[发明专利]一种基于反相悬浮聚合法制备用于选择性激光烧结尼龙粉末的方法

说明书

本发明公开了一种基于反相悬浮聚合法制备用于选择性激光烧结尼龙粉末的方法，将质量份比为30～80∶10～50∶0.1～5∶0.05～2的油溶性介质、单体、分散剂、水混合制得油包水型悬浮液；所述的油包水型悬浮液采用水解开环聚合机理，在230～275℃的温度下依次经过高压聚合反应、常压鼓泡反应和负压聚合反应；随后再将聚合产物进行后处理制得所述的尼龙粉末；所述的单体选自内酰胺；ω‑氨基羧酸；ω‑氨基羧酰胺；二胺类、二羧酸类、二羧酸类/二胺盐类的等摩尔混合物；ω‑氨基羧酸盐中的至少一种。本发明制备的粉末材料相对粘度在1.8～3.2之间，形貌均匀，粒径分布窄，表面光洁无孔洞，具有极好的分散性和流动性，适用于选择性激光烧结材料的成型。

技术领域

本发明涉及一种用于选择性激光烧结(SLS)的尼龙粉末的制备方法，特别是涉及一种采用反相悬浮聚合法制备尼龙粉末的方法。

背景技术

选择性激光烧结(SLS)是目前3D打印-增材制造应用最广泛的快速成型技术之一，它采用分层制造的思想，以固体粉末为原料，直接成型三维实体零件。其独特的制造方法颠覆了目前的制造产业，成为了全球最受关注的新兴技术之一，被誉为“具有工业革命意义的制造技术”，并广泛应用于工业造型、机械制造、模具制造、航空航天、军事、建筑、家电、生物医学、艺术设计、雕刻、等领域。尼龙是重要的通用工程塑料品种，具有良好的综合性能，密度低，容易成型，设计自由度大，隔热绝缘，拉伸强度高、冲击性能优而且热变形温度高、耐热、摩擦系数低，耐磨损、自润滑、耐油、耐化学性能优异等，是3D打印选择性激光烧结的重要原材料。

目前，用于3D打印的尼龙粉末制备方法主要是溶剂沉淀法和冷却降温法，前者将尼龙溶解于良溶剂中，在分散剂和机械搅拌的作用下加入尼龙的不良溶剂使尼龙析出，然后通过后处理而得到尼龙粉末材料；后者是将尼龙在合适的温度和压力下溶解于一定的溶剂中，通过在搅拌作用下降温降压使尼龙重结晶析出，经过后处理而得到尼龙粉末材料。

例如公开号为CN104191615A的中国专利文献公开的尼龙覆膜高分子聚合物粉末材料的制备方法，首先在密闭容器中将尼龙树脂、乙醇溶剂、高分子聚合物粉末及抗氧化剂的混合物加热，使尼龙溶解于溶剂中，然后逐渐冷却，使尼龙树脂以高分子聚合物颗粒为核，逐渐结晶包覆在高分子聚合物颗粒表面，经真空干燥、球磨，筛分选择一定粒径分布的粉末即为尼龙覆膜高分子聚合物粉末材料。

除此之外，文献中还涉及一种阴离子聚合的方法制备尼龙颗粒，该方法制备的尼龙粉末具有较高的分子量，相对粘度在4.0以上，分子量在3.5万以上，较大的粘度造成熔体流动性差，采用选择性激光烧结成型的方法制备的制件粗糙度高，力学性能差，无法满足选择性烧结成型对性能的需求；另一方面，采用阴离子聚合通过调节活化剂和引发剂用量降低粒子的相对粘度后，导致材料的力学性能成倍数下降，达不到制品对材料性能的要求。

无论是溶剂沉淀法或者冷却降温法，或者采用阴离子聚合的方法，其性能在SLS成型方面都存在者很多的缺陷，如粉末材料分散性差，粒径分布不均匀，流动性差，松装密度低，粒子呈多孔的结构，烧结的制件容易发生翘曲变形，表面粗糙度高等问题，难以满足实际的需求。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的缺陷，提供一种尼龙粉末的制备方法，该方法工艺简单，易于实施，制备的粉末材料能够满足SLS成形的需求，烧结出性能优良的制品。

本发明的技术方案为：

一种基于反相悬浮聚合法制备用于选择性激光烧结尼龙粉末的方法，将质量份比为30～80∶10～50∶0.1～5∶0.05～2的油溶性介质、单体、分散剂、水混合制得油包水型悬浮液；所述的油包水型悬浮液再在230～275℃的温度下依次经过高压聚合反应、常压鼓泡反应和负压聚合反应；随后再将聚合产物进行后处理制得所述的尼龙粉末；

所述的单体选自内酰胺；ω-氨基羧酸；ω-氨基羧酰胺；二胺类、二羧酸类、二羧酸类/二胺盐类的等摩尔混合物；ω-氨基羧酸盐中的至少一种。