[发明专利]一种聚乙烯组合物和应用以及激光烧结方法和三维制品

说明书

本发明涉及选择性激光烧结领域，公开了一种聚乙烯组合物和应用以及激光烧结方法和三维制品。其中，所述聚乙烯组合物中含有颗粒状的超高分子量聚乙烯和颗粒状的无机填料，所述超高分子量聚乙烯的黏均分子量为150万‑500万，所述超高分子量聚乙烯的粒径为20‑200μm；所述无机填料的粒径为2.6‑25μm。采用本发明提供的聚乙烯组合物进行选择性激光烧结制备得到的三维制品，表面较为光滑、质硬、耐磨损性强。

技术领域

本发明涉及选择性激光烧结领域，具体地，涉及一种聚乙烯组合物和应用以及激光烧结方法和三维制品。

背景技术

选择性激光烧结(Selective Laser Sintering，简称SLS)是目前应用广泛的快速成型技术之一，其以固体粉末为原料，采用分层-叠加原理直接从CAD模型制造三维实体，从理论上说，任何加热时粘度降低的粉末都可以作为SLS烧结材料，取材范围广是SLS工艺能够广泛应用于各领域的重要因素之一。用该方法以恒定顺序对新施加的层进行重复照射可实现三维产品的简便且快速的制造。

另外，SLS的制品无需经过注塑成型，即可获得强度高、韧性好的成型零件，可直接用于对模型进行强度、性能的检验，验证产品设计结构的合理性、制造工艺的可行性、造型的美观性，能够及时修改、完善产品设计，以满足市场的需要，从而大大缩短新产品的开发周期，降低研制成本，使企业具备更强的竞争能力。

用于由粉状聚合物制备模塑品的激光烧结方法详细描述于已授权的专利200410030462.4和200480032696.0中。聚合物可以用于SLS中，但是需要注意的是，用于SLS加工的材料的前提是该材料为细粉末。

在实践中，常用于通过激光烧结法制备模塑品的具体材料为尼龙-12粉末(PA-12)及聚苯乙烯粉末(PS)。这两种材料在实际应用中存在一些问题。例如尼龙-12粉末及聚苯乙烯粉末的强度和刚性较低，通过SLS技术所成型产品不能满足某些成型件机械性能测试要求或者不能满足直接作为最终产品使用的性能需求。

发明内容

本发明提供了一种新的聚乙烯组合物和应用以及选择性激光烧结的方法和三维制品。

超高分子量聚乙烯有非常多的优点，例如具有优异的强韧结合性及耐磨性。目前并没有关于超高分子量聚乙烯用于选择性激光烧结工艺的报道。这可能是由于其分子量太高导致粘度太大，不利于选择性激光烧结工艺中的铺粉。此外，用于其他领域的超高分子量聚乙烯粉末颗粒的形状及粒径分布不够均匀、粉末耐热性能差等缺陷也限制了其作为激光烧结工艺的原料。现有超高分子量聚乙烯粉末材料对烧结工艺要求严格，不同的烧结工艺会影响SLS三维制品的质量。而本发明的发明人经过深入研究后发现，当将黏均分子量为150万-500万且粒径为20-200μm的超高分子量聚乙烯与粒径为2.6-25μm的无机填料配合使用时，所得的聚乙烯组合物具有很好的流动性、耐热性和耐磨损性，将其通过选择性激光烧结能够制备得到表面较为光滑、质硬、耐磨性强的三维制品。本发明的发明人基于上述发现，完成了本发明。

具体地，第一方面，本发明提供了一种聚乙烯组合物，该聚乙烯组合物中含有颗粒状的超高分子量聚乙烯和颗粒状的无机填料，所述超高分子量聚乙烯的黏均分子量为150万-500万，所述超高分子量聚乙烯的粒径为20-200μm；所述无机填料的粒径为2.6-25μm。

第二方面，本发明还提供了上述聚乙烯组合物在选择性激光烧结中的应用。

第三方面，本发明还提供了一种选择性激光烧结的方法，该方法包括利用激光对粉末材料进行选择性烧结，其中，所述粉末材料为上述聚乙烯组合物。

第四方面，本发明还提供了由上述方法得到的三维制品。