本发明属于增材制造技术领域，具体涉及一种用于选择性激光烧结的改性聚苯硫醚复合材料及其制备方法。
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。
聚苯硫醚粉末是一种综合性能优异的热塑性特种工程塑料，具有长期耐热性良好，出色的耐化学药品性，其可以与氟树脂媲美，高刚性，即使高温下对特性的影响也很小，耐疲劳性、耐蠕变性良好，不用添加阻燃剂，本身就能达到UL94V-0阻燃标准，在高温、高湿、高频率下能显示出极佳的电气性质，由于成型收缩率、线膨胀系数小，吸收性小等特点，即使在高温、高湿度环境下也能显示出极佳的尺寸稳定性。因此，聚苯硫醚材料被广泛使用于汽车功能零部件，以及航空航天领域。
然而，由于纯聚苯硫醚粉末用于选择性激光烧结所得的工件机械强度不高，而通过纤维增强后的聚苯硫醚材料虽然能大幅度提高其机械性能和热性能，但由于纤维在选择性激光烧结铺粉过程中会产生取向，从而导致聚苯硫醚粉末复合材料在水平面上的性能出现差异，使得沿着纤维长轴的方向力学机械性能大大高于垂直于纤维长轴方向的性能，从而使得烧结件的整体性能不均一。
技术实现要素：
针对现有技术存在的上述技术问题，本发明提供了一种粉末流动性良好、烧结工艺稳定，且各向力学性能优异，更均匀的用于选择性激光烧结的改性聚苯硫醚复合材料及其制备方法，从而改善了纤维复合材料的铺粉取向技术问题。
为解决上述技术问题，本发明提供了一种用于选择性激光烧结的改性聚苯硫醚复合材料，包括以下重量比的组份：
聚苯硫醚粉末 50-95份；
玻璃纤维 2-35份；
玻璃片 2-20份；
偶联剂 0.1-1份；
粉末流动助剂 0.1-1份；
其中，所述玻璃片的平均厚度为1-100μm，平均粒径为20-300μm。
作为本发明的进一步优选方案，所述玻璃片为大小不一的不规则结构，且玻璃片的平均厚度为50μm，平均粒径为150μm。
作为本发明的进一步优选方案，所述聚苯硫醚粉末的目数为50-500目。
作为本发明的进一步优选方案，所述玻璃纤维的平均直径为1-50μm，平均长度为50-200μm。
作为本发明的进一步优选方案，所述偶联剂为十二烷基苯磺酸钠、十二烷基乙氧基磺基甜菜碱中的一种。
作为本发明的进一步优选方案，所述偶联剂的粒径为1-10μm。
作为本发明的进一步优选方案，所述粉末流动助剂为气相二氧化硅、纳米碳化硅、纳米氧化铝、纳米氧化钙、纳米二氧化钛、纳米碳酸钙中的一种或几种。
本发明还提供了一种用于选择性激光烧结的改性聚苯硫醚复合材料的制备方法，包括：
将权利要求1至7任一项所述的用于选择性激光烧结的改性聚苯硫醚复合材料包括的各组分混合搅拌均匀，并进行烘干后得到用于选择性激光烧结的改性聚苯硫醚复合材料。
作为本发明的进一步优选方案，所述混合搅拌的转速为500-2000r/min，混合搅拌时间为1-60min。
作为本发明的进一步优选方案，所述烘干的温度为100℃以下，且烘干的时间为1-48h。
本发明的用于选择性激光烧结的改性聚苯硫醚复合材料及其制备方法具有以下有益效果：
（1）、通过采用玻璃片和玻璃纤维混合改性，不仅使得改性聚苯硫醚复合材料很好地兼具了增强效果和粉末流动性，而且由于玻璃片与玻璃纤维混合后，在铺粉过程中能够形成空间立体结构，即在不同方向上都有取向，可使得聚苯硫醚粉末在铺粉过程中不会随着辊筒方向呈现单一取向，即实现了空间取向的同步增强改性的效果，从而整体有效提高了烧结件的力学性能，保证了烧结成型件的尺寸稳定。
（2）、通过将偶联剂添加到材料中，能够在烧结技术中很好地促进聚苯硫醚粉末与玻璃纤维及玻璃片的相容性，以保证优异的力学性能。另外，由于粉末流动助剂的加入进一步改善了材料的粉末流动性，使得改性聚苯硫醚粉末在选择性烧结过程中的铺粉更顺畅，进而提高了打印的制件的精度和表面质量。
具体实施方式
为了避免了现有技术纤维复合聚苯硫醚材料中纤维存在单一方向排布，从而使得烧结制件的力学机械性能在平面上不均匀的技术问题，本发明的申请人经过无数次实验终于得到了一种用于选择性激光烧结的改性聚苯硫醚复合材料，该用于选择性激光烧结的改性聚苯硫醚复合材料包括以下重量比的组份：
聚苯硫醚粉末 50-95份；
玻璃纤维 2-35份；
玻璃片 2-20份；
偶联剂 0.1-1份；
粉末流动助剂 0.1-1份；
其中，所述玻璃片的平均厚度为1-100μm，平均粒径为20-300μm。
优选地，为了进一步提高各向力学性能，所述玻璃片采用大小不一的不规则结构，且玻璃片的平均厚度为50μm，平均粒径为150μm。
具体实施中，所述聚苯硫醚粉末的目数为50-500目；所述玻璃纤维的平均直径为1-50μm，平均长度为50-200μm。
具体地，所述偶联剂可为十二烷基苯磺酸钠、十二烷基乙氧基磺基甜菜碱中的一种，其粒径可为1-10μm；所述粉末流动助剂为气相二氧化硅、纳米碳化硅、纳米氧化铝、纳米氧化钙、纳米二氧化钛、纳米碳酸钙中的一种或几种。
