本发明属于增材制造技术领域，具体涉及一种选择性激光烧结用聚氨酯材料及其制备方法。
背景技术：
3D打印技术是增材制造技术的通称，是一项具有数字化制造、高度柔性和适应性、直接CAD模型驱动、快速、材料类型丰富多样等鲜明特点的先进制造技术，其可将原型的几何形状、结构和所选材料的组合信息建立数据化描述模型，之后把这些信息输出到计算机控制的机电集成制造系统进行逐点、逐线、逐面的三维堆砌成型生产三维实体。相对于传统的减材制造加工技术，增材制造技术无需原胚和模具就能直接通过计算机模型数据，通过逐层叠加的方法生产任何所需的实体件，能够有效的简化产品的制造程序、缩短产品的研制周期，提高效率并降低成本。3D打印技术已广泛应用于航空航天、汽车制造、模具制造、生物工程及医疗、建筑、艺术制造等诸多领域。选择性激光烧结技术(SLS)是目前市场上常见的一种3D打印方法，此方法能够制造出高精度的制造件，已被很多领域广泛应用。
聚氨酯是一种新兴的有机高分子材料，因其卓越的性能而被广泛应用于国民经济众多领域，特别在鞋业生产中。聚氨酯材料具有吸水性，其在空气中久置后容易变黄，从而影响制件的外观。现有的厂家推出了永不变黄TPU，但价格相对较贵，且性能会下降。
技术实现要素：
本发明提供了一种选择性激光烧结用聚氨酯材料及其制备方法，通过深冷粉碎制得聚氨酯粉末，并在聚氨酯粉末中添加染色剂作为颜色覆盖，这样能很好地解决制件发黄的问题。同时，选用黑色染色剂，利用其良好的吸光性，能使得粉末更好的熔融，减少制件的空隙，提高制件性能。
本发明提供了一种选择性激光烧结用聚氨酯材料的制备方法，包括如下步骤：
步骤一：将聚氨酯粒料进行深冷粉碎得到粉末颗粒；
步骤二：将粉末颗粒进行干燥；
步骤三：将经过干燥得到的粉末颗粒、粉末流动助剂以及染色剂混合搅拌均匀得到选择性激光烧结用聚氨酯材料。
作为本发明的进一步优选方案，所述染色剂为黑色染色剂。
作为本发明的进一步优选方案，所述黑色染色剂为炭黑。
作为本发明的进一步优选方案，所述聚氨酯粒料为TPU粒料。
作为本发明的进一步优选方案，所述流动助剂的重量占粉末总量的0.2％-0.5％，所述染色剂的重量占粉末总量的0.1％-2％。
作为本发明的进一步优选方案，步骤一中通过深冷粉碎得到粉末颗粒的粒径为150μm以下。
作为本发明的进一步优选方案，步骤一中通过深冷粉碎得到粉末颗粒的粉末粒径为：D10为30um-50um；D50为60um-80um；D90为130um-150um。
作为本发明的进一步优选方案，所述流动助剂包括气相二氧化硅，气相二氧化钛，甲基硅氧烷，氯化硅氧烷中的一种或几种。
作为本发明的进一步优选方案，步骤二中干燥步骤具体为：将粉末颗粒放入温度为80℃-100℃的烘箱，干燥2h以上，使粉末颗粒含水量为0.5％以下。
本发明还提供一种选择性激光烧结用聚氨酯材料，包括上述的选择性激光烧结用聚氨酯材料。
本发明选择性激光烧结用聚氨酯材料及其制备方法具有以下有益效果：
1、通过对聚氨酯粒料进行深冷粉碎可得到粒径较为集中的粉末颗粒，这样相对于其它粉碎工艺来说更有利于烧结过程中的铺粉；
2、通过将粉末颗粒进行干燥，能降低粉末中水分在烧结过程中带来的缺陷。由于聚氨酯粉末本身具有一定的吸水性，在空气中久置吸水，水分在激光加热后会汽化成蒸汽，从而形成粉末间的空隙。而通过干燥过程，能减少粉末中水分产生的空隙。
3、相对于传统方法制备永不变黄TPU，其成本较高且会降低性能；本发明通过深冷粉碎制得聚氨酯粉末，并在聚氨酯粉末中添加染色剂作为颜色覆盖，这样能很好地解决制件发黄的问题。同时，选用黑色染色剂，利用其良好的吸光性，能使得粉末更好的熔融，减少制件的空隙，提高制件性能。
具体实施方式
