一种激光烧结3D打印用无定形聚芳醚酮/砜粉末及其制备方法与流程

本发明属于增材制造技术领域，具体涉及一种激光烧结用无定形聚芳醚酮/砜粉末及其制备方法。

背景技术：

选择性激光烧结技术(sls)是目前一种被广泛应用的快速成型技术，该技术主要通过选择性地用激光烧结多个粉末层来制造三维物体，广泛应用于航空航天、医疗、建筑与设计等领域。在选择性激光烧结工艺中，所用的粉末材料是影响制件的关键，可应用的粉末材料范围很宽，包括聚合物、金属和陶瓷等，其中，由于聚合物材料具有成型温度低、烧结功率小等优点，从而成为目前应用最多的选择性激光烧结材料。

聚酰胺(尼龙)是一种半结晶聚合物，具有良好的烧结性能及较低的熔体粘度，是最常用的选择性激光烧结粉末材料之一。现有技术中常用深冷粉碎法获得聚酰胺粉末材料，该工艺方法得到的粉末颗粒粒径分布宽，收率低，球形度差，粉末的流动性偏低。cn105860105a公开了一种激光烧结用聚酰胺6粉末的制备方法，采用溶剂沉淀法得到了球形度高、流动性好的聚酰胺6粉末材料。cn103951971b提出了一种用于选择性激光烧结的碳纤维增强树脂粉末材料，经碳纤维增强，sls成型件在强度和模量上有了较大提升。us4945154采用溶剂乳化法制备出了球形度高、颗粒粒径均一、密实化的pes球形颗粒，为选择性激光烧结用颗粒的制备提供了新思路。因此，球形度高、粒径均一可控、流动性好的激光烧结粉末材料及新型制备方法的研发显得尤为重要。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种激光烧结用无定形聚芳醚酮/砜粉末及其制备方法，该粉末球形度高、粒径均一可控、流动性好。

本发明首先提供一种激光烧结用无定形聚芳醚酮/砜粉末的制备方法，该方法包括：

步骤一：先将无定形聚芳醚腈酮/砜树脂粗粉溶于溶剂，再与水、稳定剂、乳化剂共混于反应容器中，40-50℃下高速搅拌成乳液；

步骤二：梯度升温到90-95℃，蒸除溶剂；

步骤三：降至室温，经过过滤，水洗和干燥，得到激光烧结用无定形聚芳醚酮/砜粉末。

优选的是，所述的无定形聚芳醚腈酮/砜的结构如式(ⅰ)所示：

式(ⅰ)中，m+n＝1，且m≥0，n>0；

所述ar选自下列结构(a)～(d)中的一种：

所述x选自下列结构(a)或(b)中的一种：

优选的是，步骤一中，所述的溶剂为n,n-二甲基甲酰胺、n,n-二甲基乙酰胺、二甲基亚砜、n-甲基吡咯烷酮、二氯甲烷或四氢呋喃。

优选的是，步骤一中，所述的无定形聚芳醚腈酮/砜树脂与溶剂的质量比为1:(1～5)。

优选的是，步骤一中，所述的溶剂与水的质量比为1:(5～15)。

优选的是，步骤一中，所述的稳定剂为pva。

优选的是，步骤一中，所述的乳化剂为甘油。

优选的是，步骤一中，所述的搅拌速率大于400rpm，搅拌时间1～2h。

优选的是，步骤二中，所述的梯度升温速率为10℃/0.5h，升到90-95℃时保温1～2h。

本发明还提供上述制备方法得到的激光烧结用无定形聚芳醚酮/砜粉末。

本发明的有益效果

本发明的目的是提供一种激光烧结用无定形聚芳醚酮/砜粉末及其制备方法，聚芳醚酮/砜作为高性能树脂具有优异的力学、电学性能，耐热耐化学腐蚀，阻燃性能好，氰基具有强极性，能增强分子间作用力从而提高成型件的层间强度。树脂的无定形态使其易溶于极性非质子溶剂，从而可以通过溶剂乳化法制备球形度高、粒径均一可控、流动性好的激光烧结粉末材料。

