[发明专利]用于选择性激光烧结3D打印的PA11材料及其制备方法

说明书

本发明涉及增材制造材料技术领域，具体涉及一种用于选择性激光烧结3D打印的PA11材料及其制备方法。将PA11与乙醇加入反应器并密封加热至原料溶解；然后控制降温速率，低速冷却，并在适当温度保温，保温后继续以控制的降温速率冷却至50℃以下；离心得到湿粉末；然后干燥，取出粉末，筛分，去除过细与过粗颗粒；再将粉末与微量纳米氧化硅粉末混合研磨。通过液相分相沉淀法，利用PA11与乙醇在降温时发生富溶质液相与富溶剂液相的分离，细小颗粒在富溶质的液滴中析出，在PA11分相析出的温度点附近保温，确保PA11颗粒在近稳态状态下缓慢析出，同时通过搅拌速率的控制，得到粒径小于100μm的球形化的PA11超细粉末。

技术领域

本发明涉及增材制造材料技术领域，具体涉及一种用于选择性激光烧结3D 打印的PA11材料及其制备方法。

背景技术

选择性激光烧结(Selective laser sintering，SLS)技术是一种先进的增材制造技术。增材制造技术又叫三维(3D)打印技术，是指在计算机辅助设计(Computer-aideddesign，CAD)技术的帮助下，以层层累积的方式直接制造具有复杂三维结构的零部件。增材制造技术最早在1986年提出，被认为是继蒸汽机、计算机、互联网之后的又一次工业技术革命。增材制造技术相较于传统制造方法，具有无材料浪费，无需模具，生产周期短，生产流程简单，环境友好，可生产包括具有中间镂空结构在内传统制造技术无法实现的复杂几何形状，利于实现个性化、定制化的生产应用等优势，可广泛应用于生物医药，航空航天，运动器材，珠宝首饰，个性化制造等领域。

SLS技术作为一种增材制造技术，主要利用激光光源对层层堆积的粉末层进行选区烧结以制得具有复杂三维结构的零件，在增材制造技术中具有无需支撑，打印幅面大、速度快，制造精度较高，成本较低，节能环保的优点，非常适用于热塑性聚合物材料如尼龙材料的加工制造。对于SLS技术而言，原材料粉末的质量攸关最终产品的质量，是整个生产制备流程中最关键的指标之一。对于SLS技术而言，原材料粉末的粒径分布，颗粒形状，结晶程度，流动性，加工窗口温度区间，零剪切粘度等性质都与打印零件的最小特征精度、表面粗糙度、拉伸强度、气孔率、断裂伸长率有着千丝万缕的联系。

尼龙11(Polyamide 11，PA11)是一种半结晶态的尼龙聚合物，其单体11- 氨基十一酸提取自蓖麻油，因而尼龙11是一种环保的生物塑料。尼龙11具有很好的物理、化学稳定性及较高的机械强度，同时与已经在SLS增材制造技术上广泛应用的尼龙12相比，具有极佳的断裂伸长率和韧性，因此更适用于对柔韧性有需要的应用领域。

超细尼龙11粉末的制备主要通过颗粒破碎法和低温研磨法进行制备，相应的制备工艺要么球形性不佳，要么对于制备条件要求很高，成本难以控制，无法突破大规模商业化所需的价格壁垒。而相较于结晶态的尼龙12材料，半结晶态的尼龙11材料没有固定的熔点，无法通过尼龙12粉末制备常用的熔炼法来得到高质量的球化粉末。

发明内容

本发明提出了一种超细尼龙11粉末的制备方法，通过液相分相沉淀技术及后续改性技术，制备了可以应用于选择性激光烧结(SLS)打印的尼龙11粉末。

为了达到以上目的，本发明用于SLS的尼龙11超细粉末的制备方法，包括以下步骤：

S1、将一定量的PA11原料与乙醇溶剂按比例加入高温反应器并密封；将反应器加热至原料溶解，同时以磁力搅拌器不断搅拌以促进溶解；

其中，PA11原料用量为PA11原料与乙醇溶剂混合物总质量的10％-20％。

高温反应器应能耐受250℃、300bar的高温高压。

反应器加热至180-200℃。

S2、严格控制降温速率，低速冷却S1中反应器，并在适当温度附近保温，保温后继续以控制的降温速率冷却至50℃以下；取出混合液，离心得到湿粉末；