本发明还提供了一种用于选择性激光烧结的改性聚苯硫醚复合材料的制备方法，包括：
将上述任一项所述的用于选择性激光烧结的改性聚苯硫醚复合材料包括的各组分混合搅拌均匀，并进行烘干后得到用于选择性激光烧结的改性聚苯硫醚复合材料。
具体实施中，所述混合搅拌的转速为500-2000r/min，混合搅拌时间为1-60min；所述烘干的温度为100℃以下，且烘干的时间为1-48h。
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的形式对本发明的技术方案做进一步详细说明。
实施例1
（1）、按照以下各组分及其重量配比准备原料：：
聚苯硫醚粉末 55份
玻璃纤维 30份
玻璃片 15份
偶联剂 0.1份
粉末流动助剂 0.2份
所述聚苯硫醚粉末的平均粒径为60μm，所述玻璃纤维的平均直径为5μm，平均长度为75μm。所述玻璃片为大小不一的不规则结构，平均厚度为8μm；所述偶联剂为具有良好相容性，粒径在1.8μm的十二烷基苯磺酸钠；所述粉末流动助剂为气相二氧化硅。
（2）、按上述重量配比称取上述原料，加入到高速混料机中进行混合搅拌25min，得到聚苯硫醚复合粉末混合物；并将该混合物粉末放置于90℃干燥箱中进行干燥10小时，即得到聚苯硫醚复合粉末材料，以用于装入SLS设备中进行选择性激光烧结加工成型。SLS打印机的送粉缸预热温度为240℃，成型缸预热温度为265℃，激光功率为50W，扫描间距为0.3mm，铺粉层厚为0.1mm。在选择性激光烧结设备上进行上述操作，烧结上述粉末，将所得的烧结样条进行性能测试，结果见表1。
实施例2
（1）、按照以下各组分及其重量配比准备原料：
聚苯硫醚粉末 65份
玻璃纤维 25份
玻璃片 10份
偶联剂 0.2份
粉末流动助剂 0.3份
所述聚苯硫醚粉末的平均粒径为75μm，所述玻璃纤维的平均直径为12μm，平均长度为97μm。所述玻璃片为大小不一的不规则结构，平均厚度为15μm。所述偶联剂为具有良好相容性，粒径在2.4μm的十二烷基乙氧基磺基甜菜碱，所述粉末流动助剂为纳米氧化铝。
（2）、按上述重量配比称取上述原料，加入到高速混料机中进行混合搅拌10min，得到聚苯硫醚复合粉末混合物；并将该混合物粉末放置于80℃干燥箱中进行干燥12小时，即得到聚苯硫醚复合粉末材料，以用于装入SLS设备中进行选择性激光烧结加工成型。SLS打印机的送粉缸预热温度为240℃，成型缸预热温度为265℃，激光功率为55W，扫描间距为0.25mm，铺粉层厚为0.12mm。在选择性激光烧结设备上进行上述操作，烧结上述粉末，将所得的烧结样条进行性能测试，结果见表1。
实施例3
（1）、按照以下各组分及其重量配比准备原料：：
聚苯硫醚粉末 80份
玻璃纤维 12份
玻璃片 8份
偶联剂 0.3份
粉末流动助剂 0.1份
所述聚苯硫醚粉末的平均粒径为90μm，所述玻璃纤维的平均直径为25μm，平均长度为125μm。所述玻璃片为大小不一的不规则结构，平均厚度为22μm。所述偶联剂为具有良好相容性，粒径在0.08μm的十二烷基苯磺酸钠，所述粉末流动助剂为纳米氧化钙。
（2）、按上述重量配比称取上述原料，加入到高速混料机中进行混合搅拌30min，得到聚苯硫醚复合粉末混合物；并将该混合物粉末放置于75℃干燥箱中进行干燥24小时，即得到聚苯硫醚复合粉末材料，以用于装入SLS设备中进行选择性激光烧结加工成型。SLS打印机的送粉缸预热温度为240℃，成型缸预热温度为265℃，激光功率为45W，扫描间距为0.15mm，铺粉层厚为0.15mm。在选择性激光烧结设备上进行上述操作，烧结上述粉末，将所得的烧结样条进行性能测试，结果见表1。
实施例4
（1）、按照以下各组分及其重量配比准备原料：
聚苯硫醚粉末 90份
玻璃纤维 5份
玻璃片 5份
偶联剂 0.3份
粉末流动助剂 0.1份
所述聚苯硫醚粉末的平均粒径为55μm，所述玻璃纤维的平均直径为45μm，平均长度为165μm，所述玻璃片为大小不一的不规则结构，平均厚度为44μm。所述偶联剂为具有良好相容性，粒径在3.2μm的十二烷基乙氧基磺基甜菜碱，所述粉末流动助剂为纳米二氧化钛。
（2）、按上述重量配比称取上述原料，加入到高速混料机中进行混合搅拌60min，得到聚苯硫醚复合粉末混合物；并将该混合物粉末放置于70℃干燥箱中进行干燥30小时，即得到聚苯硫醚复合粉末材料，以用于装入SLS设备中进行选择性激光烧结加工成型。SLS打印机的送粉缸预热温度为240℃，成型缸预热温度为265℃，激光功率为35W，扫描间距为0.25mm，铺粉层厚为0.08mm。在选择性激光烧结设备上进行上述操作，烧结上述粉末，将所得的烧结样条进行性能测试，结果见表1。
表1实施例1-4提供的烧结样条的性能参数
以上所述实施例仅表达了本发明的多种实施方式，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。