一種用于3d打印的聚丙烯和聚乙烯復合耗材及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種用于3D打印的聚丙烯和聚乙烯復合耗材，其組分及質量百分含量為：聚丙烯40%—80%、聚乙烯10%-40%、無機填充料3%-15%、成核劑0.2%-3%、增粘劑0.2%-1.5%，由于采用聚丙烯和聚乙烯復合材料作為3D打印耗材的主材料，故使得該3D打印耗材表面剛度和抗劃痕特性很好，不存在環(huán)境應力開裂問題，安全性高，可用于打印成各種食品級要求的制品，其水中的吸水率僅為0.01%，故打印而成的3D制品不吸水、不受潮，同時制品表面光澤好，易于著色；該3D打印耗材還具有高耐熱性、高耐沖擊性、優(yōu)異的抗彎曲性、抗腐蝕性，抗電壓、耐電弧性。故其適用范圍，可以制作打印成食品器具、餐具、醫(yī)療器材、藥品器材、消毒器材、電子產(chǎn)品、汽車配件、母嬰用品、運動用品、包裝容器、兒童玩具等等制品，使用領域眾多。
【專利說明】一種用于3D打印的聚丙烯和聚乙烯復合耗材及其制備方 法

【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種3D打印耗材，具體是一種聚丙烯和聚乙烯復合耗材及其制備方 法。

【背景技術】
[0002] 現(xiàn)在中國用于FDM原理的3D打印機的耗材，至今還沒出現(xiàn)用于3D打印的聚丙烯 或聚乙烯耗材、線材。目前FDM使用的耗材中，環(huán)保的食品級的就只有PLA，但PLA在各方面 的力學性能和熱性能上有太多缺點，無法同時兼顧環(huán)保和工業(yè)應用兩個特性。PLA雖然環(huán) 保但不能耐熱，加工溫度一般在160-200°C，故不太適合用于工業(yè)方面的耐高溫要求；而且 PLA相對偏硬，打印出來的3D產(chǎn)品不具備高耐沖擊性。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 針對上述3D打印市場耗材的空白點，本發(fā)明的目的是提供一種適用性強，具有極 低的收縮性、良好的尺寸穩(wěn)定性、良好的粘性、良好的流動性以及高耐沖擊性的用于3D打 印的聚丙烯和聚乙烯復合耗材；進一步提供一種聚丙烯和聚乙烯復合耗材的制備方法。
[0004] 為達到上述目的，本發(fā)明所采用的技術方案是：一種聚丙烯和聚乙烯復合耗材，其 特點是其組分及質量百分含量為： 聚丙烯40% - 80%、 聚乙烯10%-40%、 無機填充料3%-15%、 成核劑0. 2%-3%、 增粘劑 〇· 2%-1· 5%。
[0005] 進一步地，該聚丙烯和聚乙烯復合耗材的組分及質量百分含量為： 聚丙烯50% - 70%、 聚乙烯20%-30%、 無機填充料5%-10%、 成核劑〇. 5%-2%、 增粘劑〇. 5%-1%。
[0006] 該聚丙烯和聚乙烯復合耗材的組分及質量百分含量還可以為： 聚丙烯60%、 聚乙烯27%、 無機填充料10%、 成核劑2%、 增粘劑1%。
[0007] 更進一步地，該聚丙烯和聚乙烯復合耗材的組分及質量百分含量為： 聚丙烯50%、 聚乙烯37%、 無機填充料10%、 成核劑2%、 增粘劑1%。
[0008] 本發(fā)明的無機填充料為超純超細納米級碳酸鈣填充原料，直徑為2000目，即6. 5 微米，可由同樣大小的滑石粉和云母粉代替。。
[0009] 本發(fā)明的聚丙烯和聚乙烯復合耗材的制備方法，制備步驟如下： ① 、將聚丙烯、聚乙烯、無機填充料、成核劑、增粘劑按比例調(diào)配； ② 、將調(diào)配好的原料放入干燥機內(nèi)以90°C -KKTC的溫度干燥2小時以上，使原料含水 量降至 0. 2%-0. 5% ; ③ 、將干燥后的原料放入塑膠攪拌機，充分攪拌混合30分鐘； ④ 、將混合好的原料一起加入雙螺桿造粒機，經(jīng)過溫度190°C _220°C的高溫加熱，將原 料在螺桿炮筒中高溫塑化溶解后以螺桿轉速30-60RPM擠出原料； ⑤ 、從螺桿擠出的原料進入造粒模具后，被分化成細條狀，并被自動刀片快速切割成粒 徑約為0. 1-0. 