一种适用于3d打印的改性聚苯硫醚树脂材料及其制备方法和应用_2

文档序号:8333222阅读:来源:国知局
丝,直径误差在5%以内。之后利用球磨机制备微米级颗粒。优选地,所述双螺杆挤出机螺 杆直径为71mm,挤出机温度依次设定为220-240°C,优选230-240°C,模头温度220-270°C, 优选240-250°C或230-240°C。为了确保加工成的丝直径误差在5%以内,加工时采用分段 冷却的方法,冷却温度依次设定为220°C、180°C、140°C、100°C、60°C、20°C。
[0040] 在上述的制备方法中,所述的混料机为上海科锐驰化工装备技术有限公司的LXH 系列连续混合机,双螺杆挤出机为南京德腾机械有限公司的MTS系列双螺杆挤出机,球磨 设备为新乡长城机械有限公司的GRMR原料立磨机。
[0041] 本发明发现,改变生产配方、改进快速交联固化方式是影响改性效果和最后性能 的重要因素。具体而言,本发明利用混料机和双螺杆挤出技术,使扩链剂、封端剂、交联剂、 低分子量聚合物与聚苯硫醚树脂进行扩链和交联反应,对聚苯硫醚树脂进行改性,扩链和 交联程度可控、改性剂利用率高,并且将补强剂、增韧剂、润滑剂均匀地分散在聚苯硫醚树 脂体系中,达到协同作用的效果,在不经过高温高压、高剪切力的作用下保证了聚苯硫醚树 脂分子链完整性,聚苯硫醚树脂自身性能未有明显下降,改性剂的作用全部显现出来,所以 改性聚苯硫醚树脂材料的韧性得到显著提高,适用于3D打印时的使用温度也大幅度降低。
[0042] 本发明还提供一种上述的改性聚苯硫醚树脂材料的应用,其特征在于,用作3D打 印材料。
[0043] 本发明还提供一种三维制品,其特征在于,所述制品包括上述改性聚苯硫醚树脂 材料。
[0044] 本发明还提供一种上述适合于3D打印的改性聚苯硫醚树脂材料的成型方法,其 通过熔融挤压堆积成型方法、紫外光固化、电子束固化(EB)、选择性热烧结(SHS)、选择性 激光烧结(SLS)、立体平板印刷(SLA)或数字光处理(DLP)中的一种方法成型。
[0045] 其中,所述熔融挤压堆积成型方法具体包括以下步骤:
[0046] (1)将上述的改性聚苯硫醚树脂材料的粉末铺在激光烧结3D打印机工作台上,设 定激光能量,控制烧结温度为230_240°C ;
[0047] (2)激光在计算机控制下,根据三维CAD模型文件沿高度方向按设定的层厚进行 分层切片的截面数据,有选择地对所述聚苯硫醚树脂粉末层进行扫描;在被激光扫描的区 域,所述聚苯硫醚树脂粉末颗粒发生软化或熔化而粘接成形,未被激光扫描的所述聚苯硫 醚树脂粉末仍呈松散状,可作为支撑;
[0048] (3) -层加工完成后,工作台下降一层(设定的层厚)的高度,再进行下一层铺粉 和扫描,同时新加工层与前一层粘结为一体;
[0049] (4)重复步骤(2)~(3)直到整个三维所述聚苯硫醚树脂粉末材料实体加工完为 止;
[0050] (5)将步骤⑷的初始成形件取出,并进行适当后处理(如清粉、打磨等),获得最 终成型器件。
[0051] 本发明的突出特点在于:
[0052] 1、本发明通过简单地机械混料、挤出工艺技术,使扩链剂、交联剂、低分子量聚合 物等改性剂与聚苯硫醚树脂进行扩链和交联反应,使得扩链和交联程度深、改性剂利用率 商;
[0053] 2、本发明的改性聚苯硫醚树脂材料具有很好的韧性、耐热温度,通过3D打印技术 打印出来的产品质量高,耐热、耐冲击强度高;
[0054] 3、本发明的改性聚苯硫醚树脂材料成型温度低,适用于多种3D打印成型技术, 如:熔融沉积式(FDM),紫外光固化,电子束固化(EB)、选择性热烧结(SHS)、选择性激光烧 结(SLS)、立体平板印刷(SLA)、数字光处理(DLP)等。
[0055] 4、本发明生产成本低,生产过程简单,易于工业化生产。
【具体实施方式】
[0056] 以下通过具体实施例对本发明作进一步的详细说明,但不应将此理解为本发明的 范围仅限于以下的实施例。在不脱离本发明上述方法思想的情况下,根据本领域普通技术 知识和惯用手段做出的各种替换或变更,均应包含在本发明的范围内。
[0057] 实施例1
[0058] 1)将70份分子量为25000的热塑性聚苯硫醚树脂和14份的分子量为600的聚酰 亚胺低聚物加入混料机依次加入〇. 4份的扩链剂三苯甲烷三异氰酸酯、0. 6份的封端剂丙 烯醇,反应半小时,之后加入0. 5份的交联剂甲基丙烯酸异丁酯、4份补强剂纳米二氧化硅, 在600r/min的转速条件下充分混合2h后出料;
[0059] 2)将步骤1)中得到的混合料与5份增韧剂聚(己二酸-丁二酸)丁二醇共聚酯、 5份润滑剂石墨/硫化钥/硫化锑(3/1/1)和0. 5份稳定剂1096用双螺杆挤出机混合挤出 造粒,物料在挤出机中的时间不超过3分钟。双螺杆挤出机螺杆直径为71mm,挤出机温度设 定为 230-240°C,模头温度 240-250°C :
