有机硅-环氧丙烷共聚物1份，抗氧剂N,N'-双-(3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酰基)己二胺0.02份，抗氧剂三[2.4-二叔丁基苯基]亚磷酸酯0.03份；（2）在容器中依次加入以上原料，在35℃条件下高速搅拌20min至分散均匀；（3）所得预混料经激光烧结成型制备为所需制件。所制备的纳米丁腈橡胶改性尼龙微球材料性能见表一。实施例2（1）按以下比例配备原料：尼龙6微球100份，纳米丁腈橡胶15份，相容剂苯乙烯-丙烯腈-马来酸酐共聚物2份，润滑剂乙烯-丙烯酸共聚物0.10份，光稳剂2,4-二羧基二苯甲酮0.10份，消泡剂环氧乙烷环氧丙烷共聚醚2份，流平剂有机硅-环氧丙烷共聚物2份，抗氧剂N,N'-双-(3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酰基)己二胺0.06份，抗氧剂三[2.4-二叔丁基苯基]亚磷酸酯0.10份；（2）在容器中依次加入以上原料，在45℃条件下高速搅拌25min至分散均匀；（3）所得预混料经激光烧结成型制备为所需制件。所制备的纳米丁腈橡胶改性尼龙微球材料性能见表一。实施例3（1）按以下比例配备原料：尼龙6微球100份，纳米丁腈橡胶25份，相容剂苯乙烯-丙烯腈-马来酸酐共聚物3份，润滑剂乙烯-丙烯酸共聚物0.15份，光稳剂2,4-二羧基二苯甲酮0.15份，消泡剂环氧乙烷环氧丙烷共聚醚3份，流平剂有机硅-环氧丙烷共聚物3份，抗氧剂N,N'-双-(3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酰基)己二胺0.12份，抗氧剂三[2.4-二叔丁基苯基]亚磷酸酯0.15份；（2）在容器中依次加入以上原料，在55℃条件下高速搅拌30min至分散均匀；（3）所得预混料经激光烧结成型制备为所需制件。所制备的纳米丁腈橡胶改性尼龙微球材料性能见表一。实施例4（1）按以下比例配备原料：尼龙6微球100份，纳米丁腈橡胶35份，相容剂苯乙烯-丙烯腈-马来酸酐共聚物4份，润滑剂乙烯-丙烯酸共聚物0.20份，光稳剂2,4-二羧基二苯甲酮0.20份，消泡剂环氧乙烷环氧丙烷共聚醚4份，流平剂有机硅-环氧丙烷共聚物4份，抗氧剂N,N'-双-(3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酰基)己二胺0.18份，抗氧剂三[2.4-二叔丁基苯基]亚磷酸酯0.20份；（2）在容器中依次加入以上原料，在65℃条件下高速搅拌35min至分散均匀；（3）所得预混料经激光烧结成型制备为所需制件。所制备的纳米丁腈橡胶改性尼龙微球材料性能见表一。实施例5（1）按以下比例配备原料：尼龙6微球100份，纳米丁腈橡胶45份，相容剂苯乙烯-丙烯腈-马来酸酐共聚物5份，润滑剂乙烯-丙烯酸共聚物0.25份，光稳剂2,4-二羧基二苯甲酮0.25份，消泡剂环氧乙烷环氧丙烷共聚醚5份，流平剂有机硅-环氧丙烷共聚物5份，抗氧剂N,N'-双-(3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酰基)己二胺0.20份，抗氧剂三[2.4-二叔丁基苯基]亚磷酸酯0.30份；（2）在容器中依次加入以上原料，在75℃条件下高速搅拌40min至分散均匀；（3）所得预混料经激光烧结成型制备为所需制件。所制备的纳米丁腈橡胶改性尼龙微球材料性能见表一。实施例6（1）按以下比例配备原料：尼龙12微球100份，纳米丁腈橡胶5份，相容剂苯乙烯-丙烯腈-甲基丙烯酸甲酯共聚物1份，润滑剂季戊四醇硬脂酸酯0.05份，光稳剂氯化苯并三唑0.05份，消泡剂聚醚硅氧烷1份，流平剂聚二甲基硅氧烷1份，抗氧剂N,N'-双-(3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酰基)己二胺0.02份，抗氧剂双（2，4—二枯基苯基）季戊四醇二亚磷酸酯0.03份；（2）在容器中依次加入以上原料，在35℃条件下高速搅拌20min至分散均匀；（3）所得预混料经激光烧结成型制备为所需制件。所制备的纳米丁腈橡胶改性尼龙微球材料性能见表一。实施例7（1）按以下比例配备原料：尼龙12微球100份，纳米丁腈橡胶15份，相容剂苯乙烯-丙烯腈-甲基丙烯酸甲酯共聚物2份，润滑剂季戊四醇硬脂酸酯0.10份，光稳剂氯化苯并三唑0.10份，消泡剂聚醚硅氧烷2份，流平剂聚二甲基硅氧烷2份，抗氧剂N,N'-双-(3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酰基)己二胺0.06份，抗氧剂双（2，4—二枯基苯基）季戊四醇二亚磷酸酯0.10份；（2）在容器中依次加入以上原料，在45℃条件下高速搅拌25min至分散均匀；（3）所得预混料经激光烧结成型制备为所需制件。所制备的纳米丁腈橡胶改性尼龙微球材料性能见表一。