[发明专利]一种基于聚丙烯的复合材料及其制备方法和应用

说明书

本发明涉及一种用于3D打印的基于聚丙烯的复合材料、制备方法及其应用，通过聚丙烯和透明尼龙共混并配合以相容剂、成核剂和稳定剂而形成的复合材料，具有较高的安全性和综合性能，尤其具有高模量、高强度和优异的热稳定性和外观品质，特别适合作为3D打印的原料使用。

技术领域

本发明涉及石油化工领域。具体涉及一种用于3D打印的基于聚丙烯的复合材料及其制备方法和应用。

背景技术

3D打印(3D Pringting)技术又称快速成型技术、快速原型制造技术(RapidPrototyping Manufacturing,RPM)、增材制造技术，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。其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，集机械工程、CAD、逆向工程技术、分层制造技术、数控技术、材料科学、激光技术于一身，被称为“具有工业革命意义的制造技术”。包括熔融沉积成型(FDM)、选择性激光烧结(SLS)、立体光固化成型(SLA)等技术在内的多种3D打印技术大大拓展了材料成型的方法，特别是对于无法通过熔融加工成型的材料而言，3D打印成型是一种很好的解决方案。但是，3D打印技术由于价格昂贵，技术不成熟，早期并没有得到推广普及。经过20多年的发展，该技术已日渐娴熟、精确，且价格有所降低。

目前市场上最常见的3D打印材料有ABS和PLA两种。ABS力学性能好、韧性高，广泛应用于工业级3D打印，但是在打印时会有难闻的气体产生，不适合办公室等环境，并且不透明；PLA在打印熔融时无难闻的气味，可降解，但是耐热性差、力学性能差，尤其是易发生脆性断裂，极大的限制了打印物件的使用。

而聚丙烯(PP)具有密度小、强度高、耐热、绝缘性好、价格低廉以及优良的化学稳定性等优点，故成为目前研究和应用都十分广泛的通用塑料之一，在家电、汽车、塑料管材等领域饱受青睐。但存在抗冲击性能差、韧性差、成型收缩率大等缺点，在进行3D打印时产品容易收缩产生变形翘曲、产品偏脆，使其在3D打印的应用中受到了限制。

尼龙(PA)是发展最早、应用最广泛的热塑性工程塑料，具有高强度、耐高温、耐磨、耐冲击、耐腐蚀、耐疲劳、耐油、自润滑等优异性能，广泛用于汽车部件、电子电器、石油化工、航空航天等领域，是五大工程塑料中产量最大、用途最广、品种最多的高分子材料。纯PA的力学性能较好，但是同时纯PA的拉伸强度(注塑)最高在60MPa，通过3D打印后勉强成型的产品，其拉伸强度仅有20MPa左右，不能满足3D打印的实际需要。

发明内容

鉴于上述现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种基于聚丙烯的复合材料及其制备方法和应用，通过聚丙烯和透明尼龙共混形成复合材料，并配合以相容剂、成核剂和稳定剂，使制得的复合材料兼具聚丙烯和透明尼龙的优异性能，并且安全性高，尤其具有高模量、高强度和优异的热稳定性及外观品质，特别适合作为3D打印的原料使用。

本发明的一个实施方式在于提供一种基于聚丙烯的复合材料，其原料包括：聚丙烯、透明尼龙、相容剂、成核剂和稳定剂。

透明尼龙是无定形聚酰胺，化学名称为：聚对苯二甲酰三甲基己二胺。它保持了尼龙原有的强韧性，并以在脂肪族尼龙分子链中加入具有共聚和立体障碍的成分来抑制尼龙的结晶，从而产生非结晶和难结晶的结构，使其相对于普通脂肪族尼龙具有更高的硬度、模量以及较低的吸湿性。据研究，透明尼龙的力学性能、电性能、机械强度和刚性与PC和聚砜几乎属于同一水平。此外，透明尼龙对可见光的透过率达85％～90％，因而可大大提高制品的透明度。发明人经研究发现，通过聚丙烯与透明尼龙共混，能够改变聚丙烯的结晶性能，降低材料的收缩率，并提高聚丙烯的拉伸性能、弯曲性能，改善制品尺寸的稳定性及加工性能。

在本发明的一个优选的实施方式中，所述透明尼龙选自PA6T(尼龙6T)、PA9T(尼龙9T)、PA MXD6(特殊尼龙)和PPA(聚苯二酰胺)中的至少一种。