一種用于三維打印的浸膠聚碳酸酯絲料及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及3D打印技術(shù)高分子材料領(lǐng)域，尤其涉及一種用于三維打印的浸膠聚碳 酸酯絲料及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 三維（3D)打印技術(shù)又稱增材制造技術(shù)，基本原理是疊層制造，逐層增加材料來生 成三維實體的技術(shù)，實際上是快速成型領(lǐng)域的一種新興技術(shù)，它是一種以數(shù)字模型文件為 基礎(chǔ)，運用粉末狀金屬或塑料等可粘合材料，通過逐層打印的方式來構(gòu)造物體的技術(shù)。目 前，三維打印技術(shù)主要被應(yīng)用于產(chǎn)品原型、模具制造以及藝術(shù)創(chuàng)作、珠寶制作等領(lǐng)域，替代 這些傳統(tǒng)依賴的精細加工工藝，另外，三維打印技術(shù)逐漸應(yīng)用于醫(yī)學(xué)、生物工程、建筑、月艮 裝、航空等領(lǐng)域，為創(chuàng)新開拓了廣闊的空間。
[0003] 聚碳酸酯（簡稱PC)是分子鏈中含有碳酸酯基的高分子聚合物，其無色透明，耐 熱，抗沖擊，阻燃BI級，在普通使用溫度內(nèi)都有良好的機械性能，由于聚碳酸酯結(jié)構(gòu)上的特 殊性，現(xiàn)已成為五大工程塑料中增長速度最快的通用工程塑料。但是聚碳酸酯熔體粘度高， 熔融流動性差，尤其是經(jīng)過增強、填充等改性后，給加工造成一定困難，具有更高流動性能 的聚碳酸酯在后加工過程中，能降低加工溫度，因此可以縮短冷卻時間和周期，降低工藝的 生產(chǎn)成本，因此需要對其進行改性或者添加流動劑使其具有良好的流動性能，能夠在在3D 打印中快速得到理想的制件。
[0004] 中國專利公開號CN104212148 A公開了一種3D打印用聚碳酸酯復(fù)合材料及其制備 方法。該方法是將N-氨乙基-γ-氨丙基三乙氧基硅烷與丙烯酸乙酯混合，加入甲基丙烯酸 乙酯，室溫攪拌，再依次加入環(huán)糊精、二茂鐵甲酸，室溫攪拌，然后加入聚碳酸酯顆粒，加熱 攪拌，冷卻得3D打印用聚碳酸酯復(fù)合材料。但是該方法制備得到的聚碳酸酯復(fù)合材料在高 溫下力學(xué)性能不夠強，且進行熔融打印時材料的熔融流動性不好，不能快速得到理想的3D 打印制件。
[0005] 中國專利公開號CN102618009 A公開了一種具有高流動性的改性聚碳酸酯及其制 備方法。該方法是在原料配方中加入括聚碳酸酯樹脂88.0%-96.5%、流動改性劑3%-10%和 助劑0.5% -2.0%;其中，流動改性劑是環(huán)寡聚對苯二甲酸丁二醇酯，或是4，4 二羥基二苯砜、N-羥基鄰苯二甲酰亞胺中的一種或二者的組合，由于在原料配方中加入了流動改性劑，使加 工時聚碳酸酯的熔體流動速率比未改性前提高了 20%-50%，可以直接模塑成型，且加工后 所得聚碳酸酯材料的熱性能、力學(xué)性能等都基本保持不變。但是該方法在加工成型過程中 的熔體流動速率提高的不理想，且增加的助劑沒有起到提高聚碳酸酯力學(xué)性能的作用。
[0006] 中國專利公開號CN104059347 A公開了一種低成本高流動性的無鹵阻燃PC材料 及其制備方法。該方法明涉及一種低成本高流動性的無鹵阻燃聚碳酸酯(PC)材料，該發(fā)明 與現(xiàn)有技術(shù)相比，通過添加流動改性劑以及采用一種特殊改性的抗滴落劑，克服同類產(chǎn)品 流動性不佳的缺點，大幅提高了材料流動性；同時優(yōu)選復(fù)配一種阻燃效率極高的磺酸鹽 (酯)類阻燃劑，配合高效阻燃協(xié)效劑，可顯著降低阻燃劑用量，進而降低材料成本且材料機 械性能優(yōu)異，阻燃性UL94V-0級（1.6mm);該材料完全滿足注塑成型薄壁電子電器設(shè)備外 殼的材質(zhì)要求。但是該方法制備的聚碳酸酯材料透明性不好，影響聚碳酸酯材料的應(yīng)用范 圍。