附图说明

图1为本发明实施例1制备得到的密实微球化无定形聚芳醚酮的偏光显微镜图；

图2为本发明实施例2制备得到的密实微球化无定形聚芳醚酮的偏光显微镜图。

具体实施方式

本发明首先提供一种激光烧结用无定形聚芳醚酮/砜粉末的制备方法，该方法包括：

步骤一：先将无定形聚芳醚腈酮/砜树脂粗粉溶于溶剂，再与水、稳定剂、乳化剂共混于反应容器中，40-50℃下高速搅拌成乳液；所述的溶剂优选为n,n-二甲基甲酰胺、n,n-二甲基乙酰胺、二甲基亚砜、n-甲基吡咯烷酮、二氯甲烷或四氢呋喃；所述的稳定剂优选为pva，乳化剂优选为甘油，所述的无定形聚芳醚腈酮/砜树脂与溶剂的质量比优选为1:(1～5)，所述的溶剂、水、稳定剂和乳化剂的质量比优选为1:(5～15)：0.2：0.2。所述的搅拌速率大于400rpm，搅拌时间优选1～2h。

步骤二：梯度升温到90-95℃，蒸除溶剂，所述的梯度升温速率优选为10℃/0.5h，升到90-95℃时保温1～2h。

步骤三：降至室温，经过过滤，分别用乙醇和水洗涤滤饼1～5次，180℃下真空干燥4h，得到激光烧结用无定形聚芳醚酮/砜粉末。

按照本发明，所述的无定形聚芳醚腈酮/砜的结构如式(ⅰ)所示：

式(ⅰ)中，m+n＝1，且m≥0，n>0；

所述ar选自下列结构(a)～(d)中的一种：

所述x选自下列结构(a)或(b)中的一种：

本发明还提供上述制备方法得到的激光烧结用无定形聚芳醚酮/砜粉末。

下面结合具体实施例对本发明做进一步详细的描述，这些描述只是示例性的，而并非要限制本发明的范围，本发明可以由权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。

实施例1

将无定形聚芳醚酮树脂(结构如ⅱ所示)粗粉5g溶于二氯甲烷(10g)中，再与水(90g)、稳定剂(pva，2g)、乳化剂(甘油，2g)共混于反应容器中，40℃下高速搅拌2h成乳液；梯度升温，每次升温10℃并保温0.5h，最终升到90℃，蒸除溶剂二氯甲烷；降至室温，过滤，分别用乙醇和水洗涤滤饼2次，180℃下真空干燥4h，得到密实微球化的无定形聚芳醚酮粉末，粉末堆密度为0.4g/cm³，粒径均一约20μm。

其中，m＝0,n＝1。

图1为本发明实施例1制备得到的密实微球化无定形聚芳醚酮的偏光显微镜图。

实施例2

将无定形聚芳醚酮树脂(结构如ⅲ所示)粗粉5g溶于二氯甲烷(10g)中，再与水(100g)、稳定剂(pva，2g)、乳化剂(甘油，2g)共混于反应容器中，40℃下高速搅拌2h成乳液；梯度升温，每次升温10℃并保温0.5h，最终升到90℃，蒸除溶剂二氯甲烷；降至室温，过滤，分别用乙醇和水洗涤滤饼2次，180℃下真空干燥4h，得到密实微球化的无定形聚芳醚腈酮粉末，粉末堆密度为0.45～0.5g/cm³，粒径均一约50μm。

其中，m＝0.7,n＝0.3。

图2为本发明实施例2制备得到的密实微球化无定形聚芳醚腈酮的偏光显微镜图。

实施例3

将无定形聚芳醚酮树脂(结构如ⅳ所示)粗粉5g溶于二氯甲烷(10g)中，再与水(90g)、稳定剂(pva，2g)、乳化剂(甘油，2g)共混于反应容器中，40℃下高速搅拌2h成乳液；梯度升温，每次升温10℃并保温0.5h，最终升到90℃，蒸除溶剂二氯甲烷；降至室温，过滤，分别用乙醇和水洗涤滤饼2次，180℃下真空干燥4h，得到密实微球化的无定形聚芳醚腈酮粉末。

其中，m＝0.8,n＝0.2。

实施例4

将无定形聚芳醚酮树脂(结构如ⅴ所示)粗粉5g溶于二氯甲烷(10g)中，再与水(100g)、稳定剂(pva，2g)、乳化剂(甘油，2g)共混于反应容器中，40℃下高速搅拌2h成乳液；梯度升温，每次升温10℃并保温0.5h，最终升到90℃，蒸除溶剂二氯甲烷；降至室温，过滤，分别用乙醇和水洗涤滤饼2次，180℃下真空干燥4h，得到密实微球化的无定形聚芳醚腈砜粉末。

其中，m＝0.7,n＝0.3。