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      一種用于3d打印的高強(qiáng)度光潔型abs/pc合金材料及其制備方法和應(yīng)用

      文檔序號:8244944閱讀:288來源:國知局
      一種用于3d打印的高強(qiáng)度光潔型abs/pc合金材料及其制備方法和應(yīng)用
      【技術(shù)領(lǐng)域】
      [0001] 本發(fā)明涉及一種ABS/PC合金材料,具體一種用于3D打印的高強(qiáng)度光潔型ABS/PC 合金材料及其制備方法和應(yīng)用。
      【背景技術(shù)】
      [0002] 快速成型技術(shù)又稱"3D打印"或"快速原型制造技術(shù)"(Rapid prototyping manufacturing),是基于材料堆積法的一種高新制造技術(shù),利用三維CAD的數(shù)據(jù),通過快 速成型機(jī),將一層層的材料堆積成實(shí)體原型的方法。這種方法有諸多優(yōu)點(diǎn),其制造快速,可 完全再現(xiàn)三維效果,使產(chǎn)品設(shè)計和模具生產(chǎn)同步進(jìn)行,實(shí)現(xiàn)設(shè)計制造一體化,同時其用料廣 泛,各類3D打印機(jī)設(shè)備上所使用的材料種類有:樹脂、尼龍、塑料、石蠟、紙以及金屬或陶 瓷的粉末等。而最廣泛的材料主要是聚乳酸ABS等高分子樹脂材料。受限于材料本身的 強(qiáng)度和粘結(jié)性能,打印出來的產(chǎn)品強(qiáng)度不夠,容易破碎、開裂。由于現(xiàn)有材料本身熱膨脹系 數(shù)較高,"層層堆積"的成型方法所制備出的產(chǎn)品其表面通常由于材料收縮而形成的層與層 間縫隙,產(chǎn)品光潔度低,而需要進(jìn)行打磨、拋光等處理,導(dǎo)致3D打印無法大規(guī)模應(yīng)用到生產(chǎn) 中。此外,由于材料收縮形成的縫隙也容易成為應(yīng)力點(diǎn)兒發(fā)生應(yīng)力開裂,影響3D打印制備 的產(chǎn)品強(qiáng)度。

      【發(fā)明內(nèi)容】

      [0003] 有鑒于此,本發(fā)明公開一種高強(qiáng)度和熱膨脹系數(shù)低的快速成型材料。
      [0004] 本發(fā)明的目的通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn): 一種用于3D打印的高強(qiáng)度光潔型ABS/PC合金材料,其原料按重量計包括: PC 5. 6-41. 1 份; ABS 50- 85 份; 光潔增強(qiáng)劑 0.3 - 0.5份; 所述光潔增強(qiáng)劑其原料按重量計包括3份硅酮粉、0. 02份三乙醇胺、0. 5份EDTA二鈉、 3份氯化亞鐵、0. 8份甲基丙烯酸甲酯以及0. 01份硫酸鎂。
      [0005] 所述PC為現(xiàn)有技術(shù)的聚碳酸酯材料可選用任一種現(xiàn)有技術(shù)實(shí)現(xiàn),所述ABS即丙烯 腈-丁二烯-苯乙烯塑料,廣泛應(yīng)用于機(jī)械、汽車、電子電器、儀器儀表、紡織和建筑等工業(yè) 領(lǐng)域,是一種用途極廣的熱塑性工程塑料??刹捎萌我环N現(xiàn)有技術(shù)實(shí)現(xiàn)。PC具有較高的機(jī)械 強(qiáng)度,但流動性差、抗沖擊性能低,不能單獨(dú)適用于快速成型技術(shù)中。與少量的ABS混合制 成的合金,具有絕緣性能良好、流動性高等優(yōu)點(diǎn),有利于制備精細(xì)化的電子產(chǎn)品零件。但現(xiàn) 有技術(shù)的ABS/PC合金材料具有較大的線性熱膨脹系數(shù),應(yīng)用在快速成型技術(shù)中將使產(chǎn)品 表面因收縮而產(chǎn)生的每層材料間的微型縫隙,表現(xiàn)為產(chǎn)品表面粗糙。本發(fā)明特別選用3份 硅酮粉、0.02份三乙醇胺、0.5份EDTA二鈉、3份氯化亞鐵、0.8份甲基丙烯酸甲酯以及0.01 份硫酸鎂制成所述光潔增強(qiáng)劑,該光潔增強(qiáng)劑能夠有效降低ABS/PC合金材料的線性熱膨 脹系數(shù),使在快速成型生產(chǎn)產(chǎn)品過程中,每一層材料間因收縮原因而產(chǎn)生的收縮縫隙降低, 獲得表面光滑的產(chǎn)品。而縮小層間縫隙,有助于產(chǎn)品表面的應(yīng)力點(diǎn),進(jìn)而提高產(chǎn)品的強(qiáng)度, 同時能維持ABS與PC間的結(jié)合強(qiáng)度,使之不易分離。特別的,氯化亞鐵和甲基丙烯酸甲酯 同時存在時,將明顯提高所制得的ABS/PC合金材料的缺口抗沖擊強(qiáng)度,應(yīng)用在快速成型技 術(shù)中將制備出可靠性更高、壽命更長的產(chǎn)品 上述硅酮粉、三乙醇胺、EDTA二鈉、氯化亞鐵、甲基丙烯酸甲酯以及硫酸鎂可選用任一 種現(xiàn)有技術(shù)實(shí)現(xiàn),各種原料的粒徑優(yōu)選在50- 200 μ m之間。。