实施例8（1）按以下比例配备原料：尼龙12微球100份，纳米丁腈橡胶25份，相容剂苯乙烯-丙烯腈-甲基丙烯酸甲酯共聚物3份，润滑剂季戊四醇硬脂酸酯0.15份，光稳剂氯化苯并三唑0.15份，消泡剂聚醚硅氧烷3份，流平剂聚二甲基硅氧烷3份，抗氧剂N,N'-双-(3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酰基)己二胺0.12份，抗氧剂双（2，4—二枯基苯基）季戊四醇二亚磷酸酯0.15份；（2）在容器中依次加入以上原料，在55℃条件下高速搅拌30min至分散均匀；（3）所得预混料经激光烧结成型制备为所需制件。所制备的纳米丁腈橡胶改性尼龙微球材料性能见表一。实施例9（1）按以下比例配备原料：尼龙12微球100份，纳米丁腈橡胶35份，相容剂苯乙烯-丙烯腈-甲基丙烯酸甲酯共聚物4份，润滑剂季戊四醇硬脂酸酯0.20份，光稳剂氯化苯并三唑0.20份，消泡剂聚醚硅氧烷4份，流平剂聚二甲基硅氧烷4份，抗氧剂N,N'-双-(3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酰基)己二胺0.18份，抗氧剂双（2，4—二枯基苯基）季戊四醇二亚磷酸酯0.20份；（2）在容器中依次加入以上原料，在65℃条件下高速搅拌35min至分散均匀；（3）所得预混料经激光烧结成型制备为所需制件。所制备的纳米丁腈橡胶改性尼龙微球材料性能见表一。实施例10（1）按以下比例配备原料：尼龙12微球100份，纳米丁腈橡胶45份，相容剂苯乙烯-丙烯腈-甲基丙烯酸甲酯共聚物5份，润滑剂季戊四醇硬脂酸酯0.25份，光稳剂氯化苯并三唑0.25份，消泡剂聚醚硅氧烷5份，流平剂聚二甲基硅氧烷5份，抗氧剂N,N'-双-(3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酰基)己二胺0.20份，抗氧剂双（2，4—二枯基苯基）季戊四醇二亚磷酸酯0.30份；（2）在容器中依次加入以上原料，在75℃条件下高速搅拌40min至分散均匀；（3）所得预混料经激光烧结成型制备为所需制件。所制备的纳米丁腈橡胶改性尼龙微球材料性能见表一。对照实例1（1）按以下比例配备原料：尼龙6微球100份，润滑剂乙烯-丙烯酸共聚物0.05份，光稳剂2,4-二羧基二苯甲酮0.05份，消泡剂环氧乙烷环氧丙烷共聚醚1份，流平剂有机硅-环氧丙烷共聚物1份，抗氧剂N,N'-双-(3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酰基)己二胺0.02份，抗氧剂三[2.4-二叔丁基苯基]亚磷酸酯0.03份；（2）在容器中依次加入以上原料，在35℃条件下高速搅拌20min至分散均匀；（3）所得预混料经激光烧结成型制备为所需制件。所制备的尼龙微球材料性能见表一。对照实例2（1）按以下比例配备原料：尼龙12微球100份，润滑剂季戊四醇硬脂酸酯0.05份，光稳剂氯化苯并三唑0.05份，消泡剂聚醚硅氧烷1份，流平剂聚二甲基硅氧烷1份，抗氧剂N,N'-双-(3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酰基)己二胺0.02份，抗氧剂双（2，4—二枯基）季戊四醇二亚磷酸酯0.03份；（2）在容器中依次加入以上原料，在35℃条件下高速搅拌20min至分散均匀；（3）所得预混料经激光烧结成型制备为所需制件。所制备的尼龙微球材料性能见表一。表一：性能弯曲强度(MPa)冲击强度（kJ·m-2）收缩率（%）成型速度(cm3/h)实施例191431.4361实施例296461.4064实施例398481.3866实施例4100511.3268实施例599501.3567实施例696511.6168实施例7100531.6070实施例8102561.5772实施例9104591.5174实施例10103581.5573对照实例175352.1048对照实例286422.5050本发明提供了一种纳米丁腈橡胶改性尼龙微球复合材料在快速成型领域的应用，创新性地以纳米丁腈橡胶改性尼龙微球，制备了一种用于激光烧结快速成型领域的纳米丁腈橡胶改性尼龙微球复合材料。所制备的复合材料具有力学强度高和尺寸稳定性好等特点，复合材料的成型速度较改性前大幅提高，同时纳米丁腈橡胶的引入显著降低了复合材料的成本。通过表一中数据可知，本发明所制备的纳米丁腈橡胶改性尼龙6微球复合材料，弯曲强度最大为100MPa，较改性前（对照实例1）提高33.3%；冲击强度最大为51KJ/m2，较改性前提高45.7%；收缩率最小为1.32%，较改性前降低37.1%；成型速度最快为68cm3/h，较改性前提高41.7%。本发明所制备的纳米丁腈橡胶改性尼龙12微球复合材料，弯曲强度最大为104MPa，较改性前（对照实例1）提高20.9%；冲击强度最大为59KJ/m2，较改性前提高40.5%；收缩率最小为1.51%，较改性前降低39.6%；成型速度最快为74cm3/h，较改性前提高48%。此外本发明涉及的复合材料制备工艺简单，可直接应用于激光烧结快速成型领域，推动尼龙微球材料在快速成型领域的应用。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