[0007] 根據(jù)上述一些發(fā)明專利的解讀，我們知道目前在國內(nèi)對聚碳酸酯材料的改性主要 集中在高分子材料聚合、無機材料增強等方面，能夠提高聚碳酸酯材料的力學(xué)性能及熔融 流動性，但還存在一些問題，如加工成型過程復(fù)雜、熔融流動性不夠理想，因此希望提供一 種熔融流動性好，加工成型中能夠快速得到三維打印制件且能夠增強聚碳酸酯材料力學(xué)強 度及熱穩(wěn)定性的聚碳酸酯改性材料。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008] 針對目前聚碳酸酯(PC)熔體粘度高，熔融流動性差的缺點，本發(fā)明提供了一種用 于三維打印的浸膠聚碳酸酯絲料。通過在聚碳酸酯細絲表面裹覆均勻受熱的熱熔膠，實現(xiàn) 了絲狀條件下聚碳酸酯的快速熔融成型。同時得到了直徑均勻的熔融流動性好且力學(xué)性能 優(yōu)異的聚碳酸酯組合物。
[0009] 為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案： 一種用于三維打印的浸膠聚碳酸酯絲料，其特征在于聚碳酸酯絲料外層包裹快熔性熱 熔膠，由以下原料按重量份制備而成： 聚碳酸酯 100份 增強劑 5~10份 熱熔膠 5-8份 錯粉 3-5份 碳粉 1_3份 潤滑劑 1~5份 抗氧劑 0.1~1份； 所述的增強劑為納米氮化硼超細粉體； 所述熱熔膠為馬來酸酐接枝EVA類熱熔膠； 所述鋁粉為粒徑50-100μπι; 所述碳粉包括但不限于活性炭、炭黑、焦炭粉、碳纖維； 所述用于三維打印的浸膠聚碳酸酯絲料，由如下制備方法而得： 1) 按重量份，在100~l〇5°C的條件下，將聚碳酸酯100份、增強劑5~10份、潤滑劑1-5 份、抗氧劑〇. 1-1份加入到混合器中，以l〇〇〇r/min~1400r/min攪拌混合IOmin~30min，得 到混合物料； 2) 將步驟2)得到的混合物料投放進平行雙螺桿擠出機中，物料在擠出機中的時間為3 ~5分鐘，在220~300°C條件下進行熔融，擠出紡絲成直徑為1.5mm的細絲，雙螺桿擠出機的 螺桿直徑為80mm，長徑比L/D為18~24:1，料筒溫度為:料斗部220~250°C，料筒前部250~ 280°C，模頭溫度280~300°C，模具溫度220~240°C，螺桿轉(zhuǎn)速為150~300r/min;紡絲時采 用分段冷卻的方法，冷卻溫度依次設(shè)定為150°C、100°C、70°C、40°C、20°C; 3) 將5-8份熱熔膠、3-5份鋁粉、1-3份碳粉混合加熱形成完全熔融的復(fù)合熱熔膠，將步 驟2)得到的細絲浸入熔融的復(fù)合熱熔膠，通過定型孔使復(fù)合熱熔膠裹覆在細絲表面，定型 孔經(jīng)設(shè)置為1.75_，經(jīng)定型得到外層包裹快熔性熱熔膠的聚碳酸酯細絲。
[0010] 所述的潤滑劑為聚乙烯蠟、硅酮粉、石蠟中的一種或幾種。
[0011] 所述的抗氧劑為受阻酚類、受阻胺類、亞磷酸酯類、硫醇類、復(fù)合抗氧劑中的一種 或多種。
[0012] 本發(fā)明針對聚碳酸酯難以快速熔融，熔體粘度大，熔融流動性差的缺點進行改性， 通過在聚碳酸酯細絲表面裹覆一層復(fù)合熱熔膠，通過熱熔膠中的碳粉和鋁粉實現(xiàn)了聚碳酸 酯細絲的快速均勻熔融，加入的增強劑能夠增強聚碳酸酯材料的韌性和熱穩(wěn)定性，使聚碳 酸酯材料在用于三維打印快速熔融時具有優(yōu)異的熔融流動性，其在3D打印中有著非常廣泛 的應(yīng)用。
[0013] 本發(fā)明的突出特點和有益效果是： 1.本發(fā)明通過在聚碳酸酯細絲表面裹覆復(fù)合熱熔膠，使聚碳酸酯實現(xiàn)了 3D打印的快速 均勻熔融。
[0014] 2.本發(fā)明使用雙螺桿擠出機紡絲和浸膠定型，能夠得到直徑均勻的聚碳酸酯3D打 印材料，其用于3D熔融打印時具有優(yōu)異的熔融流動性，能夠快速得到具有優(yōu)異力學(xué)性能的 打印制件。
[0015] 3.本發(fā)明生產(chǎn)工藝簡單，制造成本低，適合工業(yè)化生產(chǎn)。
【具體實施方式】
[0016] 下面結(jié)合具體實例對本
【發(fā)明內(nèi)容】
進行進一步說明，但不應(yīng)將此理解為本發(fā)明的范 圍僅限于以下的實例，任何基于本發(fā)明上述思想方法所作出的簡單變化或等同替換均應(yīng)屬 于本發(fā)明所要求保護的范圍之內(nèi)。如無特別說明，各實施例中所述份數(shù)均為重量份。
[0017] 實施例1 1) 按重量份，在100~105°c的條件下，將聚碳酸酯100份、納米氮化硼超細粉體5份、硅 酮粉1份、抗氧劑受阻酸類1份加入到混合器中，以l〇〇〇r/min~1400r/min攪拌混