[发明专利]一种用于选择性激光烧结3D打印的压电聚氨酯粉体材料

说明书

本发明涉及3D打印材料领域，尤其涉及了一种用于选择性激光烧结3D打印的压电聚氨酯粉体材料。本发明的压电聚氨酯粉体材料适用于选择性激光烧结3D打印，烧结工艺性好，烧结制品致密性好，强度高，压电性能好，强度可达12MPa，伸长率可达400%，压电常数可达35‑40pC/N。

技术领域

本发明涉及3D打印材料领域，尤其涉及了一种用于选择性激光烧结3D打印的压电聚氨酯粉体材料。

背景技术

3D打印（即增材制造）技术是一种以数字模型文件为基础，通过增加材料逐层制造的方式来构建实体的快速成型的先进制造技术。近20年来，3D打印技术作为新兴的快速成型技术，发展十分迅速，在工业制造、航空航天、国防军工、生物医学能源等国民经济和高科技领域有十分中国要的应用。其类型包括熔融沉积技术、选择性激光烧结技术、光固化成型技术和分层实体制造技术。

选择性激光烧结技术是3D打印最重要的加工技术之一，C.R.Dechard等在专利US4863538中首次提出选择性激光烧结思想并于1989年成功研制出激光烧结工艺。简单的说，激光束在计算机控制下根据分层截面信息进行有选择地烧结，一层完成后再进行下一层烧结，全部烧结完后去掉多余的粉末，则即可得到烧结好的零件。选择性激光烧结技术具有诸多优点，如粉末选材广泛、适用性广、制造工艺比较简单、成形精度高、无需支撑结构、可直接烧结零件，因此在现代制造业中受到越来越广泛的重视。在可用于激光烧结的材料中，聚合物材料因其优异的性能备受关注，但可用于选择性激光烧结过程的聚合物却很有限，目前市场上还是以尼龙为主。

聚氨酯弹性体是一种性能介于橡胶和塑料中间的高分子材料，其硬度范围广，并且具有高强度、高弹性、高耐磨性和高屈挠性等优良的机械性能，同时又具有耐油、耐溶剂和耐一般化学品的性能，所以被广泛应用于汽车机械壳体、管材部件和服装鞋类等领域。开发适用于选择性激光烧结的功能性聚氨酯弹性，比如压电聚氨酯弹性体材料，可以开拓在3D打印技术在压电传感器、智能穿戴、柔性电极等方面的应用。

发明内容

本发明提供了一种用于选择性激光烧结3D打印的压电聚氨酯粉体材料，其特点是该聚氨酯粉体材料由热塑性聚氨酯、压电陶瓷、填料和其他助剂组成，适用于选择性激光烧结3D打印，烧结工艺性好，烧结制品致密性好，强度高，压电性能好。

本发明的第一个方面，提供了：

一种用于选择性激光烧结3D打印的压电聚氨酯粉体材料，包括按照重量份计的如下组分：聚氨酯100份、压电陶瓷10-30份、助流剂0.1-0.3份、润滑剂1-3份、无机填料1-3份。

在一个实施方式中，所述的聚氨酯弹性体熔点不大于170℃。

在一个实施方式中，所述的聚氨酯弹性体的制备方法包括如下步骤：

按重量份计，将聚醚二元醇30-45份真空脱水之后，再加入2-羟基丁酸6-8份和甲基二异氰酸酯40-50份，升温进行预聚反应，再加入有机溶剂进行加热搅拌，再加入第1步得到的氨基改性有机硅4-6份，继续保温反应，然后加入三乙胺进行中和后，再加入去离子水200-400份，高速搅拌乳化，减压蒸馏除去有机溶剂，再将剩余的乳液喷雾干燥后，得到聚氨酯弹性体粉末。

在一个实施方式中，聚醚二元醇可以是N204、N210、N220、N240或者N260。

在一个实施方式中，预聚反应的条件是85-95℃下反应1-3h；有机溶剂是丙酮，加热搅拌的时间是1-3h，继续保温反应的时间是1-3h。

在一个实施方式中，加入有机溶剂进行加热搅拌后，还需要加入氨基改性有机硅。