[发明专利]一种尼龙-聚甲基丙烯酸甲酯合金微球及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种尼龙‑聚甲基丙烯酸甲酯合金微球，所述合金微球包括尼龙微球和聚甲基丙烯酸甲酯；所述合金微球中尼龙微球的含量为30～90wt％，聚甲基丙烯酸甲酯的含量为10～70wt％；所述合金微球以尼龙微球为骨架，其中尼龙微球内部为通孔结构，所述聚甲基丙烯酸甲酯均匀分散于含孔尼龙微球的孔隙内、表面或二者均有；所述合金微球为球形或近球形颗粒，粒径为1～100μm。本发明提出的合金微球中，含孔尼龙微球中大量的酰胺键以及羧基和氨基与聚甲基丙烯酸甲酯中的酯基易形成氢键，两种组分相互交联呈互穿网络结构，无需相容剂，具有很好的相容性。

技术领域

本发明涉及高分子材料技术领域。更具体地，涉及一种尼龙-聚甲基丙烯酸甲酯合金微球及其制备方法和应用。

背景技术

聚酰胺(PA)，俗称尼龙，是五大工程塑料之一，属于工程塑料中产量最大、用途最广的品种，具有力学强度高，耐磨和自润滑性好，冲击韧性好，在汽车、机械、电子、建筑、军工、航空航天等领域具有广泛的应用。随着时代进步需要，快速制造技术逐步映入眼帘，有望替代传统加工技术，而3D打印技术作为新一代快速制造技术，被喻为第三次工业革命的标志。尼龙因其优异的化学稳定性和优良的机械性能，被用做3D打印技术-选择性激光烧结技术(SLS)的主要高分子耗材。目前，市场上的商用尼龙粉末多采用高温高压法制得，如EOS公司的PA2200、PA3200GF，华曙高科的3250MF、FS3400GF、PA3200等等，这些粉末用以激光烧结的成形件性能确实良好，但仍有一些缺点：如烧结过程中会因为融化的颗粒与未融化的颗粒造成的边界影响引起成形件表面粗糙；另外，聚酰胺粉末在激光熔化冷却结晶会发生一定的收缩性，会影响制件的尺寸稳定性。

聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)是一种透明高分子材料，具有优异的光学性能和表面性能以及良好的尺寸稳定性，其良好的着色性还可创造出亮丽的外观，制件光泽度好，手感细腻；然而PMMA表面硬度小，耐磨性差等缺点限制了其更为广泛的应用。因此现有技术取长补短，将PMMA与尼龙的优势相结合制备出具备两者优势性能的共混物，主要采用物理共混的方式，在高速机械混炼机中将干燥PA粉末与PMMA材料进行混合，得到PMMA/PA12复合粉末，复合粉末烧结得到的模制品相比纯粉末具有更好的光滑表面以及更好的尺寸稳定性，但是这种方式得到的复合粉末两相结合性不好，分散不均匀，力学性能较低。

本发明提出了一种尼龙-聚甲基丙烯酸甲酯合金微球，采用原位聚合的方式，利用聚酰胺中大量的酰胺键与PMMA中的酯基之间的分子间氢键作用，使丙烯酸类单体MMA选择性在含孔尼龙微球内部和表面原位聚合，得到尺寸稳定性、表面光滑度和力学性能更好的PA/PMMA合金粉末。

发明内容

本发明的一个目的在于提供一种尼龙-聚甲基丙烯酸甲酯合金微球。该合金微球中，PMMA均匀分散在含孔尼龙微球的孔隙和/或表面，PA中大量的酰胺键以及羧基和氨基与PMMA中的酯基易形成氢键，两种组分相互交联呈互穿网络结构，无需相容剂，具有很好的相容性。

本发明的另一个目的在于提供一种尼龙-聚甲基丙烯酸甲酯合金微球的制备方法。由本发明提出的制备方法得到的合金微球组成的粉末与物理共混方式得到的复合粉末有明显不同，兼具PA和PMMA的优势，相对单一组分的PA与PMMA，合金微球具有更好的力学性能，一定的光透性，吸水率有所下降。

本发明的第三个目的在于提供一种尼龙-聚甲基丙烯酸甲酯合金微球的应用。

为达到上述第一个目的，本发明采用下述技术方案：

一种尼龙-聚甲基丙烯酸甲酯合金微球，所述合金微球包括尼龙微球和聚甲基丙烯酸甲酯；所述合金微球中，尼龙微球的含量为30～90wt％，聚甲基丙烯酸甲酯的含量为10～70wt％。