[发明专利]一种聚酰亚胺自润滑墨水及其制备方法和在直书写3D打印中的应用

说明书

本发明提供了一种聚酰亚胺自润滑墨水及其制备方法和在直书写3D打印中的应用，涉及增材制造技术与高温自润滑材料领域。本发明提供的聚酰亚胺自润滑墨水包括以下质量份数的组分：聚酰胺酸20～70份；有机溶剂30～60份；增稠剂1～10份；自润滑剂1～20份。本发明提供的聚酰亚胺自润滑墨水可有效应用于直书写3D打印中，且获得的打印成型器件具有较低的摩擦系数及磨损率、优异的热稳定性、高精度、良好的尺寸稳定性、耐腐蚀和高机械强度的优异性能，并可实现自润滑器件的可设计性和可定制性及复杂性。本发明还提供了所述聚酰亚胺自润滑墨水的制备方法，过程简单、成本低、能耗少。

技术领域

本发明涉及增材制造技术与高温自润滑材料领域，特别涉及一种聚酰亚胺自润滑墨水及其制备方法和在3D打印中的应用。

背景技术

3D打印也叫增材制造，是以数字模型文件为基础，结合计算机辅助设计，通过层层堆积的方式打印三维结构的技术。相比于传统的减材制造，3D打印技术不需要传统的刀具、夹具、模具和机床，工艺简单，成本低，简化了生产流程，可以实现设计制造一体化，通过计算机辅助设计直接将设计转化为模型，具有很高的生产效率，而且3D打印技术遵从加法原则，不同于传统成型技术，对材料利用率非常高。直书写3D打印技术作为众多3D打印技术的一种，基于高粘度浆料的流变特性和材料的物理化学特性，通过计算机与挤出一体化精确控制直接打印三维复杂结构，其对材料的要求和使用较为广泛，且具有自主设计和定制一体化构筑三维复杂结构的优点。可挤出浆料的发展和使用特性与直书写成型技术的发展息息相关，因此研究和发展具有实用特性、功能性、高强度的挤出浆料有助于直书写3D打印技术的进一步应用。

聚酰亚胺作为一种特种工程材料，已广泛应用在航空、航天、微电子、纳米、液晶、分离膜、激光等领域。聚酰亚胺自身具有优异的摩擦学性能并能用作固体自润滑材料，受到国内外的重视。为了增加其进一步的应用和发展，聚酰亚胺与固体自润滑剂的复合聚酰亚胺自润滑材料一直很受关注，并取得了一定的进步和发展。宋等发展了一种聚酰亚胺轴承保持器材料的制备方法(CN107418205A)，其利用纳米二氧化钛、碳纳米管及氮化钛等与聚酰亚胺复合制备耐磨聚酰亚胺保持器。齐等公开了一种聚四氟乙烯、纳米二氧化硅复合聚酰亚胺自润滑材料的制备方法，其聚四氟乙烯和纳米二氧化硅发挥固体自润滑剂作用(CN106957503A)。但是，这些聚酰亚胺自润滑材料均是应用在传统模压法制造中，而在增材制造领域的应用和研究还未出现。

发明内容

有鉴于此，本发明目的在于提供一种聚酰亚胺自润滑墨水及其制备方法和在直书写3D打印中的应用。本发明提供的聚酰亚胺自润滑墨水可有效应用于直书写3D打印中，且获得的成型器件具有较低的摩擦系数及磨损率、优异的热稳定性、高精度、良好的尺寸稳定性、耐腐蚀和高机械强度的优异性能。

为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

本发明提供了一种聚酰亚胺自润滑墨水，包括以下质量份数的组分：

所述聚酰胺酸的数均分子量为5000～500000；所述聚酰亚胺自润滑墨水的粘度为10²～10⁵Pa.s。

优选地，所述聚酰胺酸的数均分子量为10000～100000。

优选地，所述有机溶剂包括四氢呋喃、乙酸乙酯、环丁砜、吡咯烷酮、卤代甲烷、酮类有机溶剂和酰胺类有机溶剂中的一种或多种。

优选地，所述增稠剂包括二氧化硅、二氧化钛、三氧化二铝、氧化锆、纤维素、碳纤维、海藻酸钠和磷酸铝中的一种或多种。

优选地，所述自润滑剂包括聚四氟乙烯、碳酸钙晶须、尼龙、石墨烯、碳纳米管、氮化硼、二氧化硅、氮化硅和二硫化钼中的一种或多种。

优选地，所述聚酰亚胺自润滑墨水还包括辅料1～3份；所述辅料包括流平剂、除泡剂和抗氧剂中的一种或几种。