[发明专利]一种可用于3D打印的免喷涂聚丙烯复合材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种聚丙烯复合材料，具体为一种可用于3D打印的免喷涂聚丙烯复合材料，以及这种复合材料的制备方法，属于聚合物改性和加工领域。

背景技术

快速成型技术也称3D打印技术，诞生于20世纪80年代后期，是基于材料堆积法的一种高新制造技术。3D打印的一个重要分支，是自2008年左右兴起的个人打印。绝大多数的个人3D打印机使用FDM(熔融堆积成型Fused Deposition Modeling)完成打印成型。该技术的基本原理是将热塑性高分子长丝(目前主流的打印机的匹配直径为1.75mm和3mm)利用齿轮传送到高温热端将高分子熔融并连续挤出熔融高分子，并在精确定位下通过逐层堆积的方式构建三维物体。

聚丙烯具有良好的加工性能和物理、化学性能，极低的密度，以及相对低廉的价格，而被广泛应用，是目前增长速度最快的通用热塑性塑料。但聚丙烯韧性大多较差，收缩率大，结晶速度慢，采用3D打印时产品容易收缩产生变形翘曲、产品偏脆等缺陷。

为满足日益提高的美学需求，现在很多聚丙烯材料需要采用喷涂的手段来实现高光泽、金属质感等效果。但聚丙烯本身由于极性差、表面张力小，喷涂困难，工艺复杂。

由此，中国发明专利CN201210036011.6申请公开了一种具有油漆亮泽金属质感免喷涂的聚丙烯组合物及其制法，该专利配合使用片状铝粉与色泽增亮剂，使材料具有良好的油漆光泽与金属质感，其外观与喷漆效果相近。

中国发明专利CN201210509606.9公开了一种具有高光泽、金属或珠光闪烁效果免喷涂的聚丙烯材料，使用无规共聚丙烯和效果颜料，使该发明的PP无需喷涂直接注塑即可获得良好的光泽度和珠光闪烁，及金属喷漆效果。

中国发明专利CN201310535116.0公开了一种具有油漆亮泽银色金属质感的免喷涂改性聚丙烯材料，使用球状铝粉，改善了片状铝粉改性材料容易产生虎皮纹的问题。

中国发明专利CN201310670823.0公开了一种汽车内饰件用免喷涂耐刮聚丙烯材料及其制备方法，通过相容剂和银元型片状铝粉改善了材料的流痕、熔接线等问题。

3D打印由于其加工方式的特殊性，不会产生熔接线、流痕、虎皮纹等问题，但对韧性、收缩率、结晶速度等有更高的要求。提供一种密度低、光泽高、金属质感、收缩率低、韧性好的可用于3D打印的聚丙烯复合材料，对于促进3D打印材料的发展具有重要的意义。

发明内容

本发明的目的在于开发一种金属质感、高韧性、低收缩的改性聚丙烯复合材料，以克服3D打印材料局限性。

本发明的另一个目的是为了提供这种聚丙烯复合材料的制备方法。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种可用于3D打印的免喷涂聚丙烯复合材料，包括下列重量百分比计的原料：

进一步地，上述可用于3D打印的免喷涂聚丙烯复合材料，包括下列重量百分比的原料组成：

其中，

所述的聚丙烯为熔体流动速率(230℃×2.16kg)在0.5-60g/10min之间的均聚丙烯或无规共聚丙烯，其中无规共聚丙烯的共聚单体常见为乙烯，其含量在1-7％范围内。优选熔体流动速率(230℃×2.16kg)3-40g/10min的无规共聚丙烯。

所述的增韧剂为任何合适的乙烯-辛烯共聚物(POE)，熔体流动速率(190℃×2.16kg)为0.5-50g/10min。

所述无机填料为超纯超细滑石粉、硫酸钡等中的一种或以上的组合物，其平均粒径为1-20μm；优选平均粒径为1-10μm的硫酸钡。

所述成核剂为任何合适的β成核剂，包括但不限于广东韦林纳的稀土成核剂、山西化工研究所的TMB-5等。

所述的金属粉为金粉、铝粉、银粉和铜粉中的一种或两种以上混合，优选为平均粒径5-20μm的片状铝粉。

所述的珠光粉为二氧化钛包覆的云母和二氧化钛包覆的硅酸盐玻璃片中的一种或几种混合。优选平均粒径10-50μm。