      [0006] 進(jìn)一步的,所述光潔增強(qiáng)劑的制備方法為將所述硫酸鎂和氯化亞鐵加入質(zhì)量為其 二者質(zhì)量和100倍的去離子水與3倍乙醇的混合液中,攪拌并加熱至80°C,加入所述硅酮 粉、三乙醇胺、氯化亞鐵、甲基丙烯酸甲酯、EDTA二鈉,保持50分鐘后,降溫至45°C蒸發(fā)至混 合液體的質(zhì)量為原料中硫酸鎂和氯化亞鐵質(zhì)量和的8倍,獲得所述酯交換抑制劑。
      [0007] 進(jìn)一步的還包括抗氧化劑和/或增韌劑。
      [0008] 所述抗氧化劑可選用任一種現(xiàn)有的ABS/PC抗氧化劑,如市售的S 9229 ;增韌劑可 選用S 2001。除此以外,還可選用任一種現(xiàn)有技術(shù)實(shí)現(xiàn)。
      [0009] 一種制備所述ABS/PC合金材料的方法,包括如下步驟:將所述ABS和PC分別在 100°C下干燥4小時,經(jīng)混合裝置混合3min,以235- 250°C的溫度以及350r/min的轉(zhuǎn)速在 雙螺旋擠出機(jī)中擠出,切粒為粒徑在1 一 2_的粗制顆粒;將所述粗制顆粒在90°C下干燥12 小時,將所述酯交換抑制劑與其混合3min,以230-245°C的溫度以及450r/min的轉(zhuǎn)速在雙 螺旋擠出機(jī)中擠出,切粒為粒徑在1 一2mm的顆粒即所述用于3D打印的高強(qiáng)度光潔型ABS/ PC合金材料。
      [0010] 設(shè)計人發(fā)現(xiàn),光潔增強(qiáng)劑有一定的可能性會阻礙ABS和PC材料的結(jié)合,因此在制 備ABS/PC合金時,首先將ABS和PC單獨(dú)共混擠出形成質(zhì)地均一的粗制顆粒后方加入所述 光潔增強(qiáng)劑再次共混擠出,最終獲得性質(zhì)穩(wěn)定的ABS/PC合金材料。
      [0011] 任一種現(xiàn)有技術(shù)的共混法也可用于制備被發(fā)明的ABS/PC合金材料。
      [0012] 本發(fā)明提供的ABS/PC合金材料具有良好的熱塑性及固化速度,同時具有優(yōu)于現(xiàn) 有產(chǎn)品的強(qiáng)度和表面光潔度,特別有利于應(yīng)用在電機(jī)、汽車表盤、汽車飛機(jī)模型、儀表箱殼 體、家用電器、家具等產(chǎn)品的精細(xì)零件的3D打印技術(shù)中。
      【具體實(shí)施方式】
      [0013] 為了便于本領(lǐng)域技術(shù)人員理解,下面將結(jié)合實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)描述: 實(shí)施例1 本實(shí)施例提供一種用于3D打印的高強(qiáng)度光潔型ABS/PC合金材料,其原料按重量計包 括: PC 25 份; ABS 60 份; 光潔增強(qiáng)劑 〇. 35份; 所述光潔增強(qiáng)劑其原料按重量計包括3份硅酮粉、0. 02份三乙醇胺、0. 5份EDTA二鈉、 3份氯化亞鐵、0. 8份甲基丙烯酸甲酯以及0. 01份硫酸鎂。
      [0014] 所述光潔增強(qiáng)劑的制備方法為將所述硫酸鎂和氯化亞鐵加入質(zhì)量為其二者質(zhì)量 和100倍的去離子水與3倍乙醇的混合液中,攪拌并加熱至80°C,加入所述硅酮粉、三乙醇 胺、氯化亞鐵、甲基丙烯酸甲酯、EDTA二鈉,保持50分鐘后,降溫至45°C蒸發(fā)至混合液體的 質(zhì)量為原料中硫酸鎂和氯化亞鐵質(zhì)量和的8倍,獲得所述酯交換抑制劑。
      [0015] 一種制備所述ABS/PC合金材料的方法,包括如下步驟:將所述ABS和PC分別在 100°C下干燥4小時,經(jīng)混合裝置混合3min,以245°C的溫度以及350r/min的轉(zhuǎn)速在雙螺旋 擠出機(jī)中擠出,切粒為粒徑在1 一2_的粗制顆粒;將所述粗制顆粒在90°C下干燥12小時, 將所述酯交換抑制劑與其混合3min,以240°C的溫度以及450r/min的轉(zhuǎn)速在雙螺旋擠出機(jī) 中擠出,切粒為粒徑在1 一2mm的顆粒即所述用于3D打印的高強(qiáng)度光潔型ABS/PC合金材 料。