2mm的復合顆粒； ⑥ 、將復合顆粒放入塑膠干燥機內(nèi)以80°C -KKTC干燥2-3小時； ⑦ 、將復合顆粒加入塑膠擠出機，經(jīng)過溫度190°C -220°C的高溫加熱，將復合顆粒在螺 桿炮筒中高溫塑化溶解，螺桿轉速30-60 RPM擠出原料； ⑧ 、從螺桿擠出的原料經(jīng)過蜂窩狀的擠出模具后，再進入內(nèi)錐形的不銹鋼擠出模具而 擠出成型的塑膠線條； ⑨ 、塑膠線條進入6米長的10°C _15°C的存有冰水的水槽，充分冷卻成型線材； ⑩ 、線條進入牽引機卷起，通過牽引拉力固定線材的大小直徑； ?、牽引機出來后定形的線材，進入雙輪儲線架，緩沖及儲藏牽引出線材； ?、儲線架出來的線材進入卷線機，在線盤中自動收卷成成品。
[0010] 本發(fā)明由于采用聚丙烯和聚乙烯復合材料作為3D打印機的耗材，而聚丙烯和聚 乙烯復合材料結晶度高達95%以上，其質地純凈，故表面剛度和抗劃痕特性很好，不存在環(huán) 境應力開裂問題，而且無毒、無臭、無味、FDA食品認證，故利用其制成的3D打印耗材安全 性高，可用于打印成各種食品級要求的制品，聚丙烯和聚乙烯復合材料對水特別穩(wěn)定，在水 中的吸水率僅為0. 01%，故打印而成的3D制品不吸水、不受潮，冋時制品表面光澤好，易于 著色；同樣由于聚丙烯和聚乙烯復合材料的特性，故使得制成的3D打印耗材具有高耐熱性 和高耐沖擊性，而且具有優(yōu)異的抗彎曲性，制品在常溫下不易折損；又由于聚丙烯和聚乙烯 復合耗材的防腐蝕效果良好，除能被濃硫酸、濃硝酸侵蝕外，對其它各種化學藥品都比較穩(wěn) 定。所以適合制作打印成各種化工管道和配件；又由于聚丙烯和聚乙烯復合耗材有較高的 介電系數(shù)，且隨溫度的上升而提高，故適合制作打印成受熱的電器絕緣制品，而且它的擊穿 電壓也很高，故抗電壓、耐電弧性好，適合制作打印成電器配件；又由于加入了無機填充料， 故可有效降低制品的收縮性，進一步增加材料的成型穩(wěn)定性，增加材料的拉伸強度、彎曲強 度、沖擊強度等物理屬性。本發(fā)明的用于3D打印的聚丙烯和聚乙烯復合耗材適用范圍，可 以制作打印成食品器具、餐具、醫(yī)療器材、藥品器材、消毒器材、電子產(chǎn)品、汽車配件、母嬰用 品、運動用品、包裝容器、兒童玩具等等制品，使用領域眾多。

【具體實施方式】 [0011] 實施例一 采用60%的聚丙烯、27%的聚乙烯、10%的無機填充料、2%的成核劑以及1%的增粘劑，其 中該實施例的無機填充料選用直徑為2000目的超純超細納米級碳酸鈣，通過如下步驟制 備成3D打印耗材： ① 、將60%的聚丙烯、27%的聚乙烯、10%的碳酸鈣、2%的成核劑和1%的增粘劑按比例調(diào) 配； ② 、將調(diào)配好的原料放入干燥機內(nèi)以90°C -KKTC的溫度干燥2小時以上，使原料含水 量降至 0. 2%-0. 5% ; ③ 、將干燥后的原料放入塑膠攪拌機，充分攪拌混合30分鐘； ④ 、將混合好的原料一起加入雙螺桿造粒機，經(jīng)過溫度190°C _220°C的高溫加熱，將原 料在螺桿炮筒中高溫塑化溶解后以螺桿轉速30-60RPM擠出原料； ⑤ 、從螺桿擠出的原料進入造粒模具后，被分化成細條狀，并被自動刀片快速切割成粒 徑約為〇· 1-0. 2mm的復合顆粒； ⑥ 、將復合顆粒放入塑膠干燥機內(nèi)以80°C -KKTC干燥2-3小時； ⑦ 、將復合顆粒加入塑膠擠出機，經(jīng)過溫度190°C -220°C的高溫加熱，將復合顆粒在螺 桿炮筒中高溫塑化溶解，螺桿轉速30-60 RPM擠出原料； ⑧ 、從螺桿擠出的原料經(jīng)過蜂窩狀的擠出模具后，再進入內(nèi)錐形的不銹鋼擠出模具而 擠出成型的塑膠線條； ⑨ 、塑膠線條進入6米長的10°C _15°C的存有冰水的水槽，充分冷卻成型線材； ⑩ 、線條進入牽引機卷起，通過牽引拉力固定線材的大小直徑； ?、牽引機出來后定形的線材，進入雙輪儲線架，緩沖及儲藏牽引出線材； ?、儲線架出來的線材進入卷線機，在線盤中自動收卷成成品。
