[发明专利]一种3D打印用高分子尼龙粉末材料的制备方法

说明书

技术领域：

本发明涉及3D打印材料技术领域，特指一种3D打印用高分子尼龙粉末材料的制备方法。

背景技术：

3D打印技术是近年来快速发展的一种快速成型技术，它是一种以数字模型文件为基础，运用粉末状金属或塑料等可粘合材料，通过逐层打印的方式来构造物体的技术。

3D打印可以应用在模具制造、工业设计等领域被用于制造模型，后逐渐用于一些产品的直接制造，已经有使用这种技术打印而成的零部件。该技术在珠宝、鞋类、工业设计、建筑、工程和施工(AEC)、汽车，航空航天、牙科和医疗产业、教育、地理信息系统、土木工程以及其他领域都有所应用。

根据3D打印技术的快速发展，3D打印产业前景将非常广阔。作为由“制造业大国”向“创造业大国”转型的中国，需求非常旺盛。而制约3D技术产业化发展的因素是设备与耗材昂贵，特别是耗材，几乎被国外几家企业垄断，导致成本居高不下，进而影响国内3D打印产业的快速发展。

另外，目前的3D打印材料初金属材料以外，多采用热熔成型的塑胶材料，通常是将材料熔融后，通过打印机的喷嘴喷出，采用逐层打印，层层堆叠。材料在被打印喷嘴喷出后将快速固化，最终形成立体的打印物件。

目前，这种可热熔成型的3D打印材料一般采用热塑型树脂，例如ABS改性材料。见专利申请号为：201310595735.9的中国发明专利申请说明书，其公开了一种基于3D打印新型ABS材料的制备方法。这种材料在使用时均材料打印喷头经过热熔后喷出，这种打印工艺打印出的产品精度不高，并且表面光滑度不够，只能用于一般产品打印，对于工业级的3D打印材料而言，目前的国内还处于空白地带。

基于上述问题，本申请人经过多年的研发、实验，初步研制出了一种可以应用于工业3D打印领域的新型材料。

发明内容：

本发明所要解决的技术问题就是克服现有技术的不足，提供一种3D打印用高分子尼龙粉末材料的制备方法。

为解决上述技术问题，本发明采用了如下的技术方案：第一步，将尼龙材料、成核剂、抗氧剂、酒精投入到高压反应釜中；第二步，开动高压反应釜，令其开始搅拌，并通入氮气保护，将高压反应釜料温加热到130℃-160℃；第三步，保温溶解，对反应釜进行保温2-3小时，同时充分搅拌，使得尼龙材料溶解；第四步，降温沉淀析出，即控制高压反应釜的搅拌速度，并对其缓慢降温，逐步完成尼龙粉末析出成型；第五步，过滤，将高压反应釜料温降温到70℃以下，将混合液转移至过滤槽，将溶剂与固体分离；第六步，离心分离，将滤渣转移到离心机进一步脱除溶剂；第七步，真空干燥，在真空干燥机中彻底清除溶剂；第八步，将干燥的尼龙粉末筛分，控制尼龙粉末粒径在35-50μm，获得所需的材料。

进一步而言，上述技术方案中，所述的尼龙材料为尼龙12，其化学名称为：聚十二酰胺，分子式为：[NH-(CH₂)₁₁-CO]_N。

进一步而言，上述技术方案中，所述的步骤三种，所述的高压反应釜加热到150℃。

进一步而言，上述技术方案中，所述的第四、五步中，采用自然降温与冷却水快速降温结合的方式进行降温。

进一步而言，上述技术方案中，所述的酒精作为尼龙材料的溶剂，其采用浓度大于96％的酒精溶液；所述的成核剂为纳米级二氧化硅材料；酒精、尼龙材料、成核剂、抗氧剂的重量比重为：尼龙材料：10-15％；成核剂：1％以下；抗氧剂：1％以下，剩余为酒精。

进一步而言，上述技术方案中，所述的高压反应釜与第一冷凝器连接，高压反应釜中挥发的酒精蒸汽将通过第一冷凝器冷凝后，存储到酒精存储罐中，再通过酒精存储罐将回收的酒精反馈至高压反应釜中。

进一步而言，上述技术方案中，所述的真空干燥机与第二冷凝器连接，真空干燥机中挥发的酒精蒸汽将通过第二冷凝器冷凝后，存储到酒精存储罐中，再通过酒精存储罐将回收的酒精反馈至高压反应釜中。

进一步而言，上述技术方案中，所述的真空冷凝罐采用双锥真空干燥机。

通过上述方法制备的尼龙粉末材料属于超微粉末，其颗粒的粒径通常在40μm(微米)左右，能打印出高精密产品。同时相对于目前的国外产品，其还具有以下优点：

1，均匀球形粉粒，材料的流动性好，完全适合3D打印设备对材料形状的苛刻要求。

2，材料粗细分布均匀，使打印出的产品表面光洁、细腻。