为解决上述技术问题，本发明提供了一种选择性激光烧结用聚氨酯材料的制备方法，包括：
步骤一：将聚氨酯粒料进行深冷粉碎得到粉末颗粒；
具体地，通过深冷粉碎得到粉末颗粒的粒径为150μm以下，例如，优选地，通过深冷粉碎得到粉末颗粒的粉末粒径为：D10为30um-50um；D50为60um-80um；D90为130um-150um。在此需说明的是，D10＝30um，其含义是30um以下的占总量的10％；D50＝70um，其含义是70um以下的占总量的50％；D90＝130um，其含义是130um以下的占总量的90％。
步骤二：将粉末颗粒进行干燥；
优选地，可将粉末颗粒放入温度为80℃-100℃的烘箱，干燥2h以上，使粉末颗粒含水量为0.5％以下。
步骤三：将经过干燥得到的粉末颗粒、粉末流动助剂以及染色剂混合搅拌均匀得到选择性激光烧结用聚氨酯材料。
具体实施中，所述聚氨酯粒料可为TPU粒料，当然其还可适用于其它类别的聚氨酯，在此不做一一例举。进一步，所述TPU粒料可采用聚酯类，但该方法同样适用于聚醚类，聚碳酸酯类，聚己内酯类等其他类的TPU。优选地，TPU粉末D50为70um，该大小颗粒能较好的均匀堆积，减少铺粉过程中的空隙。
具体实施中，所述流动助剂包括气相二氧化硅，气相二氧化钛，甲基硅氧烷，氯化硅氧烷中的一种或几种。优选地，所述流动助剂的重量占粉末总量的0.2％-0.5％。
为了让本领域的技术人员更好地理解并实现本发明的技术方案，以下通过具体实施例对本发明的技术方案做进一步详细说明。
实施例一：
(a)取用聚酯类TPU粒料，倒入深冷粉碎机中，充入液氮降温至-130℃，保持温度的稳定，将搅拌的频率设置为40Hz，开启进料开关粉碎粒料。最终得到粒料10kg，粉末粒径D50为70um。
(b)将制备得到的TPU粉末放入烘箱中，设定干燥温度为90℃，干燥3h，干燥完取样测试湿度为0.4％。
(c)将干燥后的TPU粉末倒入搅拌装置，加入石墨25g流动助剂气相二氧化硅25g，搅拌1h，最终得到适用于选择性激光烧结的聚氨酯粉末材料。
实施例二：
(a)取用聚酯类TPU粒料，倒入深冷粉碎机中，充入液氮降温至-130℃，保持温度的稳定，将搅拌的频率设置为43Hz，开启进料开关粉碎粒料。最终得到粒料10kg，粉末粒径D50为70um。
(b)将制备得到的TPU粉末放入烘箱中，设定干燥温度为90℃，干燥3h，干燥完取样测试湿度为0.4％。
(c)将干燥后的TPU粉末倒入搅拌装置，加入炭黑25g和流动助剂气相二氧化硅25g，搅拌1h，最终得到适用于选择性激光烧结的聚氨酯粉末材料。
实施例三：
(a)取用聚酯类TPU粒料，倒入深冷粉碎机中，充入液氮降温至-130℃，保持温度的稳定，将搅拌的频率设置为43Hz，开启进料开关粉碎粒料。最终得到粒料10kg，粉末粒径D50为70um。
(b)将制备得到的TPU粉末放入烘箱中，设定干燥温度为90℃，干燥3h，干燥完取样测试湿度为0.4％。
(c)将干燥后的TPU粉末倒入搅拌装置，加入流动助剂气相二氧化硅25g，搅拌1h，最终得到适用于选择性激光烧结的聚氨酯粉末材料。
采用实施例一-实施例四中选择性激光烧结用聚氨酯材料所得制件进行相关性能测试，得到的测试结果如下表1。
表1、采用实施例一-实施例三提供的选择性激光烧结用聚氨酯材料所制得的工件性能
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不代表对本发明专利范围的限制。对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围，因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。