[发明专利]一种3D打印金属PA-12复合材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于3D打印技术领域，尤其是涉及一种3D打印金属PA-12复合材 料及其制备方法。

背景技术

3D打印又称为快速成型技术，也称为增材制造技术，是一种不需要传统刀 具、夹具和机床，而是以数字模型文件为基础，使用金属粉末或塑料等具有勃 合性的材料逐层打印来制造任意形状物品的技术。3D打印机可以制造的物品很 多，如飞机、手枪，再如食物、人体器官、儿童玩具等。3D打印技术是最近20 年来世界制造技术领域的一次重大突破，是机械工程、计算机技术、数控技术、 材料科学等多学科技术的集成。其中，3D打印技术中最难最核心的技术是打印 材料的开发，因此开发更为多样多功能的3D打印材料成为未来研究与应用的热 点与关键。

目前的3D打印材料多使用纯塑料，塑料感强，亲和性差。其中，在尼龙材 料中，由于PA-12具有极低的吸湿率、优良的机械强度、耐磨、减摩及良好的 耐腐性能及加工性等，在3D打印新产品的研制开发、模具制造、小批量产品的 生产等方面具有广阔前景。然而，由于PA-12的收缩率较大，成型过程中易产 生翘曲变形；对于性能要求高的功能件，PA-12在强度、模量、热变形温度等方 面还有待于进一步提高。

因此，有必要对现有的PA-12复合材料进行进一步的改进，以解决上述问 题。

发明内容

针对以上技术问题，本发明设计开发了一种3D打印金属PA-12复合材料及 其制备方法，通过对PA-12尼龙材料的改进，使得打印出来的物品具有金属质 感，同时，有效的提高了材料的力学性能，降低了材料的收缩率，减小打印时 产生的翘曲。

为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种3D打印金属PA-12复合材料，由下述重量份的原料制得：铝粉270-320 份，PA-12尼龙材料130-170份，偶联剂3-10份，分散剂10-20份，润滑剂5-10 份，增韧剂20-30份。

作为优选，所述3D打印金属PA-12复合材料的最佳组成为：铝粉300份， PA-12尼龙材料150份，偶联剂5份，分散剂15份，润滑剂8份，增韧剂25份。

上述3D打印金属PA-12复合材料的制备方法，包括以下具体步骤：

步骤1：准备铝粉、PA-12尼龙材料、偶联剂、分散剂、润滑剂和增韧剂 材料，将各原料烘干备用，使各原料含水率小于0.05％；

步骤2：按照重量份称量铝粉270-320份，PA-12尼龙材料130-170份， 偶联剂3-10份，分散剂10-20份，润滑剂5-10份，增韧剂20-30份；

步骤3：将步骤2称量的铝粉加入行星式球磨机，加入步骤2称重的偶联 剂继续混合10分钟，之后加入步骤2称重的分散剂、润滑剂继续混合10分钟， 最后加入步骤2称量的PA-12尼龙材料、增韧剂继续混合120分钟，温度保持 在25℃；

步骤4：将步骤3中得到的混合料用双螺杆挤出机造粒，双螺杆挤出机螺 杆直径为75mm，长径比45：1，挤出机温度依次设定为：一区145℃，二区150℃， 三区160℃，四区165℃，五区170℃，六区175℃，七区175℃，八区175℃， 九区175℃，机头温度180℃；

步骤5：将步骤4得到的粒子与PA-12尼龙材料按1：l的质量比混合，用 双螺杆挤出机进行挤出加工成直径为1.75士0.05mm的细丝，双螺杆挤出机 螺杆直径15mm，长径比48：1，挤出温度依次设定为一区145℃，二区150℃， 三区160℃，四区165℃，五区170℃，六区175℃，七区175℃，八区175℃， 九区175℃，机头温度180℃；

步骤6:细丝经水冷，风干，绕盘。

进一步，作为优选，在步骤1中，铝粉的目数为800目。

进一步，作为优选，在步骤2中，按重量份称量铝粉300份，PA-12尼龙材 料150份，偶联剂5份，分散剂15份，润滑剂8份，增韧剂25份。

进一步，在步骤5中，采用单螺杆挤出机双螺杆挤出机进行挤出加工。

本发明的有益效果为：

1、本发明的3D打印金属PA-12复合材料，通过在PA-12尼龙材料中加入 金属材料铝粉，并加入偶联剂、分散剂、润滑剂和增韧剂进行合理配比，使3D 打印出来的物品具有金属质感，同时，有效的提高了材料的力学性能，降低了 材料的收缩率，减小打印时产生的翘曲。