[0012] 實施例二 采用50%的聚丙烯、37%的聚乙烯、10%的無機填充料、2%的成核劑以及1%的增粘劑， 其中該實施例的無機填充料選用直徑為2000目的云母粉，通過如下步驟制備成3D打印耗 材： ① 、將50%的聚丙烯、37%的聚乙烯、10%的碳酸鈣、2%的成核劑和1%的增粘劑按比例調(diào) 配； ② 、將調(diào)配好的原料放入干燥機內(nèi)以90°C -KKTC的溫度干燥2小時以上，使原料含水 量降至 0. 2%-0. 5% ; ③ 、將干燥后的原料放入塑膠攪拌機，充分攪拌混合30分鐘； ④ 、將混合好的原料一起加入雙螺桿造粒機，經(jīng)過溫度190°C _220°C的高溫加熱，將原 料在螺桿炮筒中高溫塑化溶解后以螺桿轉速30-60RPM擠出原料； ⑤ 、從螺桿擠出的原料進入造粒模具后，被分化成細條狀，并被自動刀片快速切割成粒 徑約為0. 1-0. 2mm的復合顆粒； ⑥ 、將復合顆粒放入塑膠干燥機內(nèi)以80°C -KKTC干燥2-3小時；
【權利要求】
1. 一種用于3D打印的聚丙烯和聚乙烯復合耗材，其特征在于其組分及質量百分含量 為： 聚丙烯40% - 80%、 聚乙烯10%-40%、 無機填充料3%-15%、 成核劑0. 2%-3%、 增粘劑 〇· 2%-1· 5%。
2. 根據(jù)權利要求1所述的用于3D打印的聚丙烯和聚乙烯復合耗材，其特征在于上述組 分的質量百分含量為： 聚丙烯50% - 70%、 聚乙烯20%-30%、 無機填充料5%-10%、 成核劑〇. 5%-2%、 增粘劑〇. 5%-1%。
3. 根據(jù)權利要求1所述的用于3D打印的聚丙烯和聚乙烯復合耗材，其特征在于上述組 分的質量百分含量為： 聚丙烯60%、 聚乙烯27%、 無機填充料10%、 成核劑2%、 增粘劑1%。
4. 根據(jù)權利要求1所述的用于3D打印的聚丙烯和聚乙烯復合耗材，其特征在于上述組 分的質量百分含量為： 聚丙烯50%、 聚乙烯37%、 無機填充料10%、 成核劑2%、 增粘劑1%。
5. 根據(jù)權利要求1至4的任一權利要求所述的用于3D打印的聚丙烯和聚乙烯復合耗 材，其特征在于上述無機填充料為超純超細納米級碳酸鈣填充原料，直徑為2000目。
6. 根據(jù)權利要求1至4的任一權利要求所述的用于3D打印的聚丙烯和聚乙烯復合耗 材，其特征在于上述無機填充料為超純超細納米級滑石粉填充原料，直徑為2000目。
7. 根據(jù)權利要求1至4的任一權利要求所述的用于3D打印的聚丙烯和聚乙烯復合耗 材，其特征在于上述無機填充料為超純超細納米級云母粉填充原料，直徑為2000目。
8. 根據(jù)權利要求1至4的任一權利要求所述的用于3D打印的聚丙烯和聚乙烯復合耗 材的制備方法，其特征在于其制備步驟如下： ① 、將聚丙烯、聚乙烯、無機填充料、成核劑、增粘劑按比例調(diào)配； ② 、將調(diào)配好的原料放入干燥機內(nèi)以90°C -KKTC的溫度干燥2小時以上，使原料含水 量降至 0. 2%-0. 5% ; ③ 、將干燥后的原料放入塑膠攪拌機，充分攪拌混合30分鐘； ④ 、將混合好的原料一起加入雙螺桿造粒機，經(jīng)過溫度190°C -220°C的高溫加熱，將原 料在螺桿炮筒中高溫塑化溶解后以螺桿轉速30-60RPM擠出原料； ⑤ 、從螺桿擠出的原料進入造粒模具后，被分化成細條狀，并被自動刀片快速切割成粒 徑約為0. 1-0. 2mm的復合顆粒； ⑥ 、將復合顆粒放入塑膠干燥機內(nèi)以80°C -KKTC干燥2-3小時； ⑦ 、將復合顆粒加入塑膠擠出機，經(jīng)過溫度190°C -220°C的高溫加熱，將復合顆粒在螺 桿炮筒中高溫塑化溶解，螺桿轉速30-60 RPM擠出原料； ⑧ 、從螺桿擠出的原料經(jīng)過蜂窩狀的擠出模具后，再進入內(nèi)錐形的不銹鋼擠出模具而 擠出成型的塑膠線條； ⑨ 、塑膠線條進入6米長的10°C _15°C的存有冰水的水槽，充分冷卻成型線材； ⑩ 、線條進入牽引機卷起，通過牽引拉力固定線材的大小直徑； ?、牽引機出來后定形的線材，進入雙輪儲線架，緩沖及儲藏牽引出線材； ?、儲線架出來的線材進入卷線機，在線盤中自動收卷成成品。
【文檔編號】C08K3/34GK104086891SQ201410332650
【公開日】2014年10月8日 申請日期:2014年7月14日 優(yōu)先權日:2014年7月14日
【發(fā)明者】謝勁能, 祝君 申請人:廣州市傲趣電子科技有限公司