[0060] 3)将步骤2)中所造粒子用烘干箱在90°C的温度下干燥2-3小时后用双螺杆挤出 机挤出加工成直径为1. 75mm或3mm的细丝,直径误差在5%以内。双螺杆挤出机螺杆直径为 71mm,挤出机温度依次设定为230-240°C,模头温度240-250°C。为了确保加工成的丝直径 误差在5%以内,加工时采用分段冷却的方法,冷却温度依次设定为220°C、180°C、140°C、 1〇〇。。、6〇。。、2〇。。。
[0061] 实施例2
[0062] 1)将75份分子量为25000的热塑性聚苯硫醚树脂和9份分子量为600的聚酰亚 胺低聚物加入混料机依次加入〇. 4份的扩链剂三苯甲烷三异氰酸酯、0. 6份的封端剂丙烯 醇,反应半小时,之后加入〇. 5份的交联剂甲基丙烯酸异丁酯、4份补强剂纳米二氧化硅,在 600r/min的转速条件下充分混合2h后出料;
[0063] 2)将步骤1)中得到的混合料与5份增韧剂聚(己二酸-丁二酸)丁二醇共聚酯、 5份润滑剂石墨/硫化钥/硫化锑(3/1/1)和0. 5份稳定剂1096用双螺杆挤出机混合挤出 造粒,物料在挤出机中的时间不超过3分钟。双螺杆挤出机螺杆直径为71mm,挤出机温度设 定为 230-240°C,模头温度 230-240°C :
[0064] 3)将步骤2)中所造粒子用烘干箱在90°C的温度下干燥2-3小时后用双螺杆挤 出机挤出加工成直径为1. 75mm或3mm的细丝,直径误差在5%以内。双螺杆挤出机螺杆直 径为71mm,挤出机温度依次设定为230-240°C,模头温度240-250°C。为了确保加工成的 丝直径误差在5 %以内,加工时采用分段冷却的方法,冷却温度依次设定为220°C、180°C、 14(TC、10(TC、6(rC、2(rC。
[0065] 实施例3
[0066] 1)将80份分子量为25000的热塑性聚苯硫醚树脂和4份分子量为600的聚酰亚 胺低聚物加入混料机依次加入〇. 4份的扩链剂三苯甲烷三异氰酸酯、0. 6份的封端剂丙烯 醇,反应半小时,之后加入〇. 5份的交联剂甲基丙烯酸异丁酯、4份补强剂纳米二氧化硅,在 600r/min的转速条件下充分混合2h后出料;
[0067] 2)将步骤1)中得到的混合料与5份增韧剂聚(己二酸-丁二酸)丁二醇共聚酯、 5份润滑剂石墨/硫化钥/硫化锑(3/1/1)和0. 5份稳定剂1096用双螺杆挤出机混合挤出 造粒,物料在挤出机中的时间不超过3分钟。双螺杆挤出机螺杆直径为71mm,挤出机温度设 定为 230-240°C,模头温度 240-250°C。
[0068] 3)将步骤2)中所造粒子用烘干箱在90°C的温度下干燥2-3小时后用双螺杆挤 出机挤出加工成直径为1. 75mm或3mm的细丝,直径误差在5%以内。双螺杆挤出机螺杆直 径为71mm,挤出机温度依次设定为230-240°C,模头温度230-240°C。为了确保加工成的 丝直径误差在5 %以内,加工时采用分段冷却的方法,冷却温度依次设定为220°C、180°C、 14(TC、10(TC、6(rC、2(rC。
[0069] 实施例4
[0070] 1)将80份分子量为25000的热塑性聚苯硫醚树脂和6份分子量为600的聚酰亚 胺低聚物加入混料机依次加入〇. 4份的扩链剂三苯甲烷三异氰酸酯、0. 6份的封端剂丙烯 醇,反应半小时,之后加入〇. 5份的交联剂甲基丙烯酸异丁酯、4份补强剂纳米二氧化硅,在 600r/min的转速条件下充分混合lh后出料;
[0071] 2)将步骤1)中得到的混合料与5份增韧剂聚(己二酸-丁二酸)丁二醇共聚酯、 3份润滑剂石墨/硫化钥/硫化锑(3/1/1)和0. 5份稳定剂1096用双螺杆挤出机混合挤出 造粒,物料在挤出机中的时间不超过3分钟。双螺杆挤出机螺杆直径为71mm,挤出机温度设 定为 230-240°C,模头温度 240-250°C。
[0072] 3)将步骤2)中所造粒子用烘干箱在90°C的温度下干燥2-3小时后用双螺杆挤 出机挤出加工成直径为1. 75mm或3mm的细丝,直径误差在5%以内。双螺杆挤出机螺杆直 径为71mm,挤出机温度依次设定为230-240°C,模头温度240-250°C。为了确保加工成的 丝直径误差在5 %以内,加工时采用分段冷却的方法,冷却温度依次设定为220°C、180°C、 14(TC、10(TC、6(rC、2(rC。
[0073] 实施例5
[0074] 将实施例1-4和对比用树脂分别按照下述方法加工成成型品:
[0075] (1)将实施例1-4的改性聚苯硫醚树脂材料或对比用树脂的粉末铺在激光烧结3D 打印机工作台上,设定激光能量,控制烧结温度为2
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