[发明专利]用于选择性激光烧结的改性尼龙复合材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于增材制造技术领域，具体涉及一种用于选择性激光烧结的改性尼龙复合材料及其制备方法。

背景技术

3D打印技术是增材制造技术的通称，是一项具有数字化制造、高度柔性和适应性、直接CAD模型驱动、快速、材料类型丰富多样等鲜明特点的先进制造技术，其可将原型的几何形状、结构和所选材料的组合信息建立数据化描述模型，之后把这些信息输出到计算机控制的机电集成制造系统进行逐点、逐线、逐面的三维堆砌成型生产三维实体。相对于传统的减材制造加工技术，增材制造技术无需原胚和模具就能直接通过计算机模型数据，通过逐层叠加的方法生产任何所需的实体件，能够有效的简化产品的制造程序、缩短产品的研制周期，提高效率并降低成本。3D打印技术已广泛应用于航空航天、汽车制造、模具制造、生物工程及医疗、建筑、艺术制造等诸多领域。选择性激光烧结技术（SLS）是目前市场上常见的一种3D打印方法，此方法能够制造出高精度的制造件，已被很多领域广泛应用。

目前市场上常见的用于选择性激光烧结耗材的多为尼龙材料，尼龙材料作为当今第一大工程塑料，大多数品种为结晶型聚合物，大分子链中含有酰胺键，能形成氢键，其具有强韧、耐磨、耐冲击、耐疲劳、耐腐蚀等优异的特性，特别是耐磨性和自润滑性能优良，摩擦系数小，因而尼龙在与其他工程塑料的激烈竞争中稳步迅速增长，广泛应用于汽车家用电器及运动器材等零部件的制造。但是尼龙材料在选择性激光烧结过程中不可避免的会产生体积收缩，从而使得烧结件尺寸发生变化，即大大限制其应用。

为了解决这一技术问题，目前，采用在尼龙聚合物粉末中共混并加入纤维填充，该方式虽然能够提高烧结件的尺寸精度和铺粉方向的强度，但由于纤维在选择性激光烧结铺粉过程中会产生取向，从而导致尼龙复合材料在水平面上的性能出现差异，使得沿着纤维长轴的方向力学机械性能大大高于垂直于纤维长轴方向的性能，从而使得烧结件的整体性能不均一。

发明内容

针对现有技术存在的上述技术问题，本发明提供了一种粉末流动性良好、烧结工艺稳定，且各向力学性能优异，更均匀的用于选择性激光烧结的改性尼龙复合材料及其制备方法，从而改善了纤维复合材料的铺粉取向技术问题。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种用于选择性激光烧结的改性尼龙复合材料，包括以下重量比的组份：

尼龙粉末50-95份；

抗氧剂0.1-1份；

粉末流动助剂0.1-1份；

四针状氧化锌晶须5-50份；

其中，四针状氧化锌晶须的针状体长度不小于50μm。

作为本发明的进一步优选方案，所述尼龙粉末为PA6、PA66、PA11、PA12、PA 46、PA 610、PA 612、PA1010、PA1012、PA1212中的一种或多种。

作为本发明的进一步优选方案，所述四针状氧化锌晶须的针状体长度为50-200μm，针状体根部直径为0.5-20μm。

作为本发明的进一步优选方案，所述抗氧剂为受阻酚类抗氧剂、亚磷酸酯类抗氧剂中的一种或多种。

作为本发明的进一步优选方案，所述受阻酚类抗氧剂为2，6-三级丁基-4-甲基苯酚、双（3.5-三级丁基-4-羟基苯基）硫醚、四（β-（3.5-三级丁基-4-羟基苯基）丙酸）季戊四醇中的一种或多种。

作为本发明的进一步优选方案，所述尼龙粉末的粒径为60μm-270μm。

作为本发明的进一步优选方案，所述粉末流动助剂为气相二氧化硅 、纳米碳化硅、纳米氧化铝、纳米氧化钙、纳米二氧化钛、纳米碳酸钙中的一种或多种。

本发明还提供了一种用于选择性激光烧结的改性尼龙复合材料的制备方法，包括：

将上述任一项所述的用于选择性激光烧结的改性尼龙复合材料包括的各组分混合搅拌均匀，并进行烘干后得到用于选择性激光烧结的改性尼龙复合材料。

作为本发明的进一步优选方案，所述混合搅拌的转速为500-2000r/min，混合搅拌时间为1-60min。

作为本发明的进一步优选方案，所述烘干的温度为100℃以下，且烘干的时间为1-48h。

本发明的用于选择性激光烧结的改性尼龙复合材料及其制备方法具有以下有益效果：