[发明专利]一种用于SLS的硅橡胶粉体及其制备方法和应用

说明书

技术领域

本发明涉及3D打印材料技术领域，具体涉及一种用于SLS的硅橡胶粉体及其制备方法和应用。

背景技术

3D打印技术是近些年兴起的一种新型加工成型技术，它以电脑三维设计模型为基础，将其切分成无数个剖面，在垂直方向上逐层打印堆积成三维实体。按加工原理和原材料形式的不同，目前的3D打印技术主要分为有熔融沉积技术、选择性激光烧结技术、分层实体制造技术和光固化成型技术。

选择性激光烧结技术(Selective laser sintering,SLS)是运用最为广泛的3D打印技术之一。其首先由美国C.R.Dechard等在专利US4863538提出，并于1989年成功研制出选择性激光烧结工艺设备。激光烧结为粉末材料为原料，通过计算机控制程序激光对粉体材料进行选择性逐层烧结，烧结完成后清除多余粉末即可得到3D打印制品。选择性激光烧结的材料来源广泛，金属、陶瓷和聚合物材料都可以用于此加工过程，其中聚合物材料因其优异的性能备受关注。由于目前材料制备技术的限制，目前应用于选择性激光烧结技术的聚合物材料主要是尼龙-12，其他聚合物材料，如聚碳酸酯、聚苯乙烯和聚醚醚酮等运用较少。这些材料价格相对传统加工工艺所需材料成本要高得多，同时这些材料通过选择性激光烧结工艺得到的制品通常有较大刚性，这严重研制了选择性激光烧结技术的应用领域。因此开发出一种适用于SLS的新的材料，尤其是柔性材料具有非常大的意义。

硅橡胶是一类以重复Si-O键为主链，硅原子上直接连接有机基团的的半无机、半有机结构高分子化合物，它兼具有无机和有机聚合物的特性，例如耐高低温、耐气候老化、电气绝缘、耐臭氧、疏水、气体透过性好且无毒、生物惰性等。被广泛应用于电子电气、建筑、汽车、纺织、医疗等领域。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种用于SLS的硅橡胶粉体及其制备方法和应用，本发明的硅橡胶粉体SLS打印制件有较高精度，力学性能良好，且具有较好的柔性，使SLS技术在打印人工皮肤、柔性电子器件、鞋底等方面得到应用，而且本发明制备工艺简单，成本相对较低。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

一种用于SLS的硅橡胶粉体，包括以下原料以物质的量份数计：

进一步地，所述交联剂为六亚甲基二异氰酸酯三聚体、甲苯二异氰酸酯三聚体、二苯基甲烷二异氰酸酯三聚体中的任一种。

进一步地，所述氨基或羟基封端的聚二甲基硅氧烷的分子量为900～30000。

进一步地，所述异氰酸根封端的聚酯或聚醚为聚己二酸乙二醇酯、聚己二酸乙二醇丙二醇酯、聚己二酸乙二醇丁二醇酯、聚ε-己内酯二醇中的任一种。

进一步地，所述小分子二元醇为2,2-二(4-羟基苯基)丙烷(双酚A)、4,4'-二羟基二苯砜(双酚S)、四氯双酚A、四溴双酚A、双酚F、联苯二酚、含Diels-Alder键二元醇中的任一种。

进一步地，所述有机溶剂为四氢呋喃、N,N-二甲基甲酰胺、1,4-二氧六环中的任一种。

进一步地，所述防老剂为N,N'-二苯基对苯二胺、9,9-二甲基吖啶、1-甲基-3,3'-二苯脲、N-苯基-N`-异丙基-对苯二胺、4,4一双(2,2-二甲基苄基)二苯胺中的任一种；所述热稳定剂为硬脂酸锌、硬脂酸钡、硬脂酸铅、钙盐、锌盐、铜盐、磷酸盐、硫醇甲基锡中的至少这一种；所述流动助剂为纳米氧化镁、纳米钛酸钡、滑石粉、高岭土、纳米钛白粉、纳米二氧化硅、纳米氧化铝中的至少一种。

一种制备如上述硅橡胶粉体的方法，包括以下步骤：

S1.将10～20份交联剂、20～40份氨基或羟基封端的聚二甲基硅氧烷、0～10份二异氰酸酯、0～15份异氰酸根封端的聚酯或聚醚、25～40份小分子二元醇溶解在有机溶剂中，加入1～2滴二月桂酸二丁基锡(DBTL)催化剂，室温搅拌反应4小时；反应结束后，将预聚物倒入聚四氟乙烯模具中，固化24～96小时，后从模具中取出得到氨基甲酸酯键的硅橡胶；

S2.将100份硅橡胶、0.1～0.5份防老剂、0.1～0.5份热稳定剂通过挤出机混合均匀，造粒并通过机械研磨法或低温冷冻粉碎法制备成粉末，加入0.1～0.5份流动助剂混合均匀，筛分得到平均粒径为10～150um的粉体。