[发明专利]一种选择性激光烧结3D打印用高分子复合材料及其制备方法与应用

说明书

本发明公开了一种选择性激光烧结3D打印用高分子复合材料及其制备方法与应用，包括如下重量份的制备原料：高分子材料100份、低粘度填料3～8份、无机填料5～10份、光吸收剂0.1～2份、抗氧剂0.05～0.15份和偶联剂0.2～1份；其中，所述低粘度填料的相对黏度在2.3以下且为齐聚物或多聚物中的至少一种，所述无机填料表面包覆有淀粉。本发明方案能够有效提升打印后部件间的层间键合力，制得的烧结件具有良好的性能。

技术领域

本发明涉及材料技术领域，具体涉及一种选择性激光烧结3D打印用高分子复合材料及其制备方法与应用。

背景技术

选择性激光烧结(Selective Laser Sintering，SLS)是指采用红外激光作为热源来烧结粉末材料，以逐层添加方式形成三维零件的一种快速成型方法，其可快速且准确制造出具有复杂结构和形状零件。SLS技术的成型原理是：在开始加工前，需要将充有氮气的工作室升温，并保持在粉末的熔点以下，成型时，送料桶上升，铺粉筒移动，先在工作平台上铺一层粉末材料，然后激光束在计算机的控制下按照截面轮廓对实心部分所在的粉末进行烧结，使粉末融化继而形成一层固体轮廓。第一层烧结完成后，工作台下降一截面层的高度，再铺上一层粉末，进行下一层烧结，依次循环，从而形成所打印的模型。

目前，SLS技术可使用的打印耗材包括高分子材料、金属粉末、陶瓷粉末、树脂砂和覆膜砂等。与其他材料相比，高分子材料具有成形温度低、烧结所需的激光功率小等优点，而且由于其表面能低，熔融粘度较高，没有金属粉末烧结时较难克服的“球化”效应，因此，高分子粉末最早在SLS技术中得到应用，也是目前应用最多、最成功的SLS材料。而在高分子基SLS材料中，尼龙及其复合材料是最常使用的选择性激光烧结高分子材料。现有技术中的SLS材料进行3D打印是通过利用激光将尼龙等高分子材料逐层熔化后进行烧结打印，这导致其打印得到的部件具有较弱的层间键合力。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种选择性激光烧结3D打印材料，能够有效提升打印后部件间的层间键合力。

本发明还提出一种上述材料的制备方法。

本发明还提出一种上述材料的应用。

根据本发明的第一方面实施方式的材料，包括如下重量份的制备原料：高分子材料100份、低粘度填料3～8份、无机填料5～10份、光吸收剂0.1～2份、抗氧剂0.05～0.15份和偶联剂0.2～1份；

其中，所述低粘度填料的相对黏度在2.3以下且选自齐聚物(oligomer)或多聚物(polymer)中的至少一种，所述无机填料表面包覆有淀粉。

根据本发明的一些实施方式，所述高分子材料选自尼龙11、尼龙12、尼龙6、尼龙66或尼龙610中的至少一种。

根据本发明的一些实施方式，所述低粘度填料选自聚酰胺酸齐聚物(poly(amicacid)oligomer)、六臂星形聚苯乙烯(six-arm star polystyrene)、星型丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(star acrylonitrile butadiene styrene plastic，ABS)中的至少一种。

根据本发明的一些实施方式，所述淀粉为阳离子淀粉。

根据本发明的一些实施方式，所述无机填料选自二氧化硅、二氧化钛、氧化锌、三氧化二铝、碳纤维、玻璃纤维或滑石粉中的至少一种。

根据本发明的一些实施方式，所述无机填料的粒径为10～200nm。以小粒径的无机填料添加，可具有更好地分散性。

根据本发明的一些实施方式，所述光吸收剂选自箐类染料、金属络合物染料、醌型染料、偶氮染料、铟锡氧化物、锡锑氧化物、三氧化钨、苯酮类、苯并三唑类或受阻胺类光吸收吸剂中的至少一种。