[发明专利]一种组合树脂3D打印线材及其制备方法

说明书

本发明公开了一种组合树脂3D打印线材及其制备方法，涉及3D打印材料技术领域，解决了现有技术中3D打印线材耐热性能不佳、辐射性能不佳和成本高的问题。该组合树脂3D打印线材是以具有混合硫醚二酐结构的聚硫醚酰亚胺树脂和低熔融粘度的聚醚醚酮树脂为原料制得的，其中，聚硫醚酰亚胺树脂和聚醚醚酮树脂的质量百分数之比为20％～50％∶50％～80％，聚硫醚酰亚胺树脂和聚醚醚酮树脂的质量百分数之和为100％。该组合树脂3D打印线材，相比于现有技术的聚硫醚酰亚胺3D打印树脂和聚醚醚酮3D打印树脂具有更低的成本优势，并且其在高温下具有更大的弯曲强度，同时比聚硫醚酰亚胺树脂具有更低的熔融粘度，更大的无缺口冲击强度、更大的断裂伸长率、更好的耐磨性和耐溶剂性。

技术领域

本发明涉及3D打印材料技术领域，尤其涉及一种组合树脂3D打印线材及其制备方法。

背景技术

近年来，3D打印技术逐渐成为工业领域实现低成本精密制造的一个新途径，从模型到大规模的定制，从复杂零件的生产到大型部件的制造，3D打印在工业制造、航空航天、国防以及医疗保健领域的应用越来越广。

目前，在所有3D打印材料中，塑料仍然占据主导地位，3D打印塑料线材的销售量占到了总量的40％，同时被看作是今后几年中发展最快的材料。常用的3D打印高分子材料有聚酰胺、聚酯、聚碳酸酯、聚乙烯、聚丙烯和ABS等普通工程塑料。这些材料难以满足在高温、辐射环境的长期稳定使用要求。因此，需要开发耐热性能和耐辐射性能更优异的特种高分子3D打印材料。

目前，耐高温的3D打印高分子材料主要有聚酰亚胺、聚醚醚酮等，成型方式主要有树脂粉末激光烧结、树脂微粉胶黏剂粘结、树脂光固化、树脂油墨打印、树脂熔融打印等。上述成型方法中，树脂微粉胶黏剂粘结、树脂光固化及树脂油墨打印成型工艺制造的3D制品耐热性都达不到树脂本身的耐热性能；树脂粉末激光烧结成型工艺耐热性较高，但树脂微粉制备和激光烧结成本较高，导致工艺成本高，而且微粉间粘结强度的均匀性控制不好，会导致制品的力学性能受到较大影响。相对来说，树脂熔融打印成型工艺能保持树脂材料本身的耐热性能和力学性能。随着各种高温熔融3D打印设备研发的成功，树脂熔融打印成型工艺将呈现出更大的优势。

能满足熔融打印的耐高温树脂都要求具有较好的熔融流动性，然而，耐高温又有较好熔融流动性的树脂往往都具有较高的成本，因此开发低成本且耐高温的3D熔融打印树脂线材很有意义和价值。

但目前公开的此类树脂材料较少。从各种工程塑料的性能特点分析，聚醚醚酮(PEEK)和热塑性聚酰亚胺(TPI)比较适宜制备耐高温3D打印线材。聚醚醚酮(PEEK)是一种性能优异的耐热高分子材料，具有耐高温性、自润滑性、化学稳定性、耐辐射和电气性能，并且具有较低的熔融粘度，适宜制作3D打印线材。申请公开号为CN108395672A的专利公开了一种芳纶纤维增强聚醚醚酮的3D打印技术，但PEEK的玻璃化转变温度(Tg)较低，只有143℃，超过Tg温度后，力学强度大幅度下降，特别是弯曲强度。TPI品种繁多，性能差异较大，但大多数TPI的Tg都要比PEEK高很多，因此具有更好的高温力学性能，一些具有较低熔融粘度的TPI比较适合制备3D打印线材，但这类TPI往往成本都较高，甚至远高于PEEK。申请公布号为CN103980489A公布了一种用于3D打印的TPI，其采用了含萘双醚二胺和含双酰胺结构的二酐，这两种单体的制备成本都较高。申请公布号为CN106167547A公布了一种可用于3D打印的低熔体粘度易熔融加工的结晶性共聚聚酰亚胺树脂，其分子结构中用到了价格比较昂贵的双醚二酐和脂环二酐，导致TPI成本较高。

如果能将PEEK与合适TPI共混形成一种树脂组合物，使其优势互补，体现出更好的综合性能，将具有较大的市场前景。

发明内容

本发明的其中一个目的是提出一种组合树脂3D打印线材，解决了现有技术中3D打印线材耐热性能不佳、辐射性能不佳和成本高的问题。本发明优选技术方案所能产生的诸多技术效果详见下文阐述。

为实现上述目的，本发明提供了以下技术方案：