[发明专利]连续碳纤维增强PPS打印线材的制备系统、方法及其应用

说明书

本发明公开了一种连续碳纤维增强PPS打印线材的制备系统、方法及其应用。所述制备方法包括：将聚苯硫醚母粒与增韧剂、抗氧化剂等混合后加热形成熔融态聚苯硫醚材料，并使碳纤维原丝连续通过所述熔融态聚苯硫醚材料，从而使碳纤维原丝表面包覆聚苯硫醚材料形成连续线材初成品，之后使所述连续线材初成品连续通过辊压器、至少一拉丝模，每一拉丝模均被设于一加热区内，直至收卷获得所述线材。本发明的制备方法简单、可控性高，能够实现连续碳纤维增强PPS打印线材的快速、连续、大规模生产，成本低，且所获产品的力学性能、3D打印加工性能优秀，在3D打印领域有广泛应用前景。

技术领域

本发明涉及一种3D打印线材的制备方法，具体涉及一种连续碳纤维增强聚苯硫醚(PPS)3D打印线材的制备方法，属于材料科学技术领域。

背景技术

聚苯硫醚(PPS)是一种综合性能优异的热塑性工程塑料，其熔点范围为285℃～300℃，该材料具有很多优良的性能，比如突出的耐热性，可在200℃～240℃范围内长期连续使用、良好的耐腐蚀性、阻燃性、优良的尺寸稳定性等优点。因此，PPS及其复合材料可广泛应用于机械、汽车、航空航天、电器电子等多个领域。PPS除了以上的众多优点以外，也存在着一些不足，例如：韧性较差；成本较高；熔融过程中易与氧气发生热氧化交联反应，造成粘度不稳定。因此在实际应用时，往往需要对PPS进行改性。另一方面，在航天航空等领域经常需要制备结构异形的部件，这些部件如果使用传统注塑挤压、热压等成型方式制备不仅耗时长，而且开模等成本较高。3D打印技术的出现很好地解决了上述问题，异形结构的零件可以随用随打，而且省略了开模环节，耗时短、成本低。然而PPS打印出来的零件又存在韧性差、强度不高等缺陷。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种连续碳纤维增强PPS打印线材的制备方法，以克服现有技术中的不足。

为实现前述发明目的，本发明采用的技术方案包括：

本发明实施例提供的一种连续碳纤维增强PPS打印线材的制备方法包括：将92-98重量份聚苯硫醚母粒与1-5重量份增韧剂及1-3重量份抗氧化剂混合后加热形成熔融态聚苯硫醚材料，并使碳纤维原丝连续通过所述熔融态聚苯硫醚材料，从而使碳纤维原丝表面包覆聚苯硫醚材料形成连续线材初成品，之后使所述连续线材初成品连续通过辊压器、至少一拉丝模，每一拉丝模均被设于一加热区内，直至收卷获得连续碳纤维增强PPS打印线材。

本发明实施例还提供了由所述方法制备的连续碳纤维增强PPS打印线材。

本发明实施例还提供了一种连续碳纤维增强PPS打印线材的制备系统，其包括：放卷机构、塑料供给机构、辊压器、至少一拉丝模、至少一加热区和收卷机构，每一拉丝模均被设于相应的一加热区内；

所述放卷机构用于连续提供碳纤维原丝；

所述塑料供给机构用于提供熔融态聚苯硫醚材料；

所述收卷机构至少用于：

牵引所述碳纤维原丝连续通过所述熔融态聚苯硫醚材料，从而使碳纤维原丝表面包覆聚苯硫醚材料形成连续线材初成品，

牵引所述连续线材初成品连续通过所述辊压器、至少一拉丝模形成连续碳纤维增强PPS打印线材，以及

收卷所述连续碳纤维增强PPS打印线材。

本发明实施例还提供了一种3D打印方法，其包括：提供具有至少两个打印喷嘴的打印机，并以其中的一个打印喷嘴打印聚苯硫醚打印线材，另一个打印喷嘴打印所述的连续碳纤维增强PPS打印线材，并依据实际需求设置各打印喷嘴的工作参数，从而制得所需的3D打印工件。

本发明实施例还提供了一种3D打印设备，其包括控制机构和与控制机构连接的至少两个打印喷嘴控制机构，其中的一个打印喷嘴用于打印聚苯硫醚打印线材，另一个打印喷嘴用于打印所述的连续碳纤维增强PPS打印线材，所述控制机构用于依据实际需求调整各打印喷嘴的工作参数。