[发明专利]一种适用于熔融沉积的改性长链尼龙丝材及其制备方法

说明书

本发明属于增材制造相关技术领域，其公开了一种适用于熔融沉积的改性长链尼龙丝材的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：(1)采用溶剂沉淀法制备复合材料颗粒，所述复合材料颗粒的组分包括长链尼龙颗粒及无机纤维；(2)对所述复合材料颗粒进行拉丝，以得到改性长链尼龙丝材。本发明还涉及适用于熔融沉积的改性长链尼龙丝材。本发明通过在长链尼龙中加入适量的无机纤维等填料，不仅可以减低收缩率，还可以提高尺寸精度，同时还可提高机械强度、耐热性和耐腐蚀性。

技术领域

本发明属于增材制造相关技术领域，更具体地，涉及一种适用于熔融沉积的改性长链尼龙丝材及其制备方法。

背景技术

熔融沉积(Fused Deposition Modeling，FDM)是一种应用非常广泛的增材制造技术，该技术基于离散、堆积成形的思想，通过喷头加热丝状热塑性高分子材料使之熔融，并从喷嘴以一定速度挤出、堆积材料。计算机根据零件的三维切片模型控制喷头在空间上移动，首先使熔融的高分子有选择性的挤出到工作平台上成形单层，每层界面成型后，喷嘴上升一个单层高度，重新挤出材料堆积在前一层并熔接在一起，如此循环，直至完成整个实体造型。FDM用高分子及其复合材料主要为丝状材料，它需要满足粘度、收缩率、机械性能等一系列物化要求。目前，用于FDM成形的丝状耗材主要包括丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS)、尼龙、聚乳酸(PLA)、聚碳酸酯(PC)、聚醚醚酮(PEEK)等。

尼龙是一种半结晶性聚合物，具有很多优良特性，诸如良好的烧结性能及较低的熔融粘度，可成形致密度高、力学性能较好的功能零件，在汽车、电气设备、机械、纺织等方面得到了广泛应用。随着汽车的小型化、电子电气设备的高性能化、机械设备轻量化的进程加快，对尼龙的需求将更高更大。目前广泛使用的尼龙材料牌号众多、性能上也有很大的差异，最常用的尼龙牌号为尼龙6、尼龙66、尼龙11和尼龙12等，在这些树脂中，尼龙12等长链尼龙的熔融温度最低，吸水率和成形收缩率都较小，因此长链尼龙大量用作FDM材料。但是长链尼龙在强度、模量、热变形温度等方面的性能还有待进一步提高，因此有必要采用适当的方法改善性能。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种适用于熔融沉积的改性长链尼龙丝材及其制备方法，其基于现有长链尼龙的工作特点，针对长链尼龙丝材的制备方法进行了研究及设计。所述制备方法通过在长链尼龙中加入适量的无机纤维，不仅可以降低收缩率，还可以提高尺寸精度，同时还可提高制件的机械强度、耐热性和耐腐蚀性，采用溶剂沉淀法制备复合粉末可以使成分均匀，降低FDM成形过程中的缺陷，且最后经挤出机制成的用于FDM的直径约1.8毫米的单丝，制备得到的丝材具有更高的机械强度和力学性能、优良的耐热性和耐腐蚀性。

为实现上述目的，按照本发明的一方面，提供了一种适用于熔融沉积的改性长链尼龙丝材的制备方法，其包括以下步骤：

(1)采用溶剂沉淀法制备复合材料颗粒，所述复合材料颗粒的组分包括长链尼龙颗粒及无机纤维；

(2)对所述复合材料颗粒进行拉丝，以得到改性长链尼龙丝材。

进一步地，所述长链尼龙颗粒与所述无机纤维之间的质量比值为：1.5～9。

进一步地，步骤(1)包括以下子步骤：

(11)称取预定质量比的长链尼龙颗粒及无机纤维进行机械混合，以得到混合物；

(12)将所述混合物、抗氧化剂和乙醇溶液导入密闭反应釜中形成混合溶液，对所述反应釜进行抽真空，并充满惰性保护气体；

(13)搅拌所述混合液，同时对所述混合液进行加热并保温保压后，冷却至室温，以得到悬浮液；

(14)将所述悬浮液进行固-液分离，以回收溶剂及得到复合粉末聚集体，并将所述复合粉末聚集体进行干燥及过筛以得到复合粉末；