[发明专利]一种3D打印用玻璃纤维复合聚碳酸酯改性材料及其制备方法和打印丝材

说明书

本发明涉及一种玻璃纤维复合的3D打印用聚碳酸酯改性材料及其打印丝材。所述聚碳酸酯改性材料包括65～80份聚碳酸酯、20～35份脂肪族芳香族共聚酯和1～30份玻璃纤维共聚物，通过双螺杆熔融挤出得到聚碳酸酯共混改性料，后经单螺杆挤出拉丝设备制备得到可用于3D打印的丝材。所述聚碳酸酯改性材料在3D打印喷头温度220～270℃、底板温度70～110℃条件下样条的翘曲曲率小于0.85msupgt;‑1/supgt;，正常打印不受影响。

技术领域

本发明属于高分子材料领域，具体涉及一种3D打印用玻璃纤维复合聚碳酸酯改性材料及其制备方法和打印丝材。

背景技术

3D打印技术是一种新兴的快速成型加工技术，可以认为是“第三次工业革命”的技术代表(王毓彤，章俊，司玲等，3D打印成型材料[M].南京:南京师范大学出版社，2018)。3D打印技术应用广泛，包括工业、民用、航空、军事、医疗等领域，被称为“具有工业革命意义的制造技术”，具有制造成本低、生产周期短的优势，其最突出的特点是可以满足不断增强的个性化需求。

3D打印技术发展到现在，技术最成熟，应用较为广泛的主要有五种工艺技术，包括立体光刻(Stereo LithographyApparatus，SLA)、叠层实体制造(Laminated ObjectManufacturing，LOM)、熔融沉积成型(Fused Deposition Modeling，FDM)、选择性激光烧结(Selective Laser Sintering，SLS)、选择性激光熔化(Selective Laser Melting，SLM)。五种技术中，熔融沉积成型技术是一种应用材料最广泛，发展时间最长的技术，也是能够小型化，实现日常使用的技术。

3D打印技术基本的成型方式是以数字模型文件为基础，通过逐层打印的方式实现需求物件的构造。目前常用于FDM技术的热塑性打印塑料有丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS)，聚乳酸(PLA)，尼龙(PA)，高抗冲击聚苯乙烯(HIPS)，聚碳酸酯(PC)等。与其它打印材料相比，PC具有良好的透明性，绝缘性，还具有优异的力学性能以及热稳定性，是一种综合性能优良的工程材料。然而在3D打印方面，由于FDM本身的打印机理，以及PC较高的加工温度等问题，致使需要较高的打印加工温度才能够实现打印，打印条件较为苛刻，能源被较多的浪费。同时PC的3D打印会依然存在一定程度的变形情况。

发明内容

为了解决现有技术中存在的聚碳酸酯打印喷头温度过高，底板温度过高的问题，本发明提供一种玻璃纤维复合的3D打印用聚碳酸酯改性材料和打印丝材，通过在PC原料中加入脂肪族芳香族共聚酯和玻璃纤维，降低聚碳酸脂类材料打印喷头和底板温度，从而改善聚碳酸酯3D打印时需要过高的加工温度的技术问题，以及一定程度上的制件变形。

本发明的目的之一在于提供一种玻璃纤维复合聚碳酸脂改性材料，按重量份数计，包括以下组分：

(1)65～80份聚碳酸脂，优选65～75份聚碳酸脂；

(2)20～35份脂肪族/芳香族共聚酯，优选25～35份脂肪族/芳香族共聚酯；

(3)1～30份玻璃纤维，优选5～20份玻璃纤维；

具体地，

所述的聚碳酸脂为分子链中含有碳酸酯基的高分子聚合物，选自脂肪族聚碳酸脂、脂环族聚碳酸脂、芳香族聚碳酸脂中的至少一种，优选选自芳香族聚碳酸脂，更优选为双酚A型聚碳酸脂；

所述的脂肪族/芳香族共聚酯为线性的、或者带有支链的共聚酯，其中，带有支链的共聚酯在合成过程中加入一种或多种支化剂，所述的支化剂选自多元酸、多元醇、多羟基酸中的至少一种，优选选自甘油、三羟甲基乙烷、三羟甲基丙烷、1,2,4-丁三醇、季戊四醇、1,2,6-己三醇、山梨糖醇、1,2,3-苯三甲酸(hemimellitic acid)、1,2,4-苯三甲酸(triimellitic acid)、1,3,5-苯三甲酸(trimesic acid)、酸酐中的至少一种；