      [0016] 將本實(shí)施例的合金材料采用現(xiàn)有3D打印技術(shù),如美國公司的3D打印機(jī) JX制成一 1000_X 1000_X20mm 的板狀零件,采用 ASTM標(biāo)準(zhǔn)對其 進(jìn)行注能測試,其結(jié)果如表1所示。
      【主權(quán)項】
      1. 一種用于3D打印的高強(qiáng)度光潔型ABS/PC合金材料,其原料按重量計包括: PC 5. 6-41. 1 份; ABS 50- 85 份; 光潔增強(qiáng)劑 0.3 - 0.5份; 所述光潔增強(qiáng)劑其原料按重量計包括3份硅酮粉、0. 02份三乙醇胺、0. 5份EDTA二鈉、 3份氯化亞鐵、0. 8份甲基丙烯酸甲酯以及0. 01份硫酸鎂。
      2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的ABS/PC合金材料,其特征在于:所述光潔增強(qiáng)劑的制備方法 為將所述硫酸鎂和氯化亞鐵加入質(zhì)量為其二者質(zhì)量和100倍的去離子水與3倍乙醇的混合 液中,攪拌并加熱至80°C,加入所述硅酮粉、三乙醇胺、氯化亞鐵、甲基丙烯酸甲酯、EDTA二 鈉,保持50分鐘后,降溫至45°C蒸發(fā)至混合液體的質(zhì)量為原料中硫酸鎂和氯化亞鐵質(zhì)量和 的8倍,獲得所述酯交換抑制劑。
      3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2任一項所述的ABS/PC合金材料,其特征在于:還包括抗氧化劑 和/或增韌劑。
      4. 一種制備如權(quán)利要求1或2所述ABS/PC合金材料的方法,包括如下步驟:將所述ABS 和PC分別在100°C下干燥4小時,經(jīng)混合裝置混合3min,以235- 250°C的溫度以及350r/ min的轉(zhuǎn)速在雙螺旋擠出機(jī)中擠出,切粒為粒徑在1 一2mm的粗制顆粒;將所述粗制顆粒在 90°C下干燥12小時,將所述酯交換抑制劑與其混合3min,以230- 245°C的溫度以及450r/ min的轉(zhuǎn)速在雙螺旋擠出機(jī)中擠出,切粒為粒徑在1 一2mm的顆粒即用于3D打印的高強(qiáng)度 光潔型ABS/PC合金材料。
      5. -種如權(quán)利要求1或2所述ABS/PC合金材料在電機(jī)、汽車表盤、汽車飛機(jī)模型、儀表 箱殼體、家用電器、家具的3D打印技術(shù)中的應(yīng)用。
      【專利摘要】本發(fā)明公開一種用于3D打印的高強(qiáng)度光潔型ABS/PC合金材料,其原料PC;ABS;光潔增強(qiáng)劑。本發(fā)明特別添加一種光潔增強(qiáng)劑,該光潔增強(qiáng)劑能夠有效降低ABS/PC合金材料的線性熱膨脹系數(shù),使在快速成型生產(chǎn)產(chǎn)品過程中,每一層材料間因收縮原因而產(chǎn)生的收縮縫隙降低,獲得表面光滑的產(chǎn)品。而縮小層間縫隙,有助于產(chǎn)品表面的應(yīng)力點(diǎn),進(jìn)而提高產(chǎn)品的強(qiáng)度,同時能維持ABS與PC間的結(jié)合強(qiáng)度,使之不易分離。本發(fā)明提供的ABS/PC合金材料具有良好的熱塑性及固化速度,同時具有優(yōu)于現(xiàn)有產(chǎn)品的強(qiáng)度和表面光潔度,特別有利于應(yīng)用在電機(jī)、汽車表盤、汽車飛機(jī)模型、儀表箱殼體、家用電器、家具等產(chǎn)品的精細(xì)零件的3D打印技術(shù)中。
      【IPC分類】C08L83-04, C08K3-16, C08L69-00, C08K5-17, C08L55-02, C08K3-30, C08K5-101, C08K13-02
      【公開號】CN104559023
      【申請?zhí)枴緾N201410742336
      【發(fā)明人】林湖彬, 杜崇銘
      【申請人】惠州市昌億科技股份有限公司
      【公開日】2015年4月29日
      【申請日】2014